天津市進步橋工程西起南開區(qū)東馬路,沿規(guī)劃通南路線位分別跨越張自忠路、海河以及海河?xùn)|路,終止于河北區(qū)進步道與平安街交口處。橋梁跨徑布置為26+128+26米 ,其設(shè)計中線與海河河道斜交角度為8度,橋梁總長度180米,橋梁面積4985.2m2。在1、3號墩處設(shè)有連接地面道路與主橋人行道的坡道橋,上下游對稱布置,共四座,橋梁面積415.2 m2;另外在海河西岸親水平臺上設(shè)置人行梯道橋,連接主橋人行道與親水平臺,上下游各一座,橋梁面積88.0 m2。
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進步橋?qū)嵕岸?/div>
該橋是自錨式桁吊組合鋼結(jié)構(gòu)橋,采用全焊工藝,采用橋梁用鋼材Q345qD。橋梁跨徑布置為26+128+26米,節(jié)間距16m(一榀),桁高13m,包括上弦桿、豎桿、斜桿、下弦桿(即行車道鋼箱梁)以及連接上下弦桿的剛性吊桿等主要受力桿件。
橋梁立面
橋梁橫斷面
?。ㄒ唬?nbsp;上弦桿
分為主上弦桿和次上弦桿,其中主上弦桿共2根,為單箱單室鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式,外形整體為雙圓形,標(biāo)準(zhǔn)段寬100厘米,高140厘米,主跨部分為直線段(長130米),邊跨部分為圓曲線段(半徑25.8米、長27.6米),鋼箱鋼板厚度40毫米(跨中局部50毫米),每隔4.0米設(shè)置一道橫隔板,厚度12毫米;次上弦桿2根為直徑60厘米的圓鋼管,壁厚16毫米,長133米。
(二)豎桿
是由橫向主、次豎桿組成的異形組合構(gòu)件,沿縱橋向每16米設(shè)置一道,共9榀。豎桿縱橋向?qū)挾葹?20厘米,橫橋向單體構(gòu)件均為箱形,斷面寬度70~150厘米,鋼板厚度40毫米(1、2墩處50毫米)。
(三)斜桿
位于兩根豎桿之間,一端與主豎桿、主上弦桿連接,一端與主梁連接,每個節(jié)間2根,全橋共16根。其標(biāo)準(zhǔn)斷面為35×56cm箱型截面。與主梁聯(lián)接部位兩根斜桿交匯在一起,斷面加大。斜桿鋼板厚度為50毫米(1、2墩相鄰兩排65毫米),長度為20米。
橋梁上弦、豎桿、斜桿
?。ㄋ模M撐
在主上弦桿之間設(shè)有主橫撐和兩中橫撐,在主、次上弦桿之間設(shè)置次橫撐。橫撐均為箱形斷面,鋼板厚度20毫米(1、2墩處30毫米),主、次橫撐縱橋向分別為60、40厘米,橫橋向長分別為7.0、5.0米,截面高度沿橋橫向為變截面,主橫撐40~70厘米,次橫撐30~70厘米。兩根主橫撐之間設(shè)置1組V形撐,以提高主桁的整體剛度、穩(wěn)定性能,以保證全橋簡約、整齊的景觀效果,V形撐為40×40厘米的鋼箱截面,鋼板厚度20毫米。
(五) 吊桿
在次上弦桿與主梁之間每16米設(shè)置一對吊桿,吊桿采用直徑為10厘米的實心鋼拉桿,分別錨固在主梁及次上弦桿上。
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橋梁吊桿、次上弦、橫撐
M1~M4梁段梁高為1.2米,M4~M5為1.2米到1.5米的漸變段,其余主梁梁高均為1.5米(與跨徑的比例值為1/85.33)。正常梁段內(nèi)箱梁頂板厚度為14mm,底板厚度12mm,頂、底板在某些區(qū)域內(nèi)加厚到20mm;腹板厚度在豎桿根部處的三片為40mm,其余為14mm;橫隔板厚度14mm,橫隔板間距4.0m。
下弦鋼箱梁斷面
3.橋梁技術(shù)特點
進步橋造型獨特,兼有連續(xù)梁、桁架及拱橋的受力特點,以單片樹形(倒三角)豎桿支撐與吊桿組合代替常規(guī)的兩片及多片支撐形式,突破了以往的橋梁體系,是一種新型的空間組合橋梁體系-自錨式桁吊組合結(jié)構(gòu)鋼橋。針對結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性,使用Ansys、Midas等大型通用有限元軟件進行建模分析。
(一)該橋扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯,因此將下弦結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋼箱梁,提高橋梁橫向剛度,并作
為橋梁的行車道梁。
?。ǘ┴Q桿、斜桿與上下弦相交,形成上下節(jié)點,且所有節(jié)點均為空間全焊結(jié)構(gòu),受力復(fù)雜,結(jié)構(gòu)設(shè)計難度高。
?。ㄈ﹥蓷l平行的上弦通過下彎段橫向相交于一點,與下弦鋼箱形成錨固,造型新穎,下彎段上弦為變截面鋼箱結(jié)構(gòu),設(shè)計及加工難度大。
上弦下彎段
(四)因該橋為全焊鋼結(jié)構(gòu)橋,多由空間異型桿件構(gòu)成,大量的構(gòu)件需要在現(xiàn)場焊接安裝,且多為厚鋼板(最厚65mm),所以對鋼結(jié)構(gòu)的加工、組裝、焊接工藝以及精度要求均非常高。
?。ㄎ澹┥?、下節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜,桿件受力集中,在使用有限元軟件進行分析的基礎(chǔ)上,特別對其進行了1:1的實體模型實驗,單桿最大頂力為2000t。
細(xì)部構(gòu)造
實驗實體照片
模擬加載示意圖
?。蛎驿佈b采用環(huán)氧瀝青。
4.施工流程簡介
進步橋為全焊鋼結(jié)構(gòu)橋,采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場焊接的施工方法。
下弦(行車道梁)分為M1~M33共33個梁段,長度分為4米,5米,6米三種;預(yù)制節(jié)點的桿件預(yù)留長度為1~2米。將預(yù)制好的構(gòu)件運至現(xiàn)場,在鋼管樁上搭設(shè)施工平臺,先焊接下弦(行車道梁),然后在支架上安裝上桁各桿件。
5.有關(guān)資料
設(shè)計單位:天津市市政工程設(shè)計研究院
施工單位:中鐵十八局集團第五工程有限公司
建設(shè)單位:天津市海河建設(shè)發(fā)展投資有限公司
混凝土用量:7400m3
鋼材用量:4400t
造 價:1.5億
建成日期:2007年10月