[分享]世界首座轻型钢混结构斜拉桥南京长江五桥

发表于2019-12-02     467人浏览     1人跟帖     总热度:269  


世界首座轻型钢混结构斜拉桥南京长江五桥_2
南京长江第五大桥,简称南京长江五桥。路线起于浦口五里桥,向东南方向跨越长江,经梅子洲下穿夹江后顺接南岸已经建成的青奥轴线地下工程(隧道工程),路线全长约10.3公里。工程采用桥+隧的设计方案,跨越长江主江工程采用大桥的方式,穿越夹江部分采用隧道的方式。
其中,跨长江大桥长约4.4公里,夹江隧道长约1.8公里,其余路段长约4.1公里。
南京五桥全线采用双向六车道一级公路标准建设,路基和桥梁段设计速度100公里/小时,宽度30.5米。
世界首座轻型钢混结构斜拉桥南京长江五桥_3
南京长江五桥主桥采用三塔斜拉桥结构,其跨径布置为80+218+2X 600+218+80 = 1796米。南北引桥考虑当地地理位置等特点(如兼顾地面构造物及洲上河道等),采用阶段预制拼装箱梁,跨径以52米为主。跨大堤及滨江大道桥采用节段预制变截面波形钢腹板连续梁或悬臂浇筑预应力混凝土连续结构。夹江隧道连接青奥轴线地下工程,根据不同的地理位置,采用不同的隧道截面设计。其中主线采用矩形隧道,敞开段采用U形结构,隧道盾构段采用圆形隧道。
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世界首座轻型钢混组合结构斜拉桥
南京五桥在世界上首次创新采用了钢壳-混凝土组合结构索塔,将混凝土包裹在钢壳内部,首先减小了混凝土在大气中劣化的可能性。同时,钢壳与混凝土塔柱作为整体共同参与受力,承载力高、抗震性能优越、景观效果好,可有效提高索塔的结构性能和长期耐久性;且采用工厂化、装配化的施工工艺,大部分钢筋在工厂内预穿并随钢壳整体吊装装配,现场仅需焊接钢壳环缝、连接节段间钢筋和浇筑混凝土,有效减少现场作业强度及难度,提高工程质量。据了解,采用这种结构的索塔其造价和混凝土结构索塔基本持平,低于全钢结构索塔。
采用传统施工工艺,建造一座175米的混凝土结构索塔需要模板工、钢筋工、混凝土工等多工种作业人员约80~100人高强度作业10~11个月才能完成;而在南京五桥,索塔建造中近80%的工作量是在工厂内利用机械设备制作完成,桥位现场仅需要吊装工厂制作的附筋钢壳节段、连接并浇筑混凝土,因此40个不同工种的作业工人在7~8个月的时间可同时完成两座175米的钢壳-混凝土组合索塔。
桥面板高性能材料为自主研发
南京五桥主梁采用了一种新型高性能材料——粗骨料活性粉末混凝土,它具有高弹性模量、低总收缩、抗弯拉性能优异等显著特性,通过常规养护即可获得材料应有的结构性能。将其应用于钢混组合梁桥面板,可有效降低桥面板板厚,实现主梁结构轻型化,同时,使钢混组合梁具备了在更大跨度的桥梁结构中替代钢箱梁的能力,为在大跨度桥梁中有效规避钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳开裂及钢桥面板铺装难题奠定了坚实基础。
理论分析表明,14公分厚的粗骨料活性粉末混凝土桥面板具有优良的承载能力,其各项指标均不低于目前正在服役的大跨度钢混组合梁桥的常规混凝土桥面板。出于首次使用和偏于安全的考虑,南京五桥钢混组合梁桥面板厚度采用17公分,其结构自重较同等规模的现役钢混组合梁减小近30%。
据了解,此次南京五桥所应用的桥面板仅就研发材料就申请了4项发明专利,若再加上施工工艺大则有8项发明专利正在申请。
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BIM技术的实际应用
南京长江五桥项目有结构种类多、预制结构多、地理和现场环境复杂、与城市现有道路交互多等特点。根据南京长江五桥在设计到施工过程中的难点、痛点,在项目初期就明确了在项目各阶段运用BIM技术:以BIM信息模型、协同管理平台为“实”,施工模拟、VR展示为“虚”的虚实结合方式,来解决项目各阶段、不同需求中的实际问题。
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边塔塔柱钢结构
在项目设计阶段,BIM总体实施单位根据整体项目的情况,根据项目各部分的实际需求、结构类型、标段划分以及模型体量等因素,将整体项目分解后建模。模型总体分为4个部分、28个分项,其中4个部分为“主桥、引桥”“主塔钢结构”“北接线”“夹江隧道”。模型精度确定为以LOD300为主。部分附属结构、道路,根据需求建立LOD100模型。建模过程中,在建模伊始就确立建模标准与规则,并严格按照建模规则进行。构件、零件同样按照建模规则进行命名,方便了模型的后期应用。同时,利用网络服务器,多人同时协同工作提高建模效率。
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边塔下横梁钢结构
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南引桥混凝土预制梁
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主塔钢壳模型深入应用
大桥明年底建成通车
南京五桥作为一个三塔斜拉桥,建设主要分为四个步骤,基础施工、桥墩桥塔施工、上部结构架设、合龙后的桥面铺装和交安设施施工。目前每座塔已挂到第5对索,总共每座塔需要20对索。预计2020年上半年全桥能够实现合龙,2020年底将建成具备通车条件。
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南京长江五桥北塔在吊梁施工
南京市公共工程建设中心主任武焕陵表示,随着南京城市区域经济的发展,感到过江通道明显不足。比较明显的案例是,在1992年建造南京二桥时,当时南京只有一座长江大桥,那时候大桥的交通量只有2万多,当时预计到2001年南京二桥通车后有7万多的交通量。今年3月做的实地调查显示,南京区域过江的交通量已经达到38万,20多年时间里交通量的增长翻了几十倍。尤其是2015年南京江北新区获批后,未来远景预计江北地区总人口将近300万-400万,因此城市发展和交通出行对过江通道的需求会不断增长。
“我们预测到2035年南京区域过江通道的交通量将达76万,到2040年将达到85万辆。”他透露,现有南京过江通道规划又进行了修编,已经获批的过江通道规划23处25条,其中南京长江大桥为1处2条(公铁两用),京沪高铁大胜关长江大桥1处2条(高铁与轨道交通并线),有14条为道路过江通道,专门走汽车。这14条在2035年前必须建完,届时将基本和预测的76万辆交通量匹配。
大桥的传承
值得注意的是,南京二桥、三桥、四桥和五桥都由中交公路规划设计院设计并参与建造。
南京四座桥的建设有三方面的传承:
一是人的传承。在四座桥的建设中,培养出了一代又一代的杰出桥梁设计师,后来在各自的工作岗位上都做出了突出成绩。
二是创新精神的传承。“我觉得这种创新精神在每一座桥的设计上都有体现,也是我们勇往直前,把桥梁技术和桥梁发展带向更高高度的一种体现。”
三是设计理念的传承,即人与自然的和谐。他介绍,从二桥到五桥,每一座桥都独具特色,一桥一景,实际上这是最大限度地与自然环境的协调。此外,依据建设条件因地制宜地选择最合适的结构方案,这是设计作品最大程度的和谐。



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 发表于2019-12-02   |  只看该作者      

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