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体彩快乐扑克推荐: 107小时 旧金山-奥克兰海湾大桥改造中的快速施工技术

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龙行天下 发表于 2019-2-3 20:05:57 | 只看该作者 |只看大图 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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来源:“桥梁杂志”
快速桥梁施工(ABC)是一种短时间内完成桥梁更换并且对交通造成最小干扰的桥梁施工技术。桥梁更换即可在旧桥附近现场施工完成。新桥建成后,切断旧桥并使用自走式??榛桨宄担⊿PMT)或类似系统将其拆除。然后由自走式??榛桨宄堤鹦虑?,将其转移到施工现场并将其放置到位。通常,跨越桥梁的运输公路或铁路将在短时间内封闭,如仅封闭一个周末。
传统的施工技术通常一次只能更换一半桥梁,且另一半桥梁改为双向车道通行(例如,在更换另一个结构的同时,暂时将双向车流转移到原有结构上),施工时间通常为一年或以上??焖偾帕菏┕は钅吭谥葱兄昂椭葱衅诩?,需要投入更多的规划、研究和指导工作。

新旧金山-奥克兰海湾大桥(SFOBB)的南南绕道(SSD)是一个临时的双层旁路结构,车流穿过原有旧金山-奥克兰海湾大桥,同时完成耶尔巴布埃纳岛新建东跨的永久性搭接结构的施工。由于海湾大桥上的平均日交通量高达27万辆,因此,建造这种绕道结构且不造成重大交通问题的唯一方法是采用快速桥梁施工方法。


项目需完成的任务如下:
◆拆除70年海湾大桥北侧的一个双层桁架式桥跨(88米长)
◆滚动安装绕道结构的新桁架(77米长)
◆整个操作在空中达到的高度为46米(约15层)
◆旧钢桁架重量超过3300T
◆以上所有工作均在一个长周末(约100小时)内完成
如果项目失败会造成的后果:
◆穿越海湾的其他交通方式,如渡轮和地铁,都将接近其交通容量。
◆纵有绕行路线,但单程时间会增加1至1.5小时。
◆将造成海湾区的一次重大经济?;骞婊?


旧金山-奥克兰海湾大桥旧桥原貌

翻修过程中的临时旁道

完工后的新桥

整体移动3300T重的桁架需要仔细规划和精心执行;桁架需要升到46米的高度并且必须在有限的时间内完成,如此一来,挑战将增加一到两倍。但是,参与建设耶尔巴布埃纳岛过渡桥跨(旧金山海湾大桥新东跨的一部分)的项目团队证明,通过充分规划、大量建模和工程专业知识,是可以做到的。

新海湾大桥的大部分建造工程都偏离原有结构——高架桥和标志性的自锚式悬索跨位于原有交叉处附近,日交通量约27万辆,是海湾区的金融生命线。当然,对于两跨必然相连之处——海湾大桥中,新东跨行车道的并行结构必须改为西跨的双层结构。

耶尔巴布埃纳岛过渡跨也将于此并入。当然,新结构施工期间完全不封闭这一重要交通线路,是不可能的,但截至目前,参与该项目的团队已经最大限度地减少道路封闭。2009年9月3日劳动节的周末封闭,是继两年前那次封闭后的第二次封闭,在此期间,项目团队通过精心设计的施工流程,更换了该线路的另一端。

修筑该绕道环路的目的是为了交通分流,同时也是为了修筑该项目的其余路段;在一个长周末(四天)的路面封闭期间,搭建过渡结构是为了将车流引入临时绕道环路。该绕道环路是双层钢桁架桥梁结构,它的承包商是CC迈尔斯公司(CC Myers),该绕道环路也是原有结构的复制品。本项目的主要挑战来自绕道环路与东跨的连接,同时还需要最大限度地减少交通中断。加州交通部(Caltrans)希望将封闭时间限制在一个长周末范围内,因此同意拆除原有的88米桥跨,切断原有路线,将其向桥梁北部延展,然后安装钢桁架,并将原有桥上车流引入绕道结构。该计划被称为“连出/连进”计划(roll-out-roll-in),加州交通部要求TY Lin International/Moffat Nichol的设计团队为该项目制定设计方案。

面临挑战
从一开始,工程师就知道这将是一个极具挑战性的项目。原有桁架已有70年历史,重达3,300T,但整个操作的真正难处在于,桁架需要高出地面46米。桁架最初设计为置于其支座上,而非设计在中间节点处进行顶升。在需要的情况下,还须调查修改后的传力路径所需达到的有效交通容量,并加强桁架。

新桁架必须置于原有路线的南侧,便于滚动安装就位;这意味着需要将新桁架架设在46米高空中的临时支撑上。滚动安装系统必须坚固可靠,应能承受变幻莫测的天气和任何可能将其吹倒的风级。一旦封闭交通,并将旧桁架与其支座分离,就无回头路可走,项目必须落成,并且要按时落成。

建筑信息模型(BIM)
为保持整个项目的正常施工进度,“连出/连进”施工操作不得晚于2009年9月的劳动节周末。加州交通部要求设计师与CC迈尔斯公司、钢结构制造商团队、安装人员和大型起重机专家密切合作。鉴于极具挑战性的进度要求,项目团队决定在设计阶段,建立东端搭接结构的全面详细的CAD桥梁信息模型。此举主要目标是,使用模型来虚拟模拟施工顺序进行,评估施工操作所采用的流程和系统,以及确定和消除所有可能的几何设计和空间需求问题。次要目标是,使用新结构的模型来消除结构装配和设计信息问题,并生成用于制造和安装结构钢的制造图,以加快整体进度。建模工作由设计合资企业分包顾问北加州结构工程公司(NorCal Structural)完成。桥梁信息模型在解决若干构成“连出”施工当日潜在障碍的关键问题方面非常有效。



