[分享]Manning Crevice大桥

发表于2021-10-22     21人浏览     1人跟帖     总热度:87  

国家奖大跨组获奖项目
利金斯,爱达荷州

Manning Crevice大桥_1
Manning Crevice大桥跨越风景如画的、位于爱达荷州利金斯上游14英里(22.53km)的V形峡谷的沙蒙河,承载着沙蒙河道的交通。沙蒙河路提供了通往住宅、度假村以及商业漂流探险地的路径,是一条供河流和林地休闲玩家使用的交通主动脉。老桥建于1938年,已到达服役寿命,需要进行替换。桥址因其周边美景如画而尤其引人注目,但是也因其有限的入场条件和受限的空间,给阶段性施工设备和材料的入场带来的了困难。选择钢结构来建造临时和永久结构是在这个困难的施工场地条件下给出的一个可行的安装计划的关键所在。
在评估了6种不同的结构布置方案之后,最后选定了单塔、非对称的悬索桥方案。场地上具有足够承载力的基岩可提供较大的水平锚固力,因此适用于拱和悬索等类型的结构体系。考虑到施工设备进场受限,而钢索特有的轻质和柔性等特性使得悬索桥方案会比拱结构方案更具可施工性。桥跨长度为300ft.(91.4m),索在跨中的垂度为18.5ft.(5.6m),16.2的跨垂比,要比典型悬索桥10.0的跨垂比扁平得多。施工现场在坚硬的岩石地形上有一条狭窄的陡降的搁板路,对于这样陡峭的场地,标准施工技术通常采用临时边坡,但坚硬的岩石场地和原始的峡谷位置使得在北桥墩处做边坡既颇费成本,也不合时宜。幸运的是,使得南侧河岸负重累累的土壤的存在刚好允许了可在南侧桥墩处设置一个经济平台。在设计中,一个临时起重机平台被设置在河流北侧,用于安装桥塔和拉索锚固。在北侧锚地和塔基的后方也设置了额外的临时平台。原有的南侧路面边坡够宽,刚好可以容纳一台起重机来进行安装工作且不影响车辆通行。所有的建筑材料都是从利金斯运抵桥梁北端的。
对于桥梁的替换,主要包括以下项目要求:
• 一个桥面净宽为16ft.(4.9m)的单车道
• 18ft.(5.5m)的最小竖向净空
• AASHTO HL-93规定的最小承载力以及一部45t的运输车
• 桥梁端部的路面曲率必须要允许一辆运输卡车能靠近桥梁
• 100年内在冲积平原范围无永久性建筑物
• 桥梁施工过程中必须要保证旧桥的正常通行
• 桥梁施工过程中必须要保证漂流探险活动的正常开放
• 施工设备不允许入水作业
• 在河流峡谷的大环境内尽量降低桥梁的视觉反差
Manning Crevice大桥_2
钢结构是该项目取得成功的关键,尤其是在不能让施工现场承受太重荷载方面。位于北侧桥墩的安装设备和临时起重机平台的牢度和可靠性直接取决于位于河上的跨中部分所需安装的构件重量。钢构件轻质的特性,以及容易通过高强螺栓进行连接的特性,使得仅采用两台臂长为160ft.(48.8m)的固定式起重机就可以完成安装任务。
来自美国国家公园管理局的项目代表们在确定美学方面的关键考虑因素这块提供了建设性意见,桥面覆盖层被设计成超薄的一体化面层,骨料颜色和峡谷环境融为一体。桥面采用整体彩色现浇混凝土,对内部混凝土进行养护以提高长期的耐久性,通过采用了一种类似桥梁附近风化花岗岩岩层深色外观的颜色来降低视觉反差。桥墩和抗风墙也采用了类似的表面颜色以获得同样的效果。
桥梁采用了超过180t的结构钢,很多因素促成了单塔这个布置方案。因素之一是,靠近原有桥梁北侧桥塔的岩石表面至少需要60ft.(18.3m)的塔高才能在有利的岩石几何形状上布置锚具。一大块泥石流区和一个连续渗水的南侧山坡令该处不适合建造一个新的桥塔并进行锚固。最终,可被放置在河流南侧山坡上的起重机尺寸的高度为不确定的,鉴于仅有两条入口路线能到达南侧,或许还有一条未铺砌的高山通道,盘山路上有很多之字形转弯,有的穿过原有桥梁,这条路线既没有足够的几何尺寸也没有足够的承载力来布置一台大型起重机(要知道CM/GC交付方式要能够通过盘山路提供一部大型桁架臂起重机并送达桥梁结构的南侧)。因此,在河流南侧布置桥塔是不可行的。
