武漢長江大橋

1、武漢長江大橋初步設(shè)計前的建議方案 解放前四十年間各方面提出的一些橋式建議方案，就其較有代表性者簡述如下： 1913年北京大學(xué)畢業(yè)班學(xué)生的建議方案橋跨較小，墩數(shù)較多，只留出很少數(shù)的大孔，通行排筏和大船。但由于水小時，航道需要在江水較深部份，水大時，又要避免流急部份，所以這種布置，不很適宜。此外，江心做很多橋墩，基礎(chǔ)工程量很大，在設(shè)計中，也沒有能給以正確的估計。 1928年偽鉄道部美國顧問華德爾的建議方案 活動橋不能同時通車行船，在長江上建造的第一座橋梁，運(yùn)輸任務(wù)很大，這種橋式，是并不適宜的。將公路鈇路放在同一層橋面，橋面離地面很高，引橋布置會很復(fù)雜，不能很好利用兩岸的山丘地形，將增加許多不必耍的

2、工程 較近的建議方案，趨向于采用較長跨徑的鋼梁。按國內(nèi)工程單價，鋼料價格很高，這類布置，將會增加鋼材用量和總的投資款額。此外，這些方案還有些共同的缺點： 1)橋下凈空，一般采用到88至45.7公尺，顯然太高。 2)梁部結(jié)構(gòu)缺乏一致性，桿件不能互換，尤其如中國橋梁公司建議的方案，在制造安裝時，會增加很多的不便和費(fèi)用。 3)對于國防耍求，如能否適應(yīng)戰(zhàn)時運(yùn)輸?shù)拇罅吭鲩L等方面的考慮，在方案中還不能體現(xiàn)出來。 4)每一建議所包括的方案，一般都在兩個以下，沒有能夠在同等的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多方案的比較研究。 這些方案都是具有片面性的。 活動橋與固定橋當(dāng)河道狹窄風(fēng)浪很小，而通行的船只船身高大，速度限制到很慢，并由

3、于自動電氣控制器操縱，每次開閉需時很短，這樣為了避免在兩岸修筑很長的引橋或大量填土，采用活動橋有它一定的優(yōu)越性。但在武漢地區(qū)的長江上，水陸運(yùn)輸均極繁忙，這種橋式是不適合的。 初步設(shè)計的方案比較初步設(shè)計，曾經(jīng)參考蘇聯(lián)經(jīng)驗，提出了一種活動橋方案。將活動孔設(shè)在高水位時的航道上，活動孔橋梁本身和設(shè)在下弦的公路橋面是固定的，僅僅懸掛在下弦節(jié)點的鈇路橋面是可以升降的，行船利用列車間隙進(jìn)行，使水陸運(yùn)輸?shù)母蓴_減至最小限度。由于偏顧了運(yùn)輸要求，經(jīng)濟(jì)意義不大?；顒涌椎目讖胶臀恢脤竭\(yùn)仍是一個巨大的障礙，影響了鈇路行車，增加了管理和營運(yùn)困難，初步設(shè)計不予推薦。 各式鋼梁初步設(shè)計推薦的鋼梁方案為9孔127.04公尺跨

4、徑的簡支梁。桿件類型相同，工廠制造簡單；用浮運(yùn)法架梁，施工期限較連續(xù)梁可以縮短半年。多孔簡支梁的總重，較連續(xù)梁一般約增15%。 簡支梁結(jié)構(gòu)簡單，適當(dāng)?shù)乜紤]細(xì)節(jié)，使構(gòu)件可以互換，連續(xù)梁與簡支梁無大差別。 簡支梁用浮運(yùn)法架設(shè)，可以較連續(xù)梁提早工期半年，并不是正確的估計。在長江大橋施工中，控制架梁速度的，是橋墩的完工日期，與用浮運(yùn)或懸臂法架梁，關(guān)系不大。同時，長江兩岸標(biāo)高較梁底標(biāo)高相差很大，施工組織設(shè)計，建議在岸上拼裝鋼梁，拖上碼頭，經(jīng)臨時塔架吊起鋼梁，放落到一粗很高的浮運(yùn)船粗上，運(yùn)到墩上就位。整個設(shè)備是復(fù)雜而費(fèi)錢的。為了配合橋墩竣工日期，在高水位和低水位時都須浮運(yùn)鋼梁，且漢陽岸第1孔下，冬季無水，

