润扬长江大桥于2000年10月20日开工建设,她跨江连岛,北起扬州,南接镇江,全长35.66公里,主线采用双向6车道高速公路标准,设计时速100公里,工程总投资约53亿元,工期5年,2005年10月1日前建成通车。润扬大桥连接京沪、宁沪、宁杭三条高速公路,并使这三条高速公路和312国道、同三国道主干线、上海至成都国道主干线互连互通,成为长三角地区又一重要的路网枢纽。
关键技术:
1 超大规模地下连续墙工程 润扬大桥悬索桥北锚碇位于长江中间的世业洲尾部,基础距长江大堤仅70m,锚区内断裂带、破碎带分布广泛,基岩风化程度极不均匀,局部裂隙发育,基岩面局部起伏大。以淤泥质亚粘土和粉细砂为主的覆盖层厚度约50m,地下水位高,与长江的水力联系密切。在此复杂的地质水文条件下,北锚碇要承受主缆传递的约刮腻子的机器
6.8万吨的拉力,基础结构形式的选取是关键。通过带案招标,由专家评审选取了有利于永久结构受力的基础形式——矩形地下连续墙支护结构。基础平面尺寸69×50m,基础底标高-45m,开挖深度达50m,支承 在弱、微风化岩顶面。作为挡土及防渗结构的地下连续墙墙体厚仅1.2m,平均深度53m ,最大深度达56m,嵌入弱风化、微风化岩中。如此规模的超深基坑被中科院孙钧院士称为国内第一、世界罕见。2排桩冻结法的首次采用 鉴于南锚锚区地质水文条件复杂,该项工程采取“带案招标”的方式,经过专家组对众多投标方案——沉井、地下连续墙、冻结、地下连续墙加冻结、排桩加冻结等方案的反复论证,最终确定采用排桩冻结基坑围护方案进行基坑施工立式鼓风机
。排桩冻结法施工方案基本思路是以人工制冷冻结含水地层,形成冻结帷幕墙体作为基坑的封水防渗结构,以排桩及内支撑系统抵抗水土压力。排桩冻结法是一种全新的基坑施工工法,应用于桥梁基础工程,在国内属于首次,尚未检索到国外使用该工法进行敞开式、大面积、深基坑施工的实例。 3 深基坑信息化施工技术
润扬大桥悬索桥南北锚碇基坑均属超大深基坑,国内尚无类似设计和施工经验,在开挖过程中,全面采用了信息化施工方法,对结构的内力、位移、变形及水土压力、温度变化等情况进行全面系统的监测监控,并运用正、反演分析,对基坑施工及时提出有效的指导性
意见,为施工中科学的决策提供了有力的支持,保证了基坑施工的快速安全。
锚碇基坑信息化施工体系由信息采集、信息处理、信息反馈三部分组成。信息采集是通过监测系统实现的。北锚基坑共埋设测点1800多个,在基坑开挖过程中,对地下连续墙垂直沉降、平面位移、纵向变形、墙体钢筋应力等进行了监测。南锚基坑将监测数据输入计算机运用专门的软件进行信息处理和分析研究。北锚基坑施工的分析研究工作包括:空间模型的计算反演分析;神经网络反分析预测等。根据信息处理和预测结果,对基坑施工及时提出有效的指导性意见,并对基坑施工工艺和顺序及时进行动态调整。
4大直径钻孔桩足尺承载力试验
悬索桥南、北索塔基础均采用32根直径2.8m的钻孔灌注桩,设计单桩极限承载力11000s3800吨,如采用传统堆载或锚桩试验方案,费用高、风险大、时间长。北汊斜拉桥索塔桩基础均在深水之中,采用常规静载试验方法也面临着巨大的技术困难和经费开支。因此,我们在国内大直径桥梁桩基静力测试中首次引进了先进的桩承载力自平衡试桩法,对桩基础进行试桩试验以确定单桩承载力、分层岩土摩擦力、端阻力、桩基沉降、桩弹性压缩、岩土塑性变形,为设计人员优化桩基设计提供依据。润扬大桥φ2.8m工程试桩测试承载力高达12000吨,为目前国内第一,世界第二。
5 千吨钢套箱的整体吊安
润扬大桥悬索桥北塔采用桩承台基础。哑铃形承台平面尺寸为21.6m×21.6m,两承台间用12m×19.837m系梁连成整体,承台与系梁高度均为6m,其顶标高为+5.3m,底标高为-0.7m。由于北塔位于江边水中,承台施工条件受到限制;同时,承台在枯水季节会露出水面,除内在质量外,其外观质量十分重要,因此选用钢套箱作为浇筑承台的挡水结构和模板。 钢套箱平面亦呈哑铃形,内部净尺寸与承台系梁尺寸一致,为双壁钢结构,内外壁间距1m,能自浮,结构主要由底板、套箱壁体、吊耳、拉压杆、支撑系统及联通器等部分组成。钢套箱与护筒及辅助桩之间用拉压杆连接,以承受钢套箱自重、封底混凝土重量、承台与系梁混凝土重量及水流压力、浮托力。6千米以上跨径的无抗风索施工猫道及相关的成套技术 按传统施工方法,悬索桥施工猫道需设置抗风缆索系统以提高其抗风性能,其优点是可以提高猫道的抗风安全性和结构的刚度,减小牵引索股和工作人员通过猫道时的局部变形和振动。