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Figueira da Foz大桥的修复工程
作者:叶 星 和礼红 来源:武汉市政工程设计研究院有限责任公司 日期: 2006-4-19
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介绍

位于跨越Mondego河的Figueira da Foz大桥全长1421m,包括405m长的斜拉桥,630m左岸高架引桥和315m右岸高架引桥。大桥由Prof.Edgar Cardoso设计,建于1982年。大桥正在进行全面的修复和加固。

 

结构描述

斜拉桥主跨长225m,边跨长90m。高出水面85m的支架包括4根空心混凝土斜支柱。由镀锌线制成的拉索,穿过支架顶端的滑动座架,沿桥面间距30m架设。桥面是两个主梁的钢结构,拉索在此锚定,每根拉索由22m高的I型梁在10m处的横梁相互连接而成。这些横梁支撑着间距8.20 m的纵向梁,并依次支撑厚度在0.13 0.20 m之间的钢筋混凝土板。

引桥桥面混凝土板厚度为0.180.22m,4根长45m间距5.20m纵向梁支撑。预应力混凝土梁有一个矩形截面,在中跨其宽0.4m、高2m,在支撑处其宽0.6m、高2.5m。混凝土板在横向方向施加预应力。每座高架的桥面是连续的。纵向梁通过暗销和垂直轴承固定在支柱的横向梁上。

仅在过渡桥墩到斜拉桥这段的支撑按水平运动设置。纵向梁通过间距15m的横向梁相互联系。每组支撑有2根长3m1.60m的中空矩形柱,通过一个厚0.25m、高4m1.60m中空矩形梁在顶部进行接连,桥面固定在左岸高架桥的支座上。

修复工程

根据新的标准,高架桥应具有良好的抗老化和抗地震功能,因此,需对桥梁结构的安全进行详细的检查和评估。

由于大桥庞大的修复工程,因此需要合理的规划,并采用工作台。

斜拉桥

斜拉桥主要修复如下:

— 通过添加一个外部预应力系统,加固桥塔顶横梁来抵抗地震运动。

— 通过预应力铁条转移压力来更换和加固桥面到过渡墩的锚具体系(anchorage system)。

— 结构的锚修复包括座板,桥墩混凝土表面保护以及钢构件的防腐蚀保护。

引桥

引桥的主要修复是主梁加固,在桥面和支座间引进地震阻尼装置;混凝土结构的修复包括现场维修和混凝土表面的维护。

通过外部预应力对主梁进行加固。进行这项工作的必要性是由于在设计中采用的活荷载低于现行的荷载值(code value)以及在横梁上观测到的损害(如裂化,混凝土破损)。每根梁的预应力系统包括4股缆绳,每根内梁16股钢胶线、外梁14股钢胶线。在每跨的两根横梁下安装了偏振器(deviator)。

钢胶线安置在一个Φ75mm高密度聚乙烯管内,并注入水泥浆。偏振器使用一个双高密度聚乙烯管。在活动锚具附近有一个足够长的长度便于以后对缆绳进行置换。沿着其长度,钢胶线分别被导管和油脂保护。在偏振器和锚具上,高密度聚乙烯管被嵌入一个Φ88.90mm钢管。

偏振器包括一个Φ101.60mm钢管的曲面铁板部分,连接一个固定在主梁上并充满水泥浆的钢箱上,以支撑缆索。一项模型试验用来检验偏振器和缆索的特性。

锚具是标准的带有电镀钢盖的活动锚具。锚索固定在横梁和面板之间的锚定混凝土块上。

给缆绳施加拉力,当值为其极限强度的65%时,使内梁产生2480kN的预应力,外梁产生2170kN的预应力。

桥面和支座间采用新的能量损耗装置。通常桥面通过传力杆固定在支座上,但发现并不耐用,连接梁的强度也达不到要求。一个三维模型显示短支柱弯曲强度也达不到要求。因此为了安装粘性阻尼器(每4根梁1个),支座不得不根据阻尼器进行改良,并在梁和支座间置换新的滑动轴承。

为设置粘性阻尼器(the viscous damper)的规格,在葡萄牙,一个三维非线性的时间性动态分析设备用来模拟欧洲标准8号设计的地震反应。每根梁上的粘性阻尼器都符合本构定律(constitutive law):F=cvɑ。参数C=50010001500kN(s/m) ɑ, ɑ=0.10.2

左岸高架已选择本构定律为F=1000v0.1的阻尼器,其作用如下:

—地震设计纵向位移在支座处(在支座处有一个自由纵向位移)从79.90mm减小到32.00mm,在过渡墩处从88.60mm减小到39.50mm

—力量转移到支座时,其值将会从11268kN减少到4×802=3208kN(桥面到支座的刚性连接)。

—为避免地震,设计短支柱,并采用阻尼器。

动态特性模拟和现场震动模式以及频率的实验值相符合。

结论

如今,虽然结构大部分已磨损,但斜拉桥的拉索经检查显示镀锌钢丝和锚定的性能完好,因此决定保留拉索系统。

高架修复的设计方案 — 安装外部预应力和阻尼器,看似简单,但是由于大桥结构的复杂性,因此对结构施工要进行充分的准备。

有关数据

预应力钢筋(吨)         762

表面防护钢结构(m2):   22500

混凝土(m2):           93500

维修混凝土 (m2):      11300

总造价:(百万欧元):        9

经修复后投入运营时间:20056

资料来源:  Structural Engineering International May 2005

 

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