如何确定新桥的朝向需要在已提供的道路对齐几何关系中允许WB-62车辆越过引桥,以及设置最短桥梁长度、保证在新桥施工过程中旧桥还能继续使用并且在河流北侧选择一个有利的桥塔和锚固位置,这两方面保持一个平衡。南侧的桥墩和锚具布置靠近河流且位于路面正下方,有防止山坡泥石流的保护作用。南侧的桥墩和锚具布置也需要在确保所有永久性建筑物都位于有百年历史的冲积平原之外,以及放置锚具时尽可能多地在施工期间为交通车辆提供更多的通行空间,这两者之间保持一个平衡。
绕成螺旋状的镀锌钢绞线(ASTM A586)被用作主索和吊杆。主索和吊杆的连接节点由带有熔锌槽的重型铸钢节点组成,拉索体系支座包括1in.(25.4mm)厚的钢板和带坡口和角焊缝的铸钢件。桥塔采用焊接工字形截面作为塔腿,采用W形钢作为斜撑。上部结构框架的设计考虑了简洁性和经济性,所有的构件都是轧制钢截面,W型钢用作加劲梁和楼面梁,WT型钢用作侧向支撑。设计了多层堆叠的上部结构框架构型都是为了方便自下而上组装的,从楼面梁开始,然后是侧向支撑,再然后是加劲梁,所有的现场连接都采用了高强螺栓连接。鉴于是小范围安装且构件重量仅为9.5t左右,桥塔的安装轻而易举。主索是采用索道手风琴吊索(由Inland公司设计并正在申请专利)来进行安装的,当钢索被从桥塔拖过河流到达南侧桥墩时,用来加在临时拉索上,以固定的间距支撑着每一股钢绞线。从两个固定起重机位置安装拉索吊杆和桥梁上部结构需要两台臂长为160ft.(48.8m)、都能够到达桥梁跨中位置的起重机,吊杆、楼面梁以及侧向支撑等钢构件的重量都在2.25t 以下,因此对于长伸臂来说都不是问题。加劲梁的重量在5.5t(外侧段长50ft.合15.24m)到4.5t(内侧段长40ft.合12.19m)之间。拼接位置和构件重量的设计都意在降低对起重设备的要求,因而上部结构得以在3周内就完成了安装。
在设计中以长服役寿命为目标,尤其考虑到了冬季气候,钢索进行了C级镀锌,50级耐候钢被用于桥塔和上部结构中,不仅耐腐蚀,还降低了与桥梁周边大片风化花岗岩之间的视觉反差。由于采取了保护方案,完工的桥梁结构可以继续服役超过100年。该项目受到了社区的广泛认可,无论是当地居民还是河沿岸的用户群体。这座桥梁于2018年6月5日举行了剪彩典礼,正式对外开放。众多典礼参与者都赞叹耐候钢的色泽和峡谷的自然美景相得益彰。这座新单塔悬索桥为峡谷增加了独特的气质。

注:部分内容译自美国钢结构学会Modern Steel Construction杂志,2018年第10期
Manning Crevice大桥_3

桥梁数据:
开放日期:2018年1月22日
跨度/总长度:300ft.(91.4m)
平均宽度:20.1ft.(6.1m)
总用钢量:188t
造价:791.3万美元
(约合人民币5,127万元)
涂层/防护:采用了耐候钢


来源: 建筑钢结构进展
仅作分享交流、如有侵权,请联系我们删除。

扫码加入筑龙学社  ·  结构设计微信群 为您优选精品资料,扫码免费领取
分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2021-10-22   |  只看该作者      

2

Manning Crevice大桥

向雪怀

  | 结构设计

7 关注

787 粉丝

167 发帖

34 荣誉分

该博主未添加简介

猜你爱看

添加简介及二维码

简介

还可输入70字

二维码(建议尺寸80*80)

发站内信息

还可输入140字
恭喜您已成功认证筑龙E会员 点击“下载附件”即可
分享
入群
扫码入群
马上领取免费资料包
2/20