道橋專業(yè)知識解讀及分析-舊金山金門大橋

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)美國金門大橋the Golden Gate Bridge簡介金門大橋是美國舊金山的地表它跨越聯(lián)接舊金山灣和太平洋的金門還向，南端連接舊金山的北端，北端接通加州的馬林縣。大橋于1933年1月5日開始施工，1937年4月完工，同年5月27日對外開放予行人。斯特勞斯在南橋墩澆筑混凝土之前放入了一塊取自他的母校俄亥俄州辛辛那提大學的磚頭。建造資金舊金山地區(qū)的選民們以自己的住宅、農場和公司為抵押，發(fā)行了最初的3500萬美元的工程債券。1977年，最后一筆債券被付清，其中3500萬

2、美元的本金和3900萬美元的利息全來自過橋費的收入。意外事故橋施工時的一項獨特的設計是橋下有一個安全網。在20世紀30年代，橋梁建設者預計每建造成本的1萬美元，1人死亡和建設者，預計35人死亡，而建筑金門大橋。 橋梁的安全創(chuàng)新之一是懸浮在地板下凈。 凈保存在施工期間，19個男人的生活，他們通常被稱為“一半的成員地獄俱樂部?！毕碛惺⒚?957年之前金門大橋是世界上最長的懸索橋，兩個橋墩在1964年之前擁有世界上懸索橋中最長的跨度。這兩個橋墩直到不久之前還是世界上最高的懸索橋橋墩。工程概況地點：舊金山，美國，加利福尼亞州，索薩利托 Completion Date: 1937 完成日期：1937年

3、Cost: $27 million 費用：2700萬美元 Length: 8,981 feetType: Suspension 類型：懸掛 Purpose: Roadway 目的：巷道 Materials: Steel, concrete 材料：鋼筋，混凝土 Longest Single Span: 4,200 feetEngineer(s): Joseph B. Strauss 工程師（S）：約瑟夫B施特勞斯跨越金門海峽經緯度374911N 1222843W維護單位金門大橋管理局 1通車日期1937年5月27日年平均日交通流量100,0001承載101號美國國道1號加州州道：6線道、人行道、

4、與自行車道技術數(shù)據(jù)橋梁形式懸吊橋與鋼桁架拱橋總長度2,737米（8,980英尺）寬度27米（90英尺）最大高度227米（745英尺）最大跨距1,280米（4,200英尺）1橋面凈空在收費站為4.3米（14英尺）橋下凈空67米（220英尺）至平均高水位連接 舊金山半島北部與馬林縣南部主橋為345m+1280m+345m三跨連續(xù)鋼桁架懸索橋關于懸索橋懸索橋是由主纜、加勁梁、主塔、鞍座、錨碇、吊索等構件構成的柔性懸吊體系。成橋時，主要由主纜和主塔承受結構自重，加勁梁受力由施工方法決定。成橋后，結構共同承受外荷作用，受力按剛度分配。主纜是結構體系中主要承重構件，主要承受拉力作用。主纜通過自身彈性變形和

5、幾何形狀的改變來影響體系平衡，這是懸索橋區(qū)別于其它橋梁結構重要特征之一。主塔是懸索橋抵抗豎向荷載的主要承重構件，在恒載作用下，以軸向受壓為主；在活載作用下，以壓彎為主，呈梁柱構件特征。加勁梁主要承受彎曲內力。加勁梁的彎曲內力主要來自結構二期恒載和活載。大跨度懸索橋加勁梁的撓度是從屬于主纜的，隨著跨度的增大，加勁梁的功能退化為將活載傳至主纜，其自身抗彎剛度對結構剛度的影響也逐漸減小。吊索是將加勁梁自重、外荷載傳遞到主纜的傳力構件，是連系加勁梁和主纜的紐帶，承受軸向拉力。錨碇是錨固主纜的結構，它將主纜中的拉力傳遞給地基，通常采用重力式錨和隧道式錨。重力式錨用自重抵抗主纜的垂直分力，用錨底摩阻力或嵌

6、固阻力來抵抗主纜水平力。隧道錨則直接將主纜拉力傳給周圍基巖?？v觀懸索橋尤其是現(xiàn)代懸索橋的發(fā)展過程，可以看到，現(xiàn)代懸索橋的跨徑越來越大，從幾十米發(fā)展到近2000m；加勁梁高跨比越來越小，從1/40下降到1/300；主纜等主要承重構件的安全系數(shù)取值越來越低，從4.0左右下降到2.0左右，這就要求在設計懸索橋時，要精確合理地確定懸索橋成橋狀態(tài)內力與構形；合理確定懸索橋施工階段的受力狀態(tài)與構形，以期在成橋時滿足設計要求；精確分析懸索橋在活載及其它附加荷載作用下的靜力響應。懸索橋：強制 In all suspension bridges, the roadway hangs from massive ,

7、 which are draped over two and secured into solid blocks, called anchorages, on both ends of the bridge.在所有的吊橋，巷道掛起，這是披在兩 ，擔保成堅實的塊，稱為錨碇上橋的兩端，從巨大的 。 The cars push down on the roadway, but because the roadway is suspended, the cables transfer the into in the two towers.車倒推的巷道，但因為巷道被暫停，電纜的轉移到在兩塔。 The t

8、wo towers support most of the bridges weight.兩塔支持大部分橋梁的重量。 受拉構件受力特點：屋架的弦桿、腹桿、池壁、拉索和吊桿等。設計內容：強度和抗裂度金門大橋的受力構件為上桿和吊桿 金門大橋及其復雜的地理環(huán)境斷層線 加州的不祥之圣安地列斯斷層斜線通過海灣地區(qū)從北到南，通過短距離金門出海。霧約束和冷 在夏季，金門經?；\罩在寒冷，陰沉的霧，通過兩岸飆升，最大和最低的差距在沿海的范圍內。 寒冷的海水和潮濕的空氣似地不可預知的交織與大風合作，并可能導致空氣溫度下降多達30度，在幾個小時內。潮汐潮汐作用產生的平均流量為每秒水（約3-1/2倍量水密西西比河轉儲

9、到墨西哥灣），230萬立方英尺。 在金門范圍內的水流從4-1/2至7-1/2節(jié)。 當工人有潛水地表以下90英尺深，喧囂的潮汐和電流限制在水下工作時間?？耧L暴雨無法測量當橋是在1937年完成后，沒有人完全知道它是如何在最極端的條件下執(zhí)行。 萊昂Moisseiff工作與Bridge理論家， 查爾斯埃利斯預期的橋梁上的每一個可能的力量，并據(jù)此設計。 然而，一些事情被這樣一個狹長的跨度風的影響，例如 - 無法預測。 風速儀和加速度計分別置于記錄風速，風角，跨度運動。 只有時間會告訴如何去做橋。持久的結構 1951年12月帶來了另一個測試，設置結構蕩漾再次嚴重的風暴。 這一次，投資鋼梁3.5萬美元，變硬

10、，并添加支持巷道橋梁官員回應。這是只有兩個主要的修改在其第一六十年的橋梁之一。另一個是在1970年更換腐蝕吊桿繩?？紤]到它所代表的惡劣環(huán)境中，橋的表現(xiàn)令人欽佩。金門大橋技術特點加勁梁高跨比減小到1/168的金門大橋的建成，奠定了美國風格懸索橋的地位。其主要特點為：（1）主纜采用AS法架設；（2）加勁梁采用非連續(xù)的鋼桁梁，適應雙層橋面，并在橋塔處設有伸縮縫；（3）橋塔采用鉚接或栓接鋼結構；（4）吊索采用豎直的4股騎跨式；（5）索夾分為左右兩半，在其上下采用水平高強螺栓緊固；（6）鞍座采用大型鑄鋼件；（7）橋面板采用RC構件；橋墩南部的橋墩不得不建在距岸邊1100英尺（一英尺=2.54厘米）的地方

11、。兇猛的海浪，陣陣大風和大霧導致了工程延期。腳手架剛剛完成就遭到了貨船的撞擊，經過修理后，暴風有帶走了800英尺處的一部分腳手架。南部的橋墩要裝進立方碼的混凝土（1碼=0.9144米），為了提供一個能夠支撐其南橋墩的基礎，架基礎延伸進巖床20英尺。 圖上的客船是耶魯大學的“SS”號，它提供通宵服務，往返于舊金山和洛杉磯之間，離開海灣后，它之通常粗略的訪問經過的海岸。大橋的設計工作保留了舊堡點（堡壘，炮臺），但并非沒有人反對。有人希望摧毀掉舊堡點，聲稱它會破壞橋梁的風景。堡壘現(xiàn)在是一個熱門景點。北碼頭建在基巖水20英尺以下，但在南部的舊金山方面，施特勞斯建立在開放的海洋，地表以下100英尺的碼頭

12、。他建立了一個巨大的水緊 cofferdam圍堰，數(shù)百噸的混凝土泵大到足以附上一個足球場。工人將豎立在中間的門碼頭出超過1100英尺-有史以來在開放的海洋建造的第一座橋梁支持。首席工程師約瑟夫斯特勞斯的大膽計劃要求工人先建立一個巨大的擋泥板保護泊船碼頭。擋泥板會附上一個橄欖球場大小的區(qū)域，從水抽出?；炷了幕A上，將下崗內。一旦完成，這是水抽回到擋泥板以加強當前的40英尺厚的的混凝土墻的堅固。90英尺深潛水員是該計劃的關鍵。 他們將導梁，板，管爆破和40噸鋼形式進入位置，并確保他們所有的努力以避免被橫掃在當前。 工人通過爆破管拍攝定時黑火藥彈到基巖深處，這種力量可以將幾十條魚潑出水面到南岸。

13、 潛水員有時深達90英尺以下的表面，以去除引爆碎片冒險。 他們平滑的地板的表面，使用水下施加500磅壓力的液壓軟管。為了增加難度，潛水員盲目工作，被迫去感受他們的方式，由于陰暗的水，快速變化的電流和笨重的潛水服。 擋泥板內的工作是最危險的。在任何時候，它的墻壁倒塌接觸失去了一只流浪的船在迷霧中，或從電流施加的巨大壓力。門的變化的電流只有給予工人狹窄的潛水時間窗口。男子被限制為二十分鐘，每天四個時段淹沒。 橋塔結構塔高出水面227米，門字巨型鋼塔，兩塔的塔柱之間由桁架板連接，塔豎立在巨大的混凝土墩上，是當時世界最高的橋塔，橋面下橫向支撐由對角桁架提供，橋面上橫向支撐由4塊桁架板提供。塔 6 fe

14、et (227 m) above the water 水面以上 00 feet (152 m) above the roadway746英尺（227米） 00 feet (152 m) above the roadway 巷道以上500英尺（152米） 每條腿33 54英尺（10 16米） Towers weigh 44,000 tons each (40,200,000 kg).塔重達44,000噸 圖3 橋塔立面圖 (單位：英尺) 大約有60萬鉚釘/塔v 注橋塔防震擋板的裝置 鐵塔聳立在大橋南北兩側，高342米，其中高出水面部分為227米，每根鋼索重6412公噸，由27000根鋼絲絞成。相

15、當于一座70層高的建筑物。塔的頂端用兩根直徑各為92.7厘米、重2.45萬噸的鋼纜相連，鋼纜中點下垂，幾乎接近橋身，鋼纜和橋身之間用一根根細鋼繩連接起來。鋼纜兩端伸延到岸上錨定于巖石中。大橋橋體憑借橋兩側兩根鋼纜所產生的巨大拉力高懸在半空之中。鋼塔之間的大橋跨度達1280米，為世界所建大橋中罕見的單孔長跨距大之一。從海面到橋中心部的高度約60米，又寬又高，所以即使?jié)q潮時，大型船只也能暢通無阻。錨碇的施工 施特勞斯使用多個萬噸混凝土構建的錨碇支持塔懸索橋的錨碇是支承主纜的重要結構之一。大跨懸索橋的錨碇由錨塊、基礎、主纜的錨世紀固定裝置、散索鞍支墩等部分組成。錨碇一般是大體積混凝土結構，施工中要對

16、錨塊進行平面分倉和豎向分層。施工時按照一定的施工計劃分期分層進行澆筑和養(yǎng)護。主纜主纜施工采用的是平行鋼絲繩施工，它的創(chuàng)新之處可以使任何長度和厚度的細鋼絲通過液壓千斤頂后捆綁成任意長的鋼絞線，滿足建設大跨度橋梁的要求，主纜將所有荷載傳到主塔上，如右圖所示，每根主纜由27572股鋼絞線組成，直徑為0.92m,為當時最大的鋼絞線，主纜長度約2334 m，鉚釘大約有個。 金門大橋有兩個主要的電纜。每7,650個英尺長，包含27572鍍鋅鋼絲捆綁成61股。.在兩個主纜使用的導線總長度80000公里。 兩個巨大的主纜高度超過746英尺高的塔頂部的。主纜作為“衣架”垂直吊桿的繩索，這反過來，保持橋的巷道。每

17、個主纜直徑，包括其外觀線環(huán)繞，是36和3 / 8英寸，每個主纜是7,650個英尺長。在兩個主纜使用的導線總長度80000公里。.每個主纜包含27572鍍鋅鋼絲捆綁成61股，每個包含454線。的主纜，吊桿垂直電纜及附件的總重量為24,500噸。主纜可以構建之前，為增加安全性和可操作性，建立了工作平臺的工人掛下，主纜然后將剝離的面積 注右圖為在主纜施工的第一步是“footwalk”這是直接懸浮在其中的主纜左圖為主電纜繪畫工作將采取“帳篷狀”遏制地區(qū)內的地方。這是一個遏制在圍繞著主纜的位置側視示意圖 。 主纜架設方法 架設主纜：貓道架設完成后，就可在貓道上開始架設主纜。方法有空中編纜法（AS法）和預

18、制絲股法（PS法）。至今我國所建的大跨度懸索橋都采用PS法架設，其主要工序為：絲股牽引架設：利用拽拉設施將預制絲股通過貓道拽拉架設；索股提升橫移和入鞍：牽引結束后，將索股從滾輪上提起，并橫移至鞍座上方，整形后入鞍；索股垂度的調整：晚上氣溫穩(wěn)定時進行索股垂度的調整，即對基準絲股的跨中絕對標高和非基準絲股的跨中相對標高進行控制調整，錨固。緊纜作業(yè)：在主纜絲股架設完畢后，接下來的工作是緊纜，其目的是為了使主纜壓緊成原形，達到設計要求的空隙率，以滿足安裝索夾和以后的長期防護。緊纜過程有初緊纜和正式緊纜兩階段。在溫度穩(wěn)定的夜晚進行預緊纜作業(yè)，利用千斤頂對主纜進行初整圓，每間距5m用臨時鋼帶捆扎。預緊纜作業(yè)完成后由低處向高處（由跨中向