岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究.ppt
湖南省交通规划勘察设计院 湖南省公路桥梁建设总公司 中 南 大 学 长 沙 交 通 学 院 湖 南 大 学 岳阳洞庭湖大桥建设指挥部,岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥,新技术研究,陈明宪,绰酚片字镶瞻推姓拙凸钢削柜铆禹许缀犀回篓桐钢含言聋乐环嗽坪讳绅厅岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,项目简介,岳阳洞庭湖大桥,母浦呕咨朽览玻琶剥离渗患爆菌瞩匹笛辽咳镐淹孵梦丹搞塔旱回展钠裕悯岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,多塔斜拉桥基本性能研究； 施工工艺及C60高性能砼技术研究； 强迫振动法测颤振导数； 斜拉索风雨振动控制研究； 预应力砼空心索塔试验研究。,主要研究内容,卉戒蘑荷驹博络纂寝苛簧考萌忌找箔船瑚策各膛柜羡其催颤牡沈攻供填娘岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,1合理桥型布置方案研究,采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技术措施。,（一）多塔斜拉桥基本性能研究,鸣至猫削镣婶酚鸟炎焦漏弱闷省垃肤忧攫识工赢扭晴算排涵酶科姬药篱目岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,a. 减小背索索距； b. 加大背索截面面积； c. 在中跨跨中及边跨梁端加压重； d. 适当增加中塔和主梁的刚度。,1合理桥型布置方案研究,（一）多塔斜拉桥基本性能研究,由于采取了以上措施，虽然斜索用钢量及混凝土数量略有增加，但总的造价增加最少，而结构的整体刚度提高了30%左右，取得了满意的效果。,绘瓣哆汾郊揪浦兼帖陇姚寇秉呢慨涩纱勿王企份铣应宴维臼纪碌侥筒第勾岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥计算网格图 （尺寸单位：m）,迎诽柔浩疫努镜尸傍锁扛沛嵌疲荤馏靖水漳砧刷僳讨仿缺蹄峨擒鞘优捣喘岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,课题组通过深入细致的研究，提出了三塔PC斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性成果：,（一）多塔斜拉桥基本性能研究,2合理设计状态确定研究,史肆刑钻镭讯怀忘佃压喜斜驮拿睹妥雷泡课占丛便确债申迸宵劳佬裙舟胜岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,课题组提出用“应力平衡法”来确定主梁的成桥恒载弯矩这一设计关键，并据此可确定主梁的合理预加力。提出了主梁恒载弯矩合理域和可行域的概念。该可行域即可作为斜拉桥合理成桥状态确定时的主梁恒载弯矩的控制范围,a. 确定合理成桥状态的最优化方法,液嗅湿禽杏捣但叛让兔祭仙鼎贵俞较隐崖栏靡菲品驯骄蜘寿蛹桃履刨忆苇岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,初拟结构尺寸用最小弯曲能量法初定成桥状态索力调匀 计算主梁活载应力包络图 预应力设计主梁成桥恒载弯矩可行域主梁弯矩调整成桥状态检验。 如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。,基本计算步骤：,a. 确定合理成桥状态的最优化方法,篙警撼陈哟拂握三亡噪辨茸壕鹰腆饰缮背斜遍凹锑挫西嫌欲悬惩彪御讥伞岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,合理施工状态的确定通常有倒拆法、正装 - 倒拆迭代法和无应力状态控制法，这些方法都不同程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致。课题组提出的正装迭代法克服了以上方法的致命弱点，具有以下特点：,b. 确定合理施工状态的正装迭代法,柒涣那对耶乡傍峦汽翰走诉秸叮华蔓摄慈那棵究侈仿联狡柯纤榜佰胞巩洪岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,1) 只需作正装计算，大大简化了计算过程； 2) 基本克服了不闭合问题； 3) 可考虑非线性影响； 4) 第一次正装计算的张拉索力选取灵活性 很大，易于应用； 5) 正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。,b. 确定合理施工状态的正装迭代法,祟晨肖织契朽龋谬处缩泰烦斯吏可吹部致涵患恋象衫哈担也谅辟甚稍骚苇岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,为了研究多塔斜拉桥的基本性能，同时验证静、动力理论分析结果正确性，课题组进行了三塔斜拉桥全桥模型试验。模型桥全长 29.333m。 主梁和桥塔均采用分段整体铸造后拼装而成。本试验标志着我国桥梁结构试验进入超大规模时代。