5、這些情況，都足以說明浮運(yùn)法不特難以縮短工期，而且也不經(jīng)濟(jì)。技術(shù)設(shè)計確定的連續(xù)梁為適宜的型式，但同時還耍求修正初步設(shè)計的桁架結(jié)構(gòu)。連續(xù)梁用料最省，宜于懸臂安裝，此法經(jīng)在大橋架梁過程中予以采用。曾經(jīng)考慮過的懸臂梁方案，它的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與連續(xù)梁近似，但因為桁架內(nèi)存有連接鉸，從結(jié)構(gòu)、營運(yùn)、養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)等各方面來看，它就顯得不能和連續(xù)梁相比了。由于一度建議大橋四個橋墩，設(shè)計為樁基礎(chǔ)，其它為沉箱基礎(chǔ)，考慮到橋墩不均勻沉陷的可能，所以再度提出了這種梁式，這在當(dāng)時還是有一定理由的，以后，基礎(chǔ)型式?jīng)Q定，這個方案也就隨之而放棄。 初步設(shè)計的懸臂梁布置消滅了錨臂端的負(fù)反力，這是符合于近代設(shè)計的耍求的，但其本身還有某些存在

6、的問題。近代懸臂梁的設(shè)計，一般都此照連續(xù)梁的反彎點，設(shè)置中間鉸以劃分懸臂及懸孔，如懸孔為710個大節(jié)間，懸臂長度就須約為23個大節(jié)間。這樣懸臂端在活載下的撓度，對設(shè)計規(guī)程規(guī)定不得超過1/300懸臂長度的耍求，而還是比較容易保証行車的條件，也就自然較好，但初步設(shè)計中的布置，懸臂較長，故在計算撓度時，就發(fā)現(xiàn)不能適合規(guī)程的要求。當(dāng)然，其他因素，如恒載活載的比例，桁架的高度等等，對撓度也有重大影響，但以后進(jìn)行懸臂梁輪廓設(shè)計時，應(yīng)考慮到撓度和伸臂長度的關(guān)系，并適時地加以檢算。懸孔與懸臂，如用吊桿連接，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)較為復(fù)雜，并且還增加養(yǎng)護(hù)上的困難，初步設(shè)計，參考了蘇聯(lián)經(jīng)驗，懸孔做成英正的簡支梁，一端為固定支座

7、，一端為活動支座，承托在懸臂端節(jié)點土。這樣連接細(xì)節(jié)和水平聯(lián)結(jié)系的布置，都可大大簡化。但懸臂端節(jié)點細(xì)節(jié)，參考蘇聯(lián)書籍，似僅僅適用于中跨度鋼梁；又在懸臂安裝時，支座不適宜于傳達(dá)內(nèi)力，應(yīng)當(dāng)如何臨時連接起來，也還沒有獲得解決。 以上問題，在以后設(shè)計懸臂梁時，宜加以進(jìn)一步的研究。鋼筋混凝土拱 鋼筋混凝土拱鋼筋混凝土拱會經(jīng)一度被認(rèn)為宜于采用的方案。它的優(yōu)點：造價較低，可以全部使用國產(chǎn)材料，形式美 觀。它的缺點：技術(shù)復(fù)雜，工期較長。最后權(quán) 衡得失，沒有予以推薦。就以下幾點，加以補(bǔ)充說明。初步設(shè)計中，工程費(fèi)用分析，鋼筋混凝土拱方案，僅為鋼梁方案的60%，是不很恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。根據(jù)蘇聯(lián)修建的經(jīng)驗，一般為鋼梁造價的8

8、0%。還須指出，在形式問題土，在高水位時，由于拱腳被淹，鋼筋混凝土拱還是并不美觀的。橋臺基礎(chǔ)及承臺設(shè)計 1、2、3、4、5和8號墩位于石灰?guī)r上，6號墩位于緊密的泥灰?guī)r上，基礎(chǔ)均建筑在直徑1.55公尺的鋼筋混凝上管柱上，并通過管柱內(nèi)部在巖盤上鑽孔，鑽孔內(nèi)安設(shè)鋼筋骨架再灌注水下混凝土，與管柱連成整體。1號墩基礎(chǔ)為19.88公尺9.60公尺的長方形，用管柱24根。其余2、3、4、5、6和8號六個橋墩的基礎(chǔ)，均為圓形，其直徑為1676公尺，每墩用管柱80或85根。7號墩位于破碎的炭質(zhì)頁巖之上，采用直徑55公分的旋制鋼筋混凝土管樁，用3045大氣壓的高壓射水輔以錘擊下沉作為基礎(chǔ)。基礎(chǔ)亦為圓形，但直徑增至

