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各种桥梁资料
(资料收集整理人:
郑本辉、陶海、王硕)
一、 概述
(一)开启桥简介
开启桥【movablebridge】指的是为兼顾水路和陆路交通需要,桥梁上部结构能以竖旋、平旋、提升、回缩等方式进行开合,使船能顺利通过的桥梁。
当陆路运输不甚繁忙,河流上有船舶航行而固定式桥梁不能建造在通航净空以上时,就需要建造活动桥,从而以解决水陆交通。
开启桥不仅解决了城区内河流和港口桥梁的通航问题,而且成为了当地一种特色建筑,为城市景观增添光彩。
建造开启桥最多的国家是美国,已建有不同形式的开启桥2200余座。
我国开启桥最多、类型最全的城市是天津,现存的有平转式、立转式、垂直提升式开启桥。
建造开启桥需要机械、电气、钢结构、土木工程等技术的综合应用。
现代的开启桥按开启方式可分为三大类:
平转式、立转式、垂直提升式和伸缩式。
1、平转式
桥跨结构和桥面在桥轴线所在水平面内旋转,如:
天津金汤桥
阿根廷布宜诺斯艾利斯女郎桥
日本梦舞大桥(浮桥):
用拖船将浮桥绕一旋转轴拖动开合。
2、立转式
桥跨结构和桥面整体在纵桥向旋转开合,如:
天津响螺湾海河开启桥
天津解放桥
伦敦塔桥
中山市光明开启桥
3、垂直提升
桥跨结构和桥面整体垂直提升,如:
天津塘沽海门大桥
古斯塔夫—福楼拜桥(PontGustave-Flaubert)
4、伸缩式
桥跨结构和桥面顺桥纵向轴线方向移位(包括折叠移位和伸缩移位),如:
德国基尔城跨越霍恩河基尔一霍恩三段折叠人行开启桥;
德国基尔峡湾折叠桥
5、其他类型开启桥
英国东盖茨黑德地区盖茨黑德千禧桥
6、开启桥开合示意图
Drawbridge(吊桥) Basculebridge(竖转开合桥)
Curlingbridge(滚动开合桥) Foldingbridge(折叠开合桥)
Liftbridge(提升式开合桥) Rollingbasculebridge(滚轮式开合桥)
Tiltbride(倾斜开启桥) Swingbridge(平旋开启桥)
Retractablebridge(伸缩开启桥)Transporterbridge(输送桥)
Submersiblebridge(漫水桥) Tablebridge(台式提升开启桥)
(二)开启桥结构特点
1、桥梁结构设计
目前已知开启桥均采用钢结构形式。
钢结构有着结构轻,强度高的特点,适合开启桥的受力特点。
一般优先采用以下几种开启桥型:
垂直升降型(结构及开启系统最为简单),竖转开启型(包括单叶、双叶两种)、以及平转开启型。
当净跨在55m以下时,可采用单叶竖转开启桥,对于更大的净跨要求,可采用垂直升降型。
开启桥需设计平衡重,来减轻开启时转轴所承受的荷载,并能减少开合所需的动力。
桥梁处于正常位置时,转轴应不承受荷载。
2、开启系统
开启系统一般包括:
转动系统、平衡重机构、对中装置、止端锁固装置、端部支承、伸缩缝分离装置、机械传动系统、动力系统等。
转动系统一般为大型轴承。
机械传动一般采用齿轮传动或钢丝绳牵拉;天津响螺湾海河开启桥采用销齿轨传动(改进的齿轮传动),构造简单可靠。
动力系统可采用液压、电动等。
应优先采用电动液压系统,可使系统达到最大效益。
与电力机械装置相比,电动液压系统可减少25%~30%的机械重量,并大大减少横桥向基座的宽度。
多年的实践证明这种开启系统是最简便的,而且是相当可靠的。
3、结构计算(传动系统计算,惯性力,风荷载,振动等)。
4、桥面铺装
开启桥经常处于变形、位移、振动的“状态”之中,这要求钢桥面铺装材料具有极高的粘结力、抗剪切力、自身重量轻的特点。
天津响螺湾海河开启桥选用陶粒环氧沥青混凝土铺装、厚度为3厘米,属国内首创。