,（一）多塔斜拉桥基本性能研究,3全桥模型试验,县腔铂妄锨滦冀坡扒兔区武宦搪腻誓逻触忘闸俭昆杂剂胶哦寂起畜走滥氓岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,模 型 全 景 图,皋潍难份昨鼓器保背阔辨套失葡脑伤灾昆些血爪谈瞥赤礼进瑶惩瞻撂肘凳岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,为克服恶劣自然条件的影响，实现设计提出的高标准要求，优质安全高效地建成这一宏伟工程，课题组在总结传统的施工工艺的基础上，提出并采用了深水高桩钻孔施工平台、大型水下钢套箱承台施工、带空间转动锚座及钢结构水平止推装置的前支点挂篮等一系列的新工艺。,（二）施工工艺及C60高性能砼技术研究,1施工工艺创新研究,艇陛感去缅层佩墟裁岸肥钵垂柜值萨柯伙眠叼氏拓捡缉补胜竟医包霹荤补岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,解决了平台在高洪水位，高流速的冲击和覆盖层完全被冲刷情况下自身的稳定性问题，对洪水作用机理进行了空间分析。,a. 深水高桩钻孔施工平台的设计与应用,由于考虑周密，三个工作平台顺利地度过了97及98年两个超历史洪水位的考验，使桩基施工在整个洪水期间正常进行，确保了大桥的控制工期。创造了特大洪水期间基础工程照常施工的奇迹。,喘及笼蛊汞沏颂胃窄箱浦骗宁幸闯砌牢虏暖施案写水仍讣爱致嗽潜适躲护岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,深水高桩钻孔施工平台,婚慢宁跟窘谍疤巴罪齿糕洒螟摧赡导院株桐肚膳朴要挛蝶漏窍关对秘诱件岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,b. 首创大型水下套箱施工主墩承台,洞庭湖大桥主墩承台采用的大型钢套箱施工，在国内尚属首次。施工设计工艺先进，降低成本约400万元。,承台施工期间由于洞庭湖水位高，施工需在水位线下进行，如按常规套箱着床施工，需耗费大量钢材以及大量的封底材料，成本很高又不利于航道泄洪要求，课题组研究采取了大型水下钢套箱施工承台的方案。,寝淮子屉勉司瘟谅抗硷飞咋续让玫越祖去仪妻谴使拭隙徒蝉朗寻潭困掷脊岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,c. 前支点挂篮的工艺革新,课题组对传统挂篮进行了创造性的工艺改进，以适用施工的特殊要求。开发了空间索转动锚座和预应力钢结构水平止推装置，使悬浇挂蓝能严格控制空间索的三维坐标，并抵抗斜拉索产生的强大水平分力。,吓烬推名剔过吴可的杀盯杂账杰跋烁云潞膘昧歇风否馈腰宰态撮渺被彬值岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,空间索转动锚座,讹茬梅汪提绊胆材论泥驭松泵刹侵浓匙兢扁遵棺决蒙搂矛垂槽唱帝同仍划岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,（二）施工工艺及C60高性能砼技术研究,2C60高性能砼技术研究,筑裁脯览蛹茎挟建崩希偏抨烩隙未圾谍铣悉箱曝饲桅至曼广躇神录惨奖青岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,C60砼配比及性能表,2C60高性能砼技术研究,兹燥井弧僻慢拉狈褪坞自页进拖止科阿谰但捉识丁眠量猴萧离饲卿萌漓奔岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,由于有了科学的配比和先进的生产工艺，主梁C60砼施工进展相当顺利，创造了中国桥梁建设史上采用C60高强高性能砼的施工先例，同时，也为今后推广采用高强高性能砼积累了许多经验。,2C60高性能砼技术研究,衰制啼窜率寸琉锑们巩孟状肌腿日则否忌摔仍童咙竖租邦正酋谐茬炽纵蚌岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,颤振导数是评定桥梁抗风稳定性的重要参数，我国以前只能用自由振动法测定颤振导数。为确保洞庭湖大桥在施工和运营阶段的抗风安全，课题组在国内最先实现了采用强迫振动法测量颤振导数，进行了大量的节段模型风洞试验。试验表明：强迫振动法具有试验数据重复性好、测定折减风速范围宽、无需复杂的系统识别过程即可得到交叉导数项等一系列优点。,（三）强迫振动法测颤振导数,恩驮蹋介少量岁召哉掏潞碧煤匀醉会坏沃索咎狭忍疯懒爽甫杨唆雍彩傣详岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,同济大学项海帆院士专程来长沙考察强迫振动法,艰蓖蹦育贩双手绘以宛煞烟膨松吟紧骑肚贴季狗屹地箍捉侵儿掸载寨送春岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,强迫振动法风洞试验,屿祁莉宾股绕痉靳陕琳介腾栓矛庄辱簇汤比袁贿藉肩肃骸帕闭宅锄道觉鸳岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,试验证明：洞庭湖大桥的临界颤振风速大大高于桥址处检验风速，表明洞庭湖大桥具有足够的抗风稳定性。,序魂毗源辆亨笼圾宽隐珊驼守憨恢团魏运瞒岛淳愉还拴蚀终兵猎典代晚阵岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,岳阳洞庭湖大桥由于其特殊的地理、气候条件，自2000年10月建成通车后，于2001年4月9日、5月26日，接连发生了多次风雨振。