用,如澳大利亚的门道桥(Gateway,主跨 260 m,1986 年,如图 1.45所示)、奥地利的 Schottwien 桥(主跨250 m,1989 年)、英国的Skye 桥(主跨 250 m,1995 年)、加拿大的Confederation 桥(主跨250 m,1997年)等。
1991年,葡萄牙在波尔图港建成了双线铁路连续刚构桥(S?o Jo?o桥,主跨250 m,如图1.46所示),成为铁路预应力混凝土梁桥的跨度领先者。1998年,挪威建成Raftsundet 桥和Stolmasundet桥,两桥均为预应力混凝土连续刚构,前者主跨298 m,后者主跨达到301 m,列世界同类桥梁跨度第一。为减少墩顶负弯矩,主跨内一定长度的梁段(Raftsundet桥为224 m,Stolmasundet桥为184 m)采用了细骨料高强轻质混凝土;为保证平衡悬臂施工、加强悬臂状态下结构的稳定性,在主跨两双薄壁墩的靠岸侧各设立一个施工辅助墩,全桥合龙后将其拆除。
图1.45 澳大利亚门道桥(1986年) ? ?图1.46 葡萄牙 S?o Jo?o 铁路桥(1991 年)
1.3.3.2 拱桥
在拱桥中,钢拱由于自重轻、易于施工、跨越能力大而优先得到应用。世界上第一座钢拱桥是美国圣路易斯的Eads桥(主跨158.8 m,双层桥面,1867~1874年)。1900 年,法国巴黎建成跨度107.5 m的亚历山大 Ⅲ 世桥,其扁平的拱圈(矢跨比1/17)、精美的装饰和桥头雕塑令人瞩目。在20 世纪中期,钢拱桥在西方国家(尤其是美国)得到迅猛发展,例如,美国的贝
永桥、弗里蒙特桥(系杆拱桥,主跨382.6 m,1973年,提升架设施工),澳大利亚的悉尼港湾大桥(中承式钢桁架拱桥,主跨503m,1932年),英国的Widnes-Runcorn 桥(主跨330 m,1961 年),加拿大的曼恩港大桥(主跨366 m,1964年)等。1977年,美国建成新河谷桥(New River Gorge,缆索吊装,如图1.47所示),该桥主拱圈为钢桁架,且采用耐候钢
图1.47 美国新河谷桥(1977 年)
33
以减少养护工作量,跨度518.2 m,这一拱桥跨度记录一直保持到2000 年,这一年韩国建成傍花(Banghua)大桥,主跨达到540 m。无支架悬臂施工技术在大跨径拱桥施工中被广泛应用。
钢拱桥的结构造型多种多样。德国的费马恩海峡桥(Femarnsund,跨度248.8 m,1963 年,公铁两用)是一座提篮拱造型的系杆拱桥,其梁部为正交异性板钢箱,吊索成交叉网状布置(又称Nielsen体系),两片柔性钢箱拱肋斜置并交汇于拱顶。类似的桥梁还有日本的Shin-Hamadera 桥(主跨 254 m,1991年)和Kishiwada 桥(主跨 255 m,1993 年)。日本大阪府泉北联络线桥(主跨175 m,1976年,浮吊安装)以及大阪 Nanko Suiro 桥(主跨 162.85 m,1980 年)是单片拱肋(设在桥面中部,兼做分车带)与箱梁组成的拱、梁组合体系。西班牙的 Felipe Ⅱ桥(主跨 46 m,1987 年)、法国的 Vénéjan-Mornas 高速铁路高架桥(主跨 121.4 m,1999 年)和巴西的 Juscelino Kubitschek 桥(主跨 3×240 m,2002年)等,均在结构造型上有所创新。
钢筋混凝土拱桥自重较大,但造价低,养护量小,抗风性能好,使用较广泛。早在 20 世纪初期,混凝土三铰拱就在瑞士得到发展,如Tavanasa桥(跨度51 m,1905年,1927年遭受雪崩破坏后重建)以及世界上著名的建于阿尔卑斯山区的Salginatobel 桥(主跨 90 m,1930 年,被誉为“国际土木工程里程碑建筑”,如图1.48所示)。1942 年,西班牙建成跨度210 m的Elsa铁路桥,首次采用劲性骨架法施工。在20世纪60年代,钢筋混凝土拱桥的跨度徘徊在300 m左右,如葡萄牙的 Arrabida 桥(跨度270 m,1963年)、澳大利亚的Gladesville 桥(跨度305 m,1964 年)、巴西的Amizade 桥(跨度290 m,1965 年)等。到20世纪80年代,跨度增加到近400 m。前南斯拉夫在1980 年建成的克尔克(Krk)Ⅱ号桥(图 1.49),跨度达390 m,采用悬臂拼装法施工。目前,世界上跨度超过 200 m 的钢筋混凝土拱桥有 20 座左右,普遍采用箱形截面作为主拱圈。
图1.48 瑞士Salginatobel桥(1930年) 图1.49 前南斯拉夫克尔克桥(1980 年)
1.3.3.3 斜拉桥
斜拉桥的早期工艺技术(正交异性板、钢箱梁、斜拉索预应力工艺、施工方法等)发展
34