5、维修养护
开启桥维护费用较大,温州瓯南大桥养护费用一年400万,目前已停止开启。
二、国内开启桥资料
桥名
建成年代
开启方式
开启系统
跨径(m)
桥宽(m)
结构类型
开启孔重(吨)
天津梅江南环岛开启桥
2004
垂直提升
卷扬机
20
9
钢箱梁
天津塘沽 海门大桥
1985
垂直提升
卷扬机
64
14
钢桁梁
630
天津响螺湾海河开启桥
2010
双叶立转
销齿轨液压传动
76
20
钢箱梁
1683
天津海河 金汤桥
1906
三跨平转
电动齿轮传动
总长76.4
10.5
钢桁梁
温州瓯南大桥
2007
垂直提升
卷扬机
72
26.5
钢桁梁
1003
天津解放桥
1927
双叶立转
齿轮传动
47
12.2
钢桁梁
台湾大鹏湾开启桥
2011
立转
液压升降单边掀起
37
15×2
钢箱梁
450×2
中山市光明开启桥
2002
斜拉立转
卷扬机单叶竖旋
19.3
19.5
钢箱梁
1、金汤桥
金汤桥位于建国道西端与水阁大街之间的海河上。
桥名金汤是取“固若金汤”之意。
桥长76.4米,总宽10.5米,面积8022平米。
是天津市现存最早建造的大型铁桥之一。
铁桥建于光绪三十二年(1906年),比解放桥早建约20年。
金汤桥原为浮梁舟桥,由13条木船联缀而成,桥面铺设活动木板。
初名盐关浮桥,俗称东浮桥。
清雍正八年(1730年)由青州分司孟周衍详请盐院郑禅宝营造,故又称孟公桥。
到1906年(光绪三十二年)10月,因铺设从东浮桥至东站有轨电车路轨,由津海关道和奥、意租界领事署及比商天津电车电灯公司合资改建为永久性的钢梁铁桥,存留至今。
原来也是用电力启动的开合桥,1970年第二次大修时,开启设备才被拆除。
1949年1月2日,东北野战军天津前线指挥部召开了作战会议,根据天津的地形和守敌布防特点,前线总指挥刘亚楼部署了“东西对进,拦腰切断,先南后北,先割后围,各个击破”的作战方针。
东西对进的会师地点就是以金汤桥为中心的海河上下游地区。
1949年1月14日上午10时,人民解放军从东西南三个方向向国民党守军发起总攻击,打响了解放天津的战役。
经过一番激战,在突破外围城防后,于15日凌晨5时30分,东西对进的人民解放军在金汤桥会师,鲜艳的红旗插上了桥头,完成了“拦腰斩断”作战目标,切断了国民党守军的南北联系,打乱了其作战部署,彻底动摇了国民党守军的信心。
人民解放军胜利会师于金汤桥成为全歼守敌的关键,金汤桥就此成为了天津获得新生的起点。
2、天津塘沽海门大桥
天津塘沽海门大桥,位于天津塘沽渤海西岸海河入海口的上游,由塘洁岸跨越海河,至南岸大沽上岸,是一座垂直升降式开启桥,于1985年11月建成。
此桥适用于通航高船的频率较低的情况。
大桥开启前 大桥开启时
大桥总长550.1m,主桥分跨为2×48+64+2×48(m),采用简支下承式栓焊钢桁梁,桥宽2×2+14(m),中间64m为活动孔,提升高度24m,主桥#1~#4墩均采用φ1.2m开口钢管桩基础,其余采用φ55cm钢筋混凝土管桩基础。
海门大桥是一座垂直升降式开启桥,活动孔采用两套提升机提升,通过平衡电机的电轴作用实现同步运转。
本桥闭合时净高7m,开启时提升行程24米,桥下净高31m,可通过5000t海轮,建成时为国内跨径最大的升降式公路开启桥。
钢桁梁采用三角形桁架,桁高8m,桁架中心距15.2m。
北岸第一孔48m钢桁梁采用膺架法架设,其余均采用全伸臂法架设。
提升钢塔楼设置在两端甲型钢桁梁上,开启孔提升机械设备由提升平衡机构和辅助机械三部分组成。
活动部分由两台提升机操纵升降。
每台提升机有两个卷筒,两卷筒间为机械轴同步。
开启桥的操纵台设在北部塔楼顶机房内,两塔楼各设一台简易电梯.
