理论教育 大跨度铁路悬索桥设计与发展

大跨度铁路悬索桥设计与发展

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:我国大跨度现代悬索桥的建设起步于20世纪90年代。我国的大跨度现代悬索桥技术从此起步并开始追赶国外先进水平。这些大跨度悬索桥的建成,迅速改善了公路路网结构布局,显著缩短了交通运输距离。国内部分有代表性的大跨度悬索桥见表1-1。表1-1国内部分有代表性的大跨度悬索桥从表1-1中可以看出,我国的悬索桥建造技术虽然起步较晚,但建设周期短、发展速度快,在结构类型和施工技术等方面均有创新和探索。

大跨度铁路悬索桥设计与发展

我国大跨度现代悬索桥的建设起步于20世纪90年代。广东作为经济发展较快地区率先提出修建大跨度悬索桥,为将来改善交通条件进行技术储备和探索,并在全国公开竞标。中铁大桥局联合体中标获得总承包权,于1995年12月建成我国首座大跨预应力混凝土悬索桥——汕头海湾大桥(图1-9)。其主桥跨度达到452 m,采用的是三跨两铰全预应力混凝土箱梁结构,如图1-10所示。其悬索桥预应力梁跨度至今保持世界同类纪录,在设计方法、分析计算和施工工法等技术领域均有开拓性,被美国泰勒出版公司的专业书籍《悬索桥检测评估和维修案例研究》作为典型设计案例收录和介绍。大桥按六车道高速公路设计,是深汕汽车专用公路跨越汕头海湾的控制性工程[3]

图1-9 汕头海湾大桥

图1-10 汕头海湾大桥加劲梁截面(尺寸单位:m)

紧随其后,又应三峡工程水利枢纽配套专用工程的需要,同一设计团队和施工单位又承接到在三峡大坝坝址下游建设一跨过江悬索桥的委托,并于1996年快速建成我国第二座现代悬索桥——西陵长江大桥,其主跨跨径为900 m,同时也是国内第一座钢箱梁悬索桥。

这两座大跨度悬索桥的顺利实施为我国后续现代悬索桥技术的推广和应用提供了示范,开启了我国现代悬索桥技术发展的先河,同时带动了我国悬索桥科研试验和加工制造一系列产业链的形成和建立。我国的大跨度现代悬索桥技术从此起步并开始追赶国外先进水平。

1997年建成主跨为888 m的虎门大桥,主梁采用钢箱梁结构;1998年建成主跨为1 377 m的香港青马大桥,其主梁采用钢箱组合结构,与香港汲水门大桥一样担负新机场的汽车和轨道交通;1999年建成主跨为1 385 m的江阴长江大桥和厦门海沧大桥。这些大跨度悬索桥的建成,迅速改善了公路路网结构布局,显著缩短了交通运输距离。

进入21世纪以来,我国悬索桥的修建速度进一步提升,最大跨度不断被突破,其中宜昌长江公路大桥于2001年建成,主跨为960 m;润扬长江大桥于2005年建成,主跨1 490 m;武汉阳逻长江大桥于2007年建成,主跨1 280 m;舟山西堠门大桥于2009年建成,主跨1 650 m。

2019年建成通车的南沙大桥(虎门二桥)坭洲水道桥和杨泗港长江大桥又把世界纪录推到新高度。坭洲水道桥主跨跨度达到1 688 m,为世界跨径最长的钢箱梁悬索桥;杨泗港长江大桥主跨达到1 700 m,为国内跨度最大、世界跨度同类第一的双层公路悬索桥,如图1-11所示。该桥主梁为双层全焊接钢桁梁结构,上下两层共12条汽车道,作为城市桥梁,在上下两层还设置了自行车、电动车和游览观光步行道。

图1-11 杨泗港长江大桥设计效果图(www.daowen.com)

在这些悬索桥修建过程中,我国的桥梁工作者也在不断完善和创新悬索桥的理论分析方法和施工技术,经过近30年的发展和提高,我国的现代悬索桥建造技术已逐步迈入世界领先行列,也为兴建铁路特大跨度悬索桥工程奠定了技术基础。

国内部分有代表性的大跨度悬索桥见表1-1。

表1-1 国内部分有代表性的大跨度悬索桥

从表1-1中可以看出,我国的悬索桥建造技术虽然起步较晚,但建设周期短、发展速度快,在结构类型和施工技术等方面均有创新和探索。

但对于铁路桥梁来说,悬索桥的使用案例同国际上一样,非常稀少。表1-1中唯一的公铁两用悬索桥是香港青马大桥(图1-12),位于我国香港特别行政区,其线路全长2 160 m,主跨1 377 m(333 m+1 377 m+300 m),但300 m边跨侧主缆不设吊杆,实际上只有两跨悬吊。如图1-13所示,加劲桁梁为钢桁与钢正交异性顶底板组合式结构,中央高7.64 m,全宽41 m,纵向桁架之间为空腹式桁架横梁,中部空间可容纳避台风备用行车道及城铁双线路轨与汲水门大桥衔接,大桥上层桥面中部和下层桥面路轨两侧均设有通气透风空格,形成流线型并带有中央通气空格的闭合箱形加劲梁。其双线轻轨交通设计速度为135 km/h,服务于新机场联络线。

图1-12 香港青马大桥

图1-13 香港青马大桥主梁横断面图

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