但是,其缺点也是明显的:(1固体氧)特大跨度悬索桥的施工猫道的刚度主要由承重索 的重力刚度提供,增设抗风索时需将抗风索的拉力调整到比较大的值,才能起到抗风增稳的效果,因此需要的材料用量大并增大承重索中的拉力;(2)由于特大跨度悬索桥一般都是跨越大江大河或海峡,在某些桥中,由于通航的要求,设置抗风索将影响通航或给猫道带来安全隐患;(3)特大跨度悬索桥主跨猫道抗风索的锚固位置和锚固方式选择比较困难;(4)增加工期及费用。鉴于以上原因,润扬大桥采用无抗风索猫道。由于大桥施工猫道的主跨跨径达1490m,且桥位处江面开阔,对风的作用十分敏感,采用省略猫道抗风索的方法,需要解决的首要问题是保证结构的抗风稳定性和减小猫道在风作用和人行荷载下的振动。为此,进行了大量的调研、风洞试验和非线性有限元分析,在结构上采取了措施,如合理设置横向通道间距、设置水平和竖直减振索等,成功增加了猫道的抗风稳定性和减小了结构振动,取得了大跨径悬索桥无抗风索施工猫道的抗风减振成套技术成果。
7主缆索股长距离牵引系统
润扬大桥悬索桥主缆长2600m、两根主缆总重约21000t,每根主缆由184束平行钢丝束股构成,重约60t。由于悬索桥跨径大、高空作业多、主缆直径及重量大,对牵引系统结构形式要求高等原因,建设单位与施工单位共同对特大跨径悬索桥索股长距离牵引系统进行了
研究。在对国内外大跨径悬索桥的各种牵引系统广泛调查和对比分析的基础上,结合润扬大桥主缆架设的需要,确定采用了门架式牵引系统、双线往复牵引方式。在对牵引过程中可能出现的问题进行分析研究的基础上,以系统的设计、结构构造、过程控制等各方面提出了对策措施,付诸工程实践,取得了令人满意的效果,使得索股牵引成套技术更加完善并日趋成熟。
8大跨径悬索桥全液压的跨缆吊机
鉴于国外跨缆吊机不能直接用于润扬大桥钢箱梁吊装,改造繁杂,且租赁成本高、经济性差,建设单位和施工单位结合大桥钢箱梁吊装的实际要求及国内大跨径悬索桥发展趋势和要求,研究开发了适合大桥悬索桥钢箱梁吊装特点、满足现场施工条件和工期要求的新型液压提升式跨缆吊机
rgd-208 该设备具有以下特点:(1)设备适用性强。跨缆吊机的钢桁梁和扁担梁采用模块化设计、缆上行走机构采用栓结支撑靴设计,可以满足不同缆径、缆间距的悬索桥钢箱梁吊装需要。(2)额定起吊能力大。能适应和满足740t以内重量的悬索桥钢箱梁吊装。(3)工作速度快。钢箱梁提升、缆上行走就位及千斤顶索股下放速度快。(4)中央控制系统智能自动化程度高。计算机同步/非同步自动控制。
9混凝土结构的耐久性
润扬大桥的混凝土工程量巨大,有125万方之多,混凝土的耐久性成为全桥关注的焦点。建设单位特别联合科研单位开展了大桥混凝土结构耐久性和寿命预测的研究。
(1)低碱水泥的全面采用
影响结构混凝土耐久性的主要问题有冻融循环、碳化、化学腐蚀、海水侵蚀、钢筋锈蚀、碱集料反应等。根据润扬大桥的气候条件,碱集料反应有可能会成为影响大桥混凝土耐久性的一个因素。因此,建设单位咨询国内知名混凝土专家,慎重决策,在不使用具有碱活性集料的同时,控制水泥碱含量,在大桥工程中全面使用低碱水泥,水泥中碱含量不大于0.6%,并且尽量控制混凝土总碱含量不超过3.0kg/m3。通过一系列的科研试验,调整混凝土配合比、变换水泥和外加剂、严格施工工艺,解决了低碱水泥应用中混凝土外观不理想等问题。
(2)粉煤灰在大桥的应用
粉煤灰在润扬大桥基础结构中应用广泛。除在基础工程中大量使用外,润扬大桥进行了箱梁混凝土中掺加粉煤灰的研究。研究结果表明,在箱梁预应力混凝土中掺入一定量的粉
煤灰,不仅能明显改善混凝土和易性和可泵性,而且能减少泌水、延缓凝结时间、降低水化热,还明显改善了混凝土的耐久性能,同时对早期与后期的力学性能和变形性能无不利影响。
(3)混凝土结构耐久性的寿命评估
到目前为止,混凝土耐久性的研究几乎都只限于单一因素的作用,而实际的工程结构是在应力或非应力与不同化学腐蚀和物理疲劳条件共同作用下运行的,是多因素共同作用的结果。因此,润扬大桥结构混凝土结构耐久性的研究采用双重或多重因素共同作用的研究手段。研究结果表明,根据加载与非加载,双重和多重破坏因素作用下各系列混凝土损伤失效过程和规律及大桥混凝土结构主体部位的寿命预测,在正常使用和养护条件下,润扬长江公路大桥结构混凝土虚拟性成瘾100年使用寿命是有保证的。
受到教育与启发:
1. 现代化工程都是建立在坚实的实验事实基础上的,为了润扬长江大桥一个项目就做了那么多的研究,正所谓实践是检验真理的唯一标准,科学研究来不得半点马虎,因为每一项研究都要付诸实践,那就关系到人们的安全。
2. 现代大工程开始实行数字化的管理,这就需要懂得多方面知识的复合型人才,因此我们也要向这个方向努力。
3. 土木工程绝不仅仅是一项工程的建设,他是包括了设计策划建设维护延长寿命等很多方面的系统工程。
对土木工程概论的建议:
土木系也可以像建管系那样多请几位老师,尽管石老师讲得非常好,但如果来自不同研究领域的老师可以给我们讲讲可能会更好的。