该桥由铁道部大桥勘测设计院(中铁大桥院)设计,铁道部大桥工程局第一桥梁工程处(中铁大桥局一公司施工,其包括开启孔在内的五孔钢桁梁、两座提升塔楼钢桁架以及安装在塔顶的提升机械设备由铁道部大桥工程局桥梁机械制造厂(武桥重工集团股份有限公司)制造,其中提升机械设备由武桥重工自主研发。
3、天津响螺湾海河开启桥
响螺湾海河开启桥位于响螺湾与于家堡地区之间,西起坨场南道跨过海河东至永泰路,桥梁全长868.8米,总投资2.5亿元。
海河开启桥由东、西引桥和主桥三部分组成,主桥开启桥为立转式钢结构悬臂梁,主跨76米,净跨为68米,双向4车道,为亚洲同类最大跨度开启桥,桥梁转动半径为38米、桥梁开启最大角度85度,桥下通航净宽度68米,在不开启状态下其净空大于 7米,开启时净空超过27米,是目前国内开启跨度最大的开启桥。
响螺湾开启桥两侧桥墩内将安装电器设备、液压设备及机械设备,在纵向桥面以下布置旋转塔室、悬臂梁、均衡重三部分构造,由这些构造完成桥的开启功能,其为整个工程的重点部位,也是工程的关键点和亮点。
开启桥由电气系统控制的液压机械完成,桥梁开启时由桥中间向两侧立转开启,采用销齿轨传动,构造简单可靠。
该桥为对称开启,其转动半径为38米,梁端转动角度达到85度,开启系统经调试达到开启用时3分钟、闭合2分钟的设计要求,开启后,海河河面上便打开一个近70米宽的宽阔通道,过往船舶的高度不会受到任何限制便可顺畅通行。
钢箱梁重1638吨,球墨铸铁配重1730吨。
机械设备安装与桥梁建筑结合要求的精密度极高。
同一主墩两轴承座的相对高差不超过0.5毫米;两半轴同轴度误差不超过0.3毫米;四道销齿轨半径误差不超过0.1毫米。
施工中使用了世界上最精密、反映速度最快的全自动全站仪,即徕卡TC2003测量机器人监控、徕卡TPS1201测量、测量准确率为0.05毫米的高度靶标尺互相结合控制精度。
开启桥为“时起时卧”的动感桥梁,经常处于变形、位移、振动的“状态”之中,这要求钢桥面铺装材料具有极高的粘结力、抗剪切力、自身重量轻的特点,施工难度大,国内无经验借鉴。
为此,项目部联合高等学院进行技术攻关。
最终选用陶粒环氧沥青混凝土铺装、厚度为3厘米,属国内首创,世界罕见,为今后同类桥梁施工开创先河。
海河开启桥与同类桥梁相比具有节能、环保、运行平稳、开启速度快等显著特点。
本桥由于液压泵的主电机安装了先进的软启动器,比直接启动降低了5倍的电流。
开启桥占地少,机电液全“装”在主墩空腔内,有利于环境的保护。
本桥采用了对中定位锁紧结构与尾销定位结构,在开启桥闭合时,就如同锁门一样,把两块钢臂梁紧紧地“连”在一起,形成一个钢性整体;开启桥关闭后的液压马达自动锁死、钢箱梁尾端安装的液压缓冲器等各种措施都确保了桥梁的安全性。
本桥开展了轴承座安装、销齿轨安装、自密实砼、环氧沥青砼配比试验研究等18项施工难题的技术攻关。
海河开启桥的智能控制是将PLC的逻辑控制、过程控制、运动控制很好地集于一体,他的主要功能体现顺序控制上,也就是使液压系统按照一定的顺序进行“有条不紊”地工作。
目前世界为数不多的双叶立转式开启桥采用的测风系统为开环,仅仅可以从桥梁正面(或背面)两个方向检测风速,而海河开启桥检测风速则采用比较先进的闭环系统,可以从360度方向、全方位自动检测风力,通过风力传感器将信号传给“中枢系统”——PLC,从而决定自动开启还是自动锁定。
为了保证“双叶悬臂梁”开启关闭同步进行,两个操作室之间采用了工业以太网,通过水下光缆进行“联络”,确保东西钢箱梁运动同步。
响螺湾海河开启桥有天津市滨海新区建投集团投资,由天津市市政工程设计研究院设计,由中国铁建十四局三公司
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