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[分享]希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁

发表于2018-06-13    516人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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fengyun531

一百万年前,希腊最南端的伯罗奔尼撒半岛还和大陆紧紧地连在一起,当时科林斯湾还没有形成。然而,经过千百万年地壳板块的演变,伯罗奔尼撒开始向南漂移,出现了现今的科林斯湾,它几乎将伯罗奔尼撒从希腊本土分割开来,形成了半岛。


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_1

科林斯运河长6000米,宽23米

以前希腊大陆西北部与伯罗奔尼撒半岛的主要通道是一条缓慢且不可靠的汽车轮渡航线,它的通行能力是1万辆/天,但是在大风和恶劣气候条件下,渡轮是无法航行的。然而,轮渡航线在2004年被一座非凡的大桥所取代。大桥将使车辆通过科林斯湾的时间从45min缩短到5min,而且将不再受恶劣气候的影响。这座大桥建成不但方便旅行,而且将促进希腊本土与伯罗奔尼撒半岛之间的交往,使两岸的人民受益。希腊政府于1992年确定建造-运营-转让(即BOT)方式是修建RION-ANTIRION大桥的最适宜的方式。


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_2

在数年时间筹措必需的资金后,大桥于1997年12月开工。由法国建筑和设计公司VINCI construction为首的联合体中标,并于1997年12月签订合同。按照合同要求,联合体于1998-2004年承担建设rion-antirion大桥的任务(其中1998-2000年在法国设计,1999年10月正式施工建设)。


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_3

希腊rion-antirion桥建在地壳运动的强烈地震带,而且地质条件差,水深、通航要求高等不利条件对建桥带来很大的困难。经过多方案比较采用了比较经济的而且少见的多跨斜拉桥和两侧引桥组成的方案,其中主桥采用五跨连续结构,跨径组成为286+3*560+286米,全长2252米。


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_4


一、大桥建设条件


该桥所处的建设条件相当复杂,主要表现在水深(65m)、深厚的软弱土层、可能的强地震运动(包括潜在的构造运动)等方面。由于海床两岸很陡,地基软弱,合同要求结构的跨越长度应大于2500m。特殊的建设条件给桥梁设计、施工带来了巨大的困难。

由于史前的地壳运动使伯罗奔尼撒逐渐远离希腊大陆,出现了科林斯海湾,至今伯罗奔尼撒半岛仍以每年8-11mm的速度漂离大陆。在这个区域的一些活动断层造成强烈地震,在过去的35年间科林斯湾发生过3次里氏6.5级以上的地震。考虑了地壳板块漂离和地震时产生位移,因此业主要求该桥要能承受2000年一遇的强震(最大加速度1.2g),并且要求能适应水平及竖向各自2m的位移,以及18万吨级油轮以8.2m/s速度的撞击力和强风作用。但控制设计的主要条件仍是地震作用。


二、大桥抗震的巧妙设计


工程界解决地震有两种方式,一种是硬抗,一种是释放。古人面对洪水进行水利治理时也面临同样的问题。希腊这座Rion-Antirion大桥已经将减隔震用到了极致,不得不佩服桥梁工程师的胆识和智慧!

因此基于这样大的地震力及进度和成本控制的要求,大桥设计时采取隔震措施,允许基础与地基之间有滑动,虽然仍有较大的地震力,也不会发生成为问题的主塔柱的塑性变形。

海床的地址情况也异常复杂,物探和地质钻探表明,海床下500m处仍没有岩床,这就意味着桥梁基础必须坐落在土壤上而不是岩石上。海床处上层4~7m土层由非粘性砂砾构成,其下分布着沙层、淤沙层、淤泥土层等,而在30米以下时,土层逐渐变得均匀,主要以淤泥土和粘土组成。

基于此,索塔底部并没有采用常用的桩基础,而是玩起了地基处理。采用直径2m、长度25~30m、间距7~8m的钢管桩进行加固处理,每个索塔底部约250根桩,上面铺设3m厚的砂砾层。基础和砂砾层之间没有连接,可以在地震时产生向上及左右移动,同时起到了隔震作用。

该种设计方法经法国国立路桥大学实验中心进行的研究和离心模型试验验证。设计要求施工误差为碎石厚度小于10cm,水平位置偏差小于36cm,竖向沉降小于20cm。


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希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_6

索塔及基础示意图

另外,由于桥面为漂浮体系,温度变化和地壳构造变化引起的桥面纵向位移将不受阻碍,同时桥面也会象钟摆那样发生横向位移。每个塔座上裝有4只液压阻尼器,在大地震时产生的桥面横向运动将由其进行缓冲。每只阻尼器在拉、压两个方向上的最大承受能力大约各为3500KN。在最强烈的地震作用下,主塔与桥面之间允许以1.6m/s的速度产生约3.5m的相对位移。然而,必须设计一个附属系统使桥面在大风的作用下能够保持其位置因此在每个塔座处安裝了一个能承受10000KN的水平撑杆,将主塔与桥面连接起来。当发生强烈地震时,撑杆将会屈曲破坏,其作用相当于阻尼器,试验结果验证了设计思想。


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_7

主桥两端的高架引桥必须能够适应斜拉桥桥面在温度变化、地壳板块运动和地震所引起的大位移。在运营状态下,纵向位移可达2.5米,而横向位移可忽略不计。在极端情况下,在各个方向上均会发生5米的位移。因此,斜拉桥桥面的两端支承在14米高的竖向钢支架上,以适应上拔力和桥面的纵向位移。桥面与钢支架的连接类似于桥面与塔座的连接,有两只阻尼器和撑杆装置。

这些阻尼器采用意大利FIP产品,在美国进行试验、测试。

了解完Rion-Antirion大桥的减隔震思路后,那么我们来看看这么复杂的索塔又是怎么建造的呢?

第一步:打钢管桩


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第二步:铺设砂砾垫层


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第三步:索塔基座在岸边施工

第四步:将索塔基座漂至定位点,索塔内部为空心,继续浇筑基座以上混凝土,靠自重将索塔下沉。


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第五步:将索塔内部灌满水


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第六步:那么可以继续进行索塔上部施工了


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三、大桥上部结构


箱梁由位于达灵顿的英国克利夫兰桥梁工程公司制造,梁节段长12米,宽27米(包含混凝土板),在现场组拼,每节重约325t。采用平衡悬臂技术吊装:每节梁段运输到位后,用浮吊吊装,梁段通过专用的临时构架,栓于前节段,并调整位置,然后与两根新的拉索连接。梁在拼装时,0#块用预应力束将其与塔墩临时固接。


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大型浮吊吊装钢梁


希腊rion-antirion桥——一座将减隔震用到极致的桥梁_14

平衡悬臂施工


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钢梁安装临时连接装置

来源:道路瞭望

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 发表于2018-06-13  | 只看该作者      

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