林元培院士卢浦大桥设计与施工课件.ppt

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1、林元培：男，教授级高工、中国工程设计大师、中国工程院院士，曾任上海市政工程设计研究总院总工程师，现任资深总工程师。从事桥梁设计研究工作，40多年来主持设计著名大桥十余座，其中重庆嘉陵江石门大桥、上海南浦大桥、东海大桥分别三次获得国家科技进步一等奖。杨浦大桥获全国最佳设计特等奖；徐浦大桥获国家优秀工程设计金奖；卢浦大桥获美国“尤金·费格奖”和国际桥梁与结构协会“杰出结构奖”；2008年获香港何梁何利基金科学与技术成就奖。卢浦大桥设计与施工（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司）林元培上海黄浦江江面宽400m~

2、600m，在规划中卢浦大桥由浦东进入浦西的交通必须与内环线高架连接，鲁班路已预留接口，隧道方案不必考虑，车辆荷载标准与内环线高架一致，桥梁必须一跨过江，该处江面宽550m左右。一、前言内环线南北高架杨浦大桥延安路隧道延安路高架南浦大桥鲁班路越江工程打浦路隧道徐浦大桥二、桥型黄浦江已建成南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥。这三座桥都是斜拉桥，因斜拉桥一跨过江造价最低。那么这第四座的卢浦大桥是否也要做斜拉桥？做其他桥型造价肯定高，但可以给上海带来新的景观，各种意见都有道理，但时间有限，不能争论不休，最后用方案投标方式解决

3、争论。南浦大桥杨浦大桥徐浦大桥我院认为卢浦大桥不仅是交通工具，它既要体现城市人文景观，又要体现当代桥梁科学技术成就，因此推出造价比斜拉桥贵10%的拱桥方案。最后拱桥方案中标。三、设计拱桥形式卢浦大桥处在黄浦江面约宽550m处的位置上，拱桥方案已定，做什么样拱桥是设计中核心问题，550m跨度的拱桥是打破跨度世界记录的拱桥，同它跨度相近的拱桥有美国新河谷桥、悉尼海湾桥。美国新河谷桥主跨518m澳大利亚悉尼海湾桥主跨503m经再三比较，卢浦大桥决定采用箱形拱。卢浦大桥既然以比斜拉桥高10%的代价去建造，就是为了增添上

4、海景观，所以桥的造型十分重要。看了上面两座国外拱桥后感到都是拱架拱，这种桥型起源于上世纪30年代，当时桥梁构件规范上规定不可电焊，并且受到起重能力限制，所以其杆件小而多，导致桥梁造型不够简洁。近年来桥梁的起重能力可达500t，规范已容许电焊，所以可以用电焊的工艺制造足够大的断面，这一个断面可抵得上过去那种杆件断面的几十根。起重没有什么问题，这样做桥的构件将少得多，桥型将显得简洁流畅。所以决定采用箱形断面拱桥。总体布置主桥跨径：100m+550m+100m拱高：100m通航净空：340m×46m为加强侧向稳定，主

5、拱呈提篮式的空间结构形态，横向以1：5向桥中心内倾，拱肋、吊杆和主柱均在同一平面内。箱形拱肋及桥面梁断面主拱截面由变高度矩形钢箱（宽5m，高6m~3m）和等高度倒梯形钢箱（顶宽5m，底宽3m，高3m）组合而成。桥面梁为6车道双箱断面。软土地基上的推力问题上海是软土地基，主墩的桩基只能承担垂直力，无法承担2万吨左右的水平力，利用本桥是中承式系杆拱，在主桥二边跨横梁之间的桥面梁上布置16根水平拉索平衡拱的水平推力，由此造成不平衡力矩将由边墩上的压重（乘上100m边跨距离）来平衡。其拉索用通常斜拉桥上用的钢束。水平拉

6、索长达761m，直径18cm，单根拉索重达100t。为结构安全，每根拉索可更换，为施工可操作性将其中8根设在桥面上，另外8根设在箱梁内，即使桥面上8根遭到意外损坏，箱内8根仍可保持结构安全，便于抢修。关键节点构造（1）中跨拱、梁结合节点（2）边跨拱、梁结合节点（3）边、中跨在主墩基础的结合节点(拱座)（4）施工用的斜拉索塔与大立柱临时结合节点今限于篇幅，仅介绍拱座节点。结构分析所有的结构静力、动力的内力变位用通用软件计算校核，唯独没有箱形断面的空间结构稳定分析的计算程序。因此提出新的单元刚度矩阵（14×14）考

7、虑了扇性特征（1）用能量法推导公式，其中应变能由弹性应变与几何非线性应变组成。（2）整个体系中结点乌曼斯基意义下的β’在各杆件连续且相等。其单元刚度如下：上式中：在这基础上由我院与外单位背靠背独立编制程序，算出了同样的结果，最小稳定安全系数为2.3.（已覆盖了面内稳定和面外稳定）三、施工施工工作的前提是必须在台风来临前主拱合拢，必须保证由斜拉体系安全地转换到拱桥体系。施工步骤如下：1、岸跨边拱在地上搭支架用300t履带吊机抬吊河跨拱三角范围内用500t浮吊安装，形成三角形稳定体系。2、在中跨边跨交点的承台上方竖

8、立用万能构件拼装的钢塔为主拱悬臂施工做准备。3、用斜拉桥施工方法安装主拱。4、主拱合拢合拢拱段构件在工厂精确预制，两端一头焊接、一头拴接，采用自然降温和强制顶推的合拢措施。5、水平拉索安装拱合拢后，安装桥面梁时，裸拱将产生水平推力，温度也要产生推力，因此合拢后需马上安装水平拉索，采用悬索桥中用猫道安装索的方法进行。6、桥面梁安装用二台起重吊机，将构件从船上吊起升至桥面高度与吊杆连接。从