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盘点国内外那些独特设计“桥上桥”  

2014-07-22 09:00:08|  分类: 桥梁工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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盘点国内外那些独特设计“桥上桥” - 路桥建设 - 天津市市政工程研究院

或为节约用地,或为减少下部构造的工程数量和施工难度,将桥梁设计为双层或者多层结构,古已有之。著名的杭州钱塘江大桥、南京长江大桥和武汉长江大桥都采用了双层桥面,上层供汽车、行人通行,下层为火车专用,主要基于降低下部构造施工难度,节约工程造价。许多城市桥梁也采用了双层或类双层桥面,上层供汽车通行,下层供行人、非机动车通行,主要基于节约用地以便为城市发展腾出更大的空间。相对而言,高速公路桥梁采用双层结构实现双向分离的情况相对较少,2013年10月通车的甘肃武都至罐子沟高速公路洛塘河双层高架特大桥算是开了国内风气之先。为此,本文特别收罗一些双层或多层桥梁,供各位欣赏,希望能给大家提供一些启迪。

盘点国内外那些独特设计“桥上桥” - 路桥建设 - 天津市市政工程研究院

盘点国内外那些独特设计“桥上桥” - 路桥建设 - 天津市市政工程研究院

技术的荣耀——走进我国首座高速公路双层高架特大桥

2013年10月12日甘肃武都至罐子沟高速公路洛塘河双层高架特大桥主体工程顺利合拢,标志着我国首座高速公路双层高架特大桥建成。武罐高速地形地质复杂、桥隧比例大、桥梁结构形式多样。而洛塘河双层高架桥具有节省空间、线形灵活的特点,是山区桥梁设计方案的一种必然选择。

据了解,武罐高速公路全线共有桥梁121座,包括特大桥11座、大桥75座、中小桥35座,单幅长度85.4公里。洛塘河双层高架特大桥作为全线的重点控制性工程,位于陇南市武都区枫相乡院子村,桥梁顺洛塘河布设,该段洛塘河为“V”形河谷,地势狭窄,两岸陡峻,山体破碎,洪水时节水流湍急,地质病害多发。为克服地质地形条件复杂的特点,洛塘河双层高架特大桥设计和施工都开创了甘肃桥梁建设史上的先例。

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武罐高速

武都至罐子沟高速公路是国家高速公路网中兰州至海口高速公路在甘肃南部山区的重要通道,也是甘肃省“四纵四横、四个重要路段”公路网主骨架中的第二纵。洛塘河双层高架特大桥是武都至罐子沟高速公路控制性、关键性工程,该桥采用左右幅叠加设计,形成双层高架特大桥,大桥上层全长1526.157米,下层全长1281.642米,双层并行段长约960米。右线全桥共9联,最大连续长度达167米,左线全桥共12联,最大连续长度达150米。

武罐高速技术难点和创新点

  拟建项目位于甘肃省东南部,属秦岭山地。路线受地形、工程地质条件、白龙江及现有G212公路和沿线村镇等众多因素影响,桥隧相连,工程艰巨,技术复杂,主要特点如下:

  1、地形条件、地质条件复杂,沿线不良地质分布较广,主要表现有断层、构造大断裂、滑坡、崩塌、泥石流等。

  2、路线沿河谷布设走廊狭窄,沿线干扰物众多,路线平面布设困难。纵面设计受白龙江河洪水位、现有G212公路高程控制。

  3、总体方案复杂、桥隧比例大、桥梁结构形式多样。洛塘河双层高架桥具有节省空间、线形灵活的特点,可从空间上绕避不良地质,最大可能地保护生态环境,减小桥墩阻水面积,在地形狭窄、地质复杂、河道弯曲、洪水量大、桥墩阻水严重的特定条件下,相对于常规高速公路桥梁具有较大优势,是山区桥梁设计方案的一种必然选择。

  4、本路段隧道较多,穿过区域地形复杂,岩性多变,受地形条件限制,部分隧道断面无法采用分离,需设置连拱隧道。

  5、本项目隧道多,且基本为隧道群,隧道的监控联网、防灾救援等是隧道机电的设计重点。

  6、土地资源贫乏,水土流失严重。

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洛塘河双层高架特大桥工程创新

1、洛塘河双层高架桥梁结构选型新颖独特,具有原创性,该桥桥位区地形地质条件复杂、滑坡泥石流等地质灾害频发、地震烈度高、河道洪水大,在如此困难条件下,洛塘河双层高架桥从路线布置、桥型比选、跨径选择、框架桥墩选型等方面独具匠心,体现了安全、环保、创新的理念。

  2. 双层高架桥桥墩拟静力试验研究技术国内领先。山区公路双层高架桥通常属于典型的非规则桥梁,山区双层高架桥桥墩高,高阶振型对结构的地震响应及位移延性能力有显著的影响;桥墩在遭受横向地震作用时,受力非常复杂,结构潜在的塑性铰区域可能多达8个,因此其设计超出了现有国内外抗震设计规范的应用范围。基于以上背景,本研究针对洛塘河双层高架特大桥进行了缩尺模型的拟静力试验,研究了低周反复荷载作用下双层高架桥的破坏形态、特征荷载、位移延性、刚度退化、耗能能力等性能进行了深入分析和讨论,同类型桥梁桥墩拟静力试验研究技术国内领先。