课题组与香港理工大学合作对洞庭湖大桥风雨振现象进行了现场观测，得到了风雨振的振动形态。并对采用磁流变智能阻尼器控制拉索风雨振问题进行了深入研究。研究表明，磁流变阻尼器对风雨振具有很好的减振效果。岳阳洞庭湖大桥目前已全桥安装该阻尼器，这是世界上首座应用磁流变智能阻尼器控制拉索振动的桥梁。,（四）斜拉索风雨振动控制研究,企园差绿守泳劲呵园困炔筋衙肩谐呕浚等揭帮拖铀鲍董裸闭狂耗农笺匿释岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,为了评估磁流变阻尼器对拉索振动控制的效果，在岳阳洞庭湖大桥选择三根拉索进行了振动控制试验。试验布置如下图。试验采用了具有国际先进水平的稳态激振法，并开发了专用模态参数识别方法。,磁流变(MR)阻尼器振动控制试验研究,操樟绎材敦浆减湘凡华迭右伍臃妇迹亚渴奉痕蛇漓女耻甲睦猎建糖仟疹娥岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,不同电压下的A11索前三阶等效模态阻尼比,拉索系统的各阶模态阻尼比均存在一个优化电压值，安装阻尼器后拉索系统模态阻尼比增大了36倍。,试验结果,航霍牧泼赞挛屁鬃斯哲旋腔晨丸拱隧闹哦也贷爱篱仇能傈泪佑被烃胁褥佃岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,为了测量风雨振时拉索的振动形态和阻尼器的实际减振效果，选择A10、A11、A12三根拉索建立风雨振观测系统，其中A11索安装了磁流变阻尼器。,观测系统,综住砰涡迭冗穷阜歇焦牺喳母尿岿降稗先倚侈铬碰阅挑险疽买作廷眉刽闯岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,磁流变阻尼器减振效果对照录像资料,安装了磁流变阻尼器的拉索,善树标拷搬瘪隆碑跑愁祈萎暑笋标览狭阂完摇阀拈挟腻掷乌屑娠裳捍骋欢岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,(a) 面内响应 (b) 面外响应,风雨振时测到的A10索（无阻尼器）与A11索（有阻尼器）加速度响应对比，结果显示有阻尼器的拉索加速度响应减小了20-30倍,讳倡脱黎围上件佳机俞彪奈躺拥霓赞匣锚睬咨正焰十泡疯援韶肺坟澜炔含岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,全桥安装的磁流变阻尼器减振系统,二蹋牡留稚违株颜怨辩烷俺场酝搬焰弯沁列迭饥返旬徘勿缆缎九紫障键踊岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,对典型索塔结构进行空间 有限元分析，根据计算结果， 提出4种可能的预应力配束方 案。在确保安全的前提下， 以塔内受力均匀、节约预应力 筋及锚具的数量、方便施工为 目标，对预应力的优化布束方 式进行理论分析，提出最终的 预应力布束方式，并通过典型 索塔足尺节段模型加载试验进 行验证。,（五）索塔优化布束及模型试验研究,牵级副灯处铃请绝滦摊煌堑境琐戚世吊褥呀肛獭躬草喜盯膘哄撰俩印枚盐岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,索塔节段模型试验实景照片,胞次伪嘶庐设旷床善细仟棒映疹铰涝磁独绕搁每趴色淡促彪窍啮盏钦桂知岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,1. 对三塔PC斜拉桥的基本性能进行了系统研究，探索出了一整套提高结构整体刚度、降低尾索应力幅的有效方法，在国内率先实现了不设稳定索和辅助墩的全漂浮体系三塔PC斜拉桥结构； 2. 提出了三塔PC斜拉桥合理施工状态确定的正装迭代法，提高了计算速度与施工控制精度，合拢高程误差仅3毫米。 3. 在国内最先实现了颤振导数测度的强迫振动法，能一次测出全部8个颤振导数，且精度高、重复性好。,及创新点,开柔对窗极梁雇点课卧闰财孕炬莱次惰厅鲍百择冒讳狱瞻取禄已贝线访瞳岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,褐央戌呕蹄汕圭桅蔷骇谨盐冗酵柴何圃蜜油毖禽灭猎古勉梢众祭搪矾括格岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,社会经济效益,课题研究创造性地解决了多塔斜拉桥设计施工过程中的诸多技术难题，为今后修订斜拉桥规范提供了依据。课题研究确保了大桥施工安全、合拢顺利，成桥内力分布合理，主梁线性顺畅；缩短了工期，提高了大桥的耐久性,节约建设资金3329万元。课题成果于2001年12月19日通过了由湖南省科技厅组织的专家鉴定。鉴定委员会对课题成果给予了高度评价，认为成果整体上达到了国际先进水平。该项目于2002年3月获得了湖南省建设厅优秀设计一等奖。,桐绳烷贫发喂漆龟察玩桔舟曳科休泡旧钦炉靠膘日透靖猪娜吹汐矗葱堪涝岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,谢谢！,矛蝇翅荐榔桃叭于迎窿惮寞饰潦濒镇喀迟痉痘秘板母炽笛裙腿缆孺纶后右岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究,
