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          菱湖大橋
          2023-01-05  


            菱湖大橋位于無錫市新吳區與經開區交界處,主橋中跨跨越京杭大運河,邊跨分別跨越運河西路和城南路,是連接兩區的主要交通干道。橋跨組合4×30(預應力混凝土連續箱梁)+100m+183m+100m(鋼桁三跨中承式系桿拱橋)+4×30(預應力混凝土連續箱梁),全長623m,中跨矢高57m,邊跨矢高31.7m,拱肋寬2m,中跨拱肋高3.8m,邊跨拱肋高3.5m;組合梁高2.11m,橋面寬40.5m,跨及三角區采用現澆橋面板+鋼縱橫梁結構,中跨采用預制C50混凝土橋面板+鋼縱橫梁結構。

            設計結構新穎

            主橋為100+183+100m三跨中承式鋼桁系桿拱橋,中跨主梁通過支座支承設置在拱間橫梁的牛腿上,形成半漂浮體系。全線采用減隔震設計,主跨采用鉛芯隔震支座,邊跨采用雙曲面球型減隔震支座。主梁采用組合梁結構,中跨預制C50混凝土橋面板+鋼縱橫梁結構,邊跨及三角區采用現澆橋面板+鋼縱橫梁結構。

            地理位置特殊

            大橋由北向南,道路建成后,使得菱湖大道溝通中心城區、新吳區、經開區的交通性干道的功能得以實現,同時也加強了京杭運河兩岸的交通聯系。

            施工環境復雜

            主橋橫跨城南路、運河西路與京杭大運河,兩條道路均為交通主干道,上下班期間交通擁堵。北岸P5墩已侵占城南路兩車道,交通壓力大。該運河區段船只眾多,每日平均通航量約為1400艘。因菱湖大道主橋位于無錫市中心地帶,安全環保、文明施工要求高。

            項目難點

            水上交通組織難度大

            主跨上部構造吊裝,需要占用主要施工水域進行施工,而京杭運河屬國內黃金水道,每天過往船只達1400艘,封航時長壓力大,單次封航時間不能超過4小時。在這樣的條件下,需要請海事、航道、氣象等政府部門配合,并與鋼結構制造單位、運輸單位、設計、監理、監控等多個單位一起,周密計劃,密切配合,才能見縫插針、安全高效的完成上部構造節段的運輸和吊裝。

            施工場地狹窄

            主橋橫跨城南路與運河西路及京杭大運河,且施工區域管線密布。在這樣施工場地受限的條件下,既要保持施工順利進行,又要盡量減少對居民、交通和企業的干擾,就必須在人員、材料、設備的組織,各工區之間的配合協調,各工序之間的組織銜接上下大力氣,精心策劃,克服這個難點。

            拱座定位難度大

            拱座分為三個部分,從上至下分別為拱座、支撐架、螺桿,其中支撐架及螺桿預埋在承臺混凝土內,拱座通過螺桿與支撐架相連接。單個拱座設置46根螺桿,螺桿長5.18m,采用直徑120mm的40CNiMo高強螺桿。拱座定位屬于本項目的施工難點,其中螺桿的精確定位和垂直度又屬重中之重。

            針對這些難點,本項目首次提出大型鋼結構拱橋少支架快速建造成套技術,采用將拱和梁段的長度劃分加大,從而減少吊裝次數和對航道的影響,且加快施工速度,達到大跨徑鋼結構橋梁快速建造的目的。

            大節段合龍拱肋吊裝技術

            通過對大跨徑鋼結構拱橋施工時結構應力分析、穩定性分析,大跨徑單拱穩定性分析、橫風荷載穩定性分析、吊點應力分析、施工各階段體系轉換應力分析、三維實體建模、BIM技術等進行分析,經過縝密研究分析和計算,研究制定了將中跨拱肋劃分為三個節段進行吊裝,邊節段臨時擱置于河中兩排臨時支墩上,合龍拱節段長101.3m,吊重530t,吊裝高度達62m,一次吊裝到位,通過臨時工裝,使其拱肋快速形成拱軸力,成穩定體系。解決了京杭運河水上交通組織難度大、封航時限短的壓力、施工現場狹窄、大跨徑單拱穩定性及橫風荷載穩定性、吊裝工況復雜等難題。

            鋼桁組合梁雙船浮托法架設

            首次提出了雙船浮托架設梁段新工藝,通過將長7.5m的標準節段,優化為長15m的大節段梁,采用雙船浮托法進行安裝大節段梁,在浮船上搭設滿足主梁安裝高度、長度的臨時支架,將15m長主梁吊裝至浮托上,浮托整體運輸至待安裝位置,通過安裝吊桿、臨時匹配件將梁段安裝完成全新工藝。

            減少了航運繁忙的跨河橋梁施工時封航次數,降低了對航運的影響,提高了,降低了施工風險,解決了內河無大型浮吊及船舶進行大噸位吊裝的難題,降低了施工成本,加快了施工進度,減少水上作業、高空作業及現場焊接量,提高了施工效率,降低勞動強度和安全風險,提高了社會、經濟效益。

            大節段拱肋合龍段快速連接工裝件

            為解決大節段拱肋合龍段在有限的時間內快速連接,在拱肋焊縫不焊接的前提下,將拱肋形成穩定體系。通過力學理論分析來設計連接件的合理結構形式,采用BIM建模模擬和碰撞連接件的匹配性和快速連接性,且在焊縫焊接之前,合龍段的重力通過連接件傳遞到已安裝拱肋分段上,通過拱軸線以軸力的方式傳遞至拱腳處,減少下部臨時支架的承重,提高施工的安全性。

            大噸位拱座安裝精度控制技術

            拱座分為三個部分,從上至下分別為拱座、支撐架、螺桿,其中支撐架及螺桿預埋在承臺混凝土內,拱座通過螺桿與支撐架相連接。單個拱座設置46根螺桿,螺桿長5.18m,采用直徑120mm的40CNiMo高強螺桿。拱座定位屬于本項目的施工難點,其中螺桿的精確定位和垂直度又屬重中之重,為解決拱座定位的難題,通過采用定位工裝確保支撐架的安裝準確,采用上、下卡環來保證螺桿安裝的精度和垂直度。

            首次全過程采用吊桿、系桿健康監測

            通過橋梁施工過程中將吊桿和系桿的監測原件,在制作時預埋進構件中,通過動態監測預警與智慧化管控技術建立適合大跨度橋梁特點的結構健康監測系統,能夠兼顧不同階段的監測需求,實現運營階段監測系統與施工階段監測系統無縫連接,滿足施工階段和運營階段監測系統之間的設備和數據共享,以獲得更為高效、合理的監測系統。通過傳感器系統、信息采集與處理系統和信息通信與傳輸系統、信息分析和監控系統,根據實際的施工工序、實際現場獲取各類參數,對橋跨結構進行實時理論分析和結構驗算;對每一施工階段,根據分析結果給出相應的施工控制指令參數;采集各類施工反饋參數進行分析施工誤差狀態分析;以應力預警體系及施工誤差容許度指標對施工狀態進行安全度評價和預警;對不合理的誤差狀態提出調整措施,運營期通過功能的軟硬件分析相應監測數據,判斷損傷的發生、位置和程度,對結構健康狀況做出狀態評估,若發現異常,發出報警信息,確保橋梁結構的受力和變形始終處于安全的范圍內,實現建設期與運營期橋梁監控全周期監測橋梁結構安全。



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