日本有明筑后川大桥
一把桃木梳
2022年10月19日 13:15:51
来自于桥梁工程
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      有明筑后川大桥(Ariake-Chikugogawa Bridge)位于日本福冈县有明海沿岸公路上,跨越九州最大的河流——筑后川,结构形式为4跨连续单肋中承式钢拱桥,桥长450 m,跨径布置为(64+170+153+63) m,荷载为B活荷载,钢总重6 593 t。该桥结构特点是单肋、双连拱,为日本首座该类型桥梁。桥面宽20.5~21.4 m,布置双向4车道,横向坡度为2%。加劲梁为多室钢箱梁,梁高2580 mm。桥面板为正交异性钢桥面板,沥青铺装层厚80 mm。桥面以上拱肋为单肋,截面横向宽1



     

有明筑后川大桥(Ariake-Chikugogawa Bridge)位于日本福冈县有明海沿岸公路上,跨越九州最大的河流——筑后川,结构形式为4跨连续单肋中承式钢拱桥,桥长450 m,跨径布置为(64+170+153+63) m,荷载为B活荷载,钢总重6 593 t。该桥结构特点是单肋、双连拱,为日本首座该类型桥梁。桥面宽20.5~21.4 m,布置双向4车道,横向坡度为2%。加劲梁为多室钢箱梁,梁高2580 mm。桥面板为正交异性钢桥面板,沥青铺装层厚80 mm。桥面以上拱肋为单肋,截面横向宽1 0 600~2 0 000 - mm,高2  500 mm;桥面以下单肋分为2肢。主拱矢高30 m,次拱矢高27 m,共布置32根斜吊杆。该桥2016年3月开始进行设计验算和施工计划,同年11月开始工厂制作,2017年8月开始现场安装,2020年投入使用。

该桥现场施工步骤为:先施工下部结构,再搭设临时支架,利用履带式吊机安装2个边跨和次边跨及主墩墩顶加劲梁节段,为确保通航,首先顶推施工主跨加劲梁;然后在已安装的梁上设置支架利用履带式吊机安装拱肋节段;最后安装吊杆及排水装置、护栏等附属结构,并拆去临时设施,完成施工。

该桥拱肋截面从拱顶处梯形截面逐渐过渡到与加劲梁相交处的矩形截面,加劲梁下拱肋分2肢,分肢为平行四边形截面,拱脚处为梯形截面。拱肋截面形状复杂,在设计验算阶段,利用CIM(建筑信息模型),建立精细空间有限元模型,进行细部结构碰撞检查和焊接施工验证,以提高设计验算精度。        

加劲梁、拱肋等根据运输及现场条件,分成655个节段制作,在2年6个月的施工期内,通过履带式吊机吊装、搭设临时支架、顶推等方式分阶段安装,施工中临时设备配置等根据各施工步骤进行调整。为准确掌握现场情况,在施工计划阶段,针对有可能发生碰撞的结构和设备必须进行影响分析以及安全管理。在CIM模型中增加现场地形和航空拍照,并针对各临时设备进行建模,在各模型上附加施工顺序的时间轴,进行四维施工模拟。同时制作施工动画,在关联部门协商时及现场汇报中,可直观呈现,提高协商的效率。另外在后期养护管理中可利用CIM模型进行检测模拟,并可结合虚拟现实技术(VR)进行体验型安全教育。

在加劲梁、拱肋工厂制作阶段,设定预拱度提高制作精度,并利用高精度数码相机测量和端面切割以提高节段拼装精度。该桥空间形状复杂,拱脚节段作为现场安装的起点节段是确保成桥线形精度的关键,该节段制作过程中,各分部件按10 mm伸长量制作;与加劲梁固结部位分成多个部件制作再拼装成整体;拼装完成后的节段利用高精度数码相机进行测量;节段端部通过端面切割至规定尺寸;再利用高精度数码相机验证节段成型精度。基于以上措施,拱脚节段成型精度比标准值提高了50%。

该桥拱肋为复杂立体构造,加劲梁为多室截面构造,部分构件截面分成多个分部件制作,横桥向、顺桥向均有焊接接头,而焊接收缩引起的构件变形累积后,将降低整体拼装精度。可在高精度数码相机测量的构件形状数据基础上,考虑焊接收缩量,进行模拟预拼装。基于模拟预拼装数据,再进行实际预拼装,可将预拼装的精度提高50%。

由于该桥分阶段施工,每个施工阶段桥体形状会发生变化,且拱肋是在加劲梁施工完成后再按顺序安装,拱肋线形管理要考虑加劲梁的变形,基于成桥线形进行线形控制困难。因此在各施工阶段,将自动跟踪全站仪测量的桥体线形与施工阶段有限元计算值进行比较,边修正误差边逐步施工。特别是在加劲梁顶推、拱肋安装、吊杆拉力调整等施工中采取了施工控制措施,确保了加劲梁成桥线形精度(翘曲)控制在容许值的50%以内,所有吊杆拉力控制在标准值(各吊杆设计拉力的10%)以内,高精度地完成了施工。

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