  3. 双层高架桥抗震性能研究实属首次。针对洛塘河双层高架特大桥设计方案,建立了空间动力计算模型,研究了该结构的动力特性,采用反应谱和时程分析方法,分析得到了两个设防水准的地震作用下结构主要构件(含基础)的地震反应,并对结构进行了验算,确定了墩柱的合理配筋。由于墩柱截面的初始配筋率较高,在P1概率的地震作用下,墩梁各截面的抗弯承载力富余较大。同时桥墩与盖梁和基础的能力需求比基本相等,不符合抗震设计的“能力保护”思想,需要适当降低墩柱的配筋率。将墩柱的配筋率降至1.05%时,分析发现,在P1概率地震水平下,上下墩柱、盖梁和桩基的所有截面,能力需求比均大于1.0,满足抗震规范的要求。在P2概率的地震作用下,墩柱截面进入塑性,进行结构的非线性时程分析发现,除墩柱进入塑性外,盖梁和桩基础均保持弹性,满足设计要求。

  4. 双层高架桥减隔震研究亦属首次。针对洛塘河双层高架特大桥设计方案,建立了空间动力计算模型,研究了采用减隔震设计时结构的抗震性能,墩柱和桩基础的内力减震效果显著,特别是横桥向,减隔震后支座位移达0.204m;因此挡块应预留足够间隙,以使减震效果正常发挥。

  5.双层高架桥梁运营安全性的考虑

  车辆行驶在双层高架桥梁上,下层桥梁行驶车辆容易产生心理压迫、视线阻隔等感觉,因此,双层桥梁长度不宜过大,对在施工及运营过程中,出现的各种紧急情况,应做好应急处理措施。主要表现在如下几个方面:

  ⑴.桥梁港湾式紧急停车带

  山区高速公路桥隧比例高,运营期间出现紧急情况时,需要一定数量的紧急停车带以供停车救援,因此必须在桥梁上设置港湾式紧急停车带,停车带长度30m,渐变段长度两侧各15m,停车带加宽宽度2.5m。双层高架桥上层桥梁可以通过增加相邻三个墩的上盖梁悬臂设置港湾式紧急停车带,下层桥梁若在框架式桥墩内设置停车带会增加框架跨度,一般选择在分离式桥梁部分设置港湾式紧急停车带。洛塘河双层高架桥梁上下层各设置了两处港湾式紧急停车带。

  ⑵.防火措施

  当下层桥梁遇到火灾等情况时,除了有高速公路交通工程消防设施的配置以外,还应该提高结构自身的防火能力,洛塘河双层高架桥梁是在上层箱梁的底部及侧面、上层盖梁的底部及侧面、墩柱的内层涂刷消防涂料,提高结构防火能力。

  ⑶.桥墩防撞设施

  山区桥梁位于河道和陡坡上的桥墩经常受到山坡滚石的撞击,在桥梁设计中,一般先清除桥位两岸山坡上的孤石、悬石,以免石头滚落到桥面上或者冲撞桥墩;对距离较近山体采用主动柔性防护网进行防护,同时在桥墩底部3—5m高度范围设置钢筋混凝土防撞套筒,套筒与桥墩之间设置5cm厚橡胶缓冲层,以吸收撞击能量。

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台湾国道1号五股杨梅段拓宽工程:五股杨梅高架桥,简称五杨高架,是台湾中山高速公路(又称国道一号、南北高速公路,简称中山高)五股至杨梅的高架拓宽路段,乃中山高速公路第二个高架拓宽路段,全长40公里,造价新台币882亿元。2009年11月21日动工,2013年4月五杨高架通车。

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湖北黄冈长江大桥是长江上第6座公路铁路两用桥,全长4008米,设计为双层桥面,下层为双线高速铁路,上层为四车道高速公路,主桥采用双塔双索面钢桁梁斜拉桥方案,主跨567米,于2010年2月动工,2012年9月实现大桥主跨钢梁合龙,预计2013年底建成通车。

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上海闵浦大桥是黄浦江上的第八座越江大桥,也是黄浦江上第一次出现的双层斜拉桥。全长3982.7米,主桥全长1212米,一跨过江的主跨达708米。大桥上层设计时速为120公里的高速公路,桥面宽43.8米,双向8车道,两侧还有临时停车带,下层为桥面宽28米,双向6车道的普通公路。主跨采用钢结构,连接上下两层桥面的为类似南京长江大桥上下层之间的钢桁梁结构形式,用钢量达35000吨。上层S32公路段于2009年12月31日建成通车,下层(普通公路层)则于2010年4月20日通车。建成时为世界上跨径最大的双塔双索面双层公路斜拉桥。

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上海龙华港的“龙之脊”双层景观桥,上层桥面为机动车道,下层桥面为人行通道。

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日本神户的双层高速公路桥梁

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