9、2084公尺，以便布置管樁116根。1、3和4號墩，在設(shè)計時，考慮到施工期間，保留相當(dāng)厚度的復(fù)蓋層，不予擾動，故在結(jié)構(gòu)形式上，屬于高管柱承臺的類型。其余五個橋墩，假設(shè)在施工期間，復(fù)蓋層將被沖刷或挖除，基礎(chǔ)可以達(dá)到巖層，故均屬于低管柱或低樁承臺的類型。三聯(lián)連續(xù)鋼梁的固定支座系分設(shè)在2、5及8號墩上，因為這三個橋墩處的地質(zhì)較為堅硬，并且都是低管柱承臺，能夠更好地承受巨大的制動力。例如5號墩管柱最大荷載，按縱向或橫向分別計算時，均為879噸，如按兩個方向合并計算時，則為934噸，增加約7%。但是，全部規(guī)定的附加力連同主力同時均以最大數(shù)值作用在橋墩土的或然率是非常小的，因此，在這種情況下是可以將設(shè)計安

10、全系數(shù)予以降低的。主桁內(nèi)力計算計算方法采用的主桁是五次超靜定結(jié)構(gòu)，有兩個多余反力和三根贅桿。計算時，假設(shè)三孔連續(xù)梁的截面是常數(shù)，計算共支點反力，將主桁分解為兩個斜桿系統(tǒng)，初步求出主桁構(gòu)件的內(nèi)力及截面，根據(jù)此項截面進(jìn)一步進(jìn)行精確的內(nèi)力計算。一般的精確內(nèi)力計算方法是按變形公式，計算五個未知內(nèi)外力的影響綫，然后依次分析主桿內(nèi)力;由于桿件眾多，解析當(dāng)然是比較繁復(fù)的。本橋鋼梁內(nèi)力計算，先按五次超靜定結(jié)構(gòu)，求出兩個多余反力的影響綫。以后，視桁架為靜定結(jié)構(gòu)，并且假定斜桿是兩個系統(tǒng)組成的。 腹桿應(yīng)力影響綫 鋼梁架設(shè)方法簡述 正橋鋼梁三聯(lián)各為8孔等跨的平弦連續(xù)菱形桁架，每孔計算跨徑為128公尺。橋址處水深流憊，

11、風(fēng)力可達(dá)九級，右岸江底基本巖層土幾無復(fù)蓋層，一年中水位變化達(dá)工5至工8公尺，下弦桿中心標(biāo)高離低水位數(shù)十公尺，而且航運(yùn)頻繁，用滿布式贗架法或浮運(yùn)法架設(shè)鋼梁，都是不適宜和不經(jīng)濟(jì)的。因此，利用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的特性，鋼梁的架設(shè)用懸臂法進(jìn)行設(shè)計。由于在架設(shè)過程中桁架支點附近產(chǎn)生較大的負(fù)力矩而需增加的額外材料，以及相鄰各聯(lián)間所需的臨時聯(lián)結(jié)桿件材料，二者約合鋼梁本身重量的6弘。上述支點附近弦桿的加固，是在技術(shù)設(shè)計中采用增加弦桿永久截面的辦法予以解決的。至于臨時聯(lián)結(jié)桿件，則于架設(shè)完竣后拆下，并作為備品移交給接管單位。從下部建筑的預(yù)計開工竣工日期，橋梁工廠制造鋼梁的能力，以及圣橋竣工通車日期各方面來考慮，架梁工作宜從兩岸分頭進(jìn)行。為了避免在連續(xù)梁中部合攏所造成技術(shù)上的困難和復(fù)雜性，確定從左岸向江心架設(shè)二聯(lián)，從右岸向江心架設(shè)一聯(lián)，而且左岸架梁工作應(yīng)先于右岸4至6個月開始，使兩岸架梁工作約可同時到達(dá)江心6號橋墩，以便全橋及早會合接通。 在計算內(nèi)力時，因為恒載在每孔中差不多是均勻的，所以就假定兩個斜桿系統(tǒng)平均受力。懸臂上吊機(jī)的荷載，在左聯(lián)及中聯(lián)，吊機(jī)主桿下的底座，系放置在單號節(jié)點上，因此也可以假定由兩個斜桿系統(tǒng)平均分?jǐn)?，如圖1所示(在吊機(jī)移動時，也會發(fā)生一個斜桿系統(tǒng)受力的情況，但影響并不重)在右聯(lián)雙動瞬機(jī)主桿下的底座，系放置在雙號節(jié)點附近，故假定僅由一個斜桿系統(tǒng)受力，如圖2中實綫