移动系统
设计能够承受“连出/连进”荷载的支撑结构,由一对钢制滑动梁组成,滑动梁沿垂直于桁架下方车流方向的南北轴线运行。每个滑动梁深约2.7米,顶部宽2.4米?;荷杓颇芄怀惺?000T的反作用力。每个滑动梁由四个塔架支撑,两个双柱塔架和两个四柱塔架,塔架高约46米。塔柱为钢管,双柱塔架的塔柱钢管直径1.5米,四柱塔架的塔柱钢管直径914毫米。

移动系统由大型起重机分包商玛姆特公司(Mammoet)根据设计团队制定的标准设计。移动系统由三个主要部件组成:位于滑靴中的垂直千斤顶(用于提升/降低桁架)、水平推拉式千斤顶和起重装置。八个垂直千斤顶用于支撑每个桁架,两个千斤顶的组合起重能力为每个支撑点1200T。垂直千斤顶安装在滑靴中,滑靴在铺设于滑动梁顶部的轨道上滑行?;ゲ捎貌恍飧盅サ?,可在聚四氟乙烯凹槽板上滑行,凹槽板固定在沿轨道以间断间隔铺置的氯丁橡胶垫上。每个桁架总共使用八个推拉式千斤顶和两个水平千斤顶,二者的组合起重能力为每个支撑点120T。

起重装置将垂直和水平荷载从桁架传递到滑动梁。起重装置的顶部设有横梁,与桁架弦杆对齐。桁架节点位于梁中间的盆式支座上。两个起重能力分别为100T的垂直千斤顶位于梁的两端,用于稳定起重装置,以防侧向荷载引起倾覆。横梁连接到垂直于桁架弦杆的分配梁,当起重装置停在其初始位置时以及在紧急?;那榭鱿?,分配梁可将静载反作用力从桁架传递到滑动梁。两个向下悬臂式垂直构件(滑动梁两侧各一个)通过螺栓固定在滑动梁上的支撑环,设计用于将施加的侧向荷载转移到滑动梁中,并产生稳定作用的垂直反作用力,以抵抗倾覆力矩,同时,桁架处于其初始“停放”位置。



抗震因素
当桁架处于这个位置时,起重装置设计用于抵抗根据场地相关反应谱确定的地震荷载,以及风荷载。在“连进”期间,起重装置支撑系统只需抵抗风荷载,此处所述风荷载系基于80公里每小时的平均风速。

操作中最具挑战性的部分是拆除旧桁架,因为在最初架设桁架期间锁定的力度存在不确定性。一旦“连出”桁架与桥梁断开并向一旁移动,工程师需确保桥中其余桁架的稳定性,这一点至关重要。
必须移动的桁架是耶尔巴布埃纳岛上连通隧道的四个桁架中的一个,每个桁架长88米。在旧航道上的主悬臂桁架旁的两个桁架,搭接在一个巨大的混凝土桥墩上,该桥墩还可作为与隧道侧其余桁架之间的抗拉连接。

“连出”桁架安装在铰接支座上,重点是确保通过这些支座施加的所有水平和垂直荷载已经完全释放,以避免在切断支座和提升桁架脱离支撑之前,不会产生任何回弹力。这可以通过在销钉正上方支座的支撑腹板上作新月形切割,并确保销钉在火焰切割支座腹板之前,在顶升荷载下开始上升来实现。



完成任务

加州交通部在劳动节周末期间,将桥梁封闭四天,自9月3日晚上8点开始。第二日,将旧桁架“连出”,第三日将新桁架“连进”。除了一些小问题,施工操作进展较为顺利。当新桁架“连进”后,两侧邻接甲板的衔接公差在12毫米以内。该桥于9月8日早上7点重新开放交通——由于在桥梁主悬臂桁架的一个眼杆中发现了一个无关紧要的裂缝,开放时间推迟了几个小时。施工总耗时:4天11小时,或107小时。
施工期间使用的新工具如下:
◆使用桥梁信息模型技术建立了一个完全详细且比例真实的CAD桥梁模型。
◆虚拟模拟了施工顺序 ,以评估流程和结构系统。
◆确定并消除所有可能的几何设计和空间要求问题。
◆消除结构装配问题
◆生成制造图

东端搭接结构是南南绕道项目中最复杂的部分,并获得了美国国家钢桥联盟颁发的2012年度快速桥梁施工奖。该项目应该是针对何时采用快速桥梁施工法以及何为快速桥梁施工技术可交付成果的最佳示例。
由于该桁架位于关键路径且项目设计制造同时进行,除了出色的设计支持外,该项目还需要与设计师、细部设计人员、制造商、安装人员、检验人员和其他施工支持团队等各方之间的绝佳配合。与场外制造相关的问题通过各方协同得以解决,设计意图也通过前瞻性规划和各方之间的持续沟通得以达成。与材料采购、测试和检验相关的挑战,也通过合同管理和项目管理最佳实践成功得以克服。

作者 / Tom Ho作者系林同棪国际工程咨询有限公司副总裁



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