于德国,建桥材料以钢为主。1955 年,由德国人迪辛格设计的第一座当代钢斜拉桥(Str?msund桥,74.7 m+182.6 m+74.7 m)在瑞典建成。1959年,修建了主跨达302 m的塞韦林独塔斜拉桥。1975 年,法国建成圣·纳泽尔桥(主跨404 m),使钢斜拉桥的跨度突破400 m。1987年,泰国在湄南河上修建了一座主跨为450 m的单索面钢斜拉桥(拉玛九世桥)。从20世纪80年代中期开始,日本接连修建了10余座钢斜拉桥,如名港西大桥(主跨405 m,1985年)、横滨港桥(主跨460 m,1989年)、生口桥(主跨490m,1991 年)、名港中央大桥(主跨590m,1997年)等。1999年日本建成的多多罗桥(Tataro Bridge,如图1.50所示),将跨度增加到890 m。
对钢斜拉桥,除了需要布置成上下双层桥面的少数桥梁采用钢桁架梁之外,一般均采用扁平流线型钢箱梁。
由于工业、技术、资源和传统的关系,某些国家和地区倾向于修建混凝土斜拉桥。1962 年在委内瑞拉建成的马拉开波桥(Maracaibo Bridge,主桥为混凝土斜拉桥,主跨 235 m,1981 年换索)开创了混凝土斜拉桥的先例。70 年代以来,混凝土斜拉桥得到较快发展。如:意大利的波尔塞弗拉桥(Polsevera Bridge,主跨 206 m,1967 年)、美国的 P-K 桥(Pasco-Kennewick Bridge,主跨299 m,1974年)和达姆岬桥(Dames Point Bridge,主跨396.34 m,1989年)、法国的勃鲁东桥(Brotonne Bridge,主跨320m,1977 年)、西班牙的卢纳桥(Barrios de Luna,主跨440 m,1983年)、阿根廷的PE桥(Posadas Encarnacion,主跨330 m,1984年)、挪威Helgeland桥(主跨425 m,1991年)等。1991年,挪威修建了斯卡尔桑德(Skarnsundet)桥,把混凝土斜拉桥的跨度提高到530 m,如图1.51所示。
图1.50 日本多多罗大桥(1999年) 图1.51 挪威斯卡尔桑德桥(1991年)
35
在结合梁斜拉桥方面,西班牙在1978年修建了主 跨达400 m的兰德(Rande)桥,加拿大在1986年修 建了主跨达465 m的阿克列福拉瑟(Alex Fraser)桥, 印度在1993年修建了主跨达457.2 m的胡格利Ⅱ号 (Second Hooghly)桥。美国的Arthur Ravenel桥(主 跨471 m)也在2005年合龙。在混合梁斜拉桥方面,
1995年建成的法国诺曼底(Normandy)桥一枝独秀,图1.52 法国诺曼底桥(1995年) 主跨达到856 m,如图1.52所示。该桥为三跨斜拉
桥,边跨为混凝土连续梁,中跨由桥塔两边各116 m长的混凝土梁和中部624 m长的钢梁组成。悬出的混凝土梁段对中部钢梁起到加劲作用,改善了结构在风荷载下的动力特性。
近年来,多塔斜拉桥得到桥梁工程师的青睐。具有代表性的是2004年完成的希腊 Rion-Antirion桥和法国的米约(Millau)高架桥。前者是4塔结合梁斜拉桥,分跨286 m+3×560 m+286 m,悬臂法施工。该桥在解决深水软弱基础、桥梁抗震减振以及抗风和抗船舶撞击等方面取得重大进展。后者是一座7塔钢梁斜拉桥,分跨204 m+6×324 m+204 m;最高的混凝土桥墩达245 m,钢塔高90 m,为世界第一高桥,如图1.53所示。施工方法是将桥塔整体吊装并张拉斜索后,顶推主梁就位。
1.3.3.4 悬索桥
图1.53 法国米约高架桥(2004年)
悬索桥方面,美国在19世纪70年代发明了“空中架线法”编纺主缆,于1883年率先建成布鲁克林桥,跨径达483 m,开创现代悬索桥的先河。20世纪30~60年代,美国建造了若干座大跨悬索桥。1931年,世界上第一座现代悬索桥——华盛顿桥(主跨1066.8 m)建成通车。1936年,旧金山海湾桥完工,它由两座主跨均为704.5 m的三跨悬索桥串联而成。1937年,著名的旧金山金门(Golden Gate)大桥建成,主跨达1280.16 m。1964年,在纽约市建成韦拉扎诺桥(Verrazano Narrows,主跨1298.45 m)。同年,英国建成的福斯悬索桥(Forth,主跨1005.8 m),成为欧洲第一座跨度超过1000 m的桥。1974年英国建成亨伯尔桥,主跨达到1410 m,为当时世界上最大跨径的悬索桥。
1940年,美国塔科马悬索桥(Tacoma Narrows,主跨853.4 m)因风振致毁。这促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。英国通过对塞文桥(Severn Bridge,主跨
36
相关推荐: