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2016国外桥梁发展的动向和趋势

04-29 20:55:04  浏览次数:145次  栏目:结构设计

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  桥梁基础

  基础尤其是大跨径桥梁的深水基础,往往需要解决施工技术上的许多难点,也往往是控制整个桥梁工程进度的关键工程,其费用也占桥梁造价相当大的比重。

  近年来,国外都修建了不少跨越大江大河、甚至跨越海湾的深水基础,取得了很大的成绩与不少新经验:大直径钢管桩、大直径混凝土灌注桩和空心桩、复合基础均得到较广泛的采用,地下连续墙已开始在桥梁基础中采用,超大的沉井也已经出现并顺利设置或下沉。这一切都标志着,桥梁基础工程技术已取得了很大的发展。

  下面按基础的主要类型进行介绍。

  1、大直径钢管桩、柱具有施工工艺简便、速度快,可沉入很深土层等优点,近年来发展很快,日本大量采用。

  大直径钢管桩用作摩擦桩,经历两个阶段:初期一般在管内浇筑混凝土,以防止钢管的锈蚀。这样做也会带来一些不利影响:需在管内取土,而对提高桩的承载能力作用不大;增大了桩的刚度,在地震时使桩顶受力增大;增加了施工难度与造价。

  以后逐渐倾向于管内不填混凝土,由于管内土存在闭塞效应,因此钢管桩的承载能力比钢管外壁土壤摩阻力要增大不少。而闭塞效应的机理目前还不很清楚,因此往往通过静载试验来确定其承载力。具体实例如,日本跨径240m的滨名大桥每主墩采用49根直径1.6m钢管桩,组成水上承台。

  在冲刷深、复盖层较薄时,往往将钢管桩沉至岩面钻孔嵌岩,成为管柱基础。这时往往用混凝土填实。如日本主跨为220m及185m的内海大桥,水中四个深水墩均采用直径2m的钢管柱基础

  2、大直径钻孔灌注桩大直径灌注桩具有承载力大、刚度大、施工快、造价省的优点。国外很多采用直径2~4m的大直径钻孔桩;而且往往采用扩孔方法,直径可达3~4m,而在日本横滨港横断大桥-跨径460m的钢斜拉桥的基础中,将多柱基础嵌岩扩孔至直径10m,是目前世界最大的嵌岩直径。

  在连续结构、尤其是连拱或连续斜拉桥设计中,刚度起关键作用,以减少下部构造的水平位移,减少由此引起的附加内力。这时桩基水平向承载力不控制设计,而是刚度控制设计,大直径灌注桩具有非常明显的优势。

  3、沉井沉井基础承载能力大,刚度大,可以适用于深水,但体积庞大,随着桩基的广泛采用,沉井的应用范围有所减少。不过在特大跨径的桥梁中,沉井仍为主要基础型式之一。

  在大跨径桥梁的深水基础中,底节多采用浮式钢壳沉井,用双壁空心结构,浮运至墩位,灌水落床,再浇筑混凝土,接高下沉,直至设计标高。日本明石海峡大桥,最大施工水深60m,两主塔分别采用直径80m和78m、高70m和67m的浮式钢壳沉井,壁厚12m,分为16个舱,是目前规模最大的桥梁沉井基础。其特点是设置沉井,用大型抓斗挖泥船开挖至海底支承地基,整平岩基,再用切削机磨平,然后设置沉井,在其周围抛石进行冲刷防护,最后沉井内进行水下混凝土施工。日本濑户大桥也用同样方法施工。

  4、复合基础将桩或管柱与沉井组合的一种深水基础。沉井下到一定深度,封底,然后钻孔,将沉井内的桩嵌岩,沉井封底与桩或柱共同受力。

  其优点是:

       i)可以降低承台的高度。

  ii)可提供桩的施工场地。

  iii)适应性强,尤其适应在岩面标高差异很大以及落差较大的河流。

  iv)沉井可作防撞设施,保护桩及墩身。

  日本跨径420m的公铁两用斜拉桥——柜石岛桥3#墩岩面倾斜,水深近20m,采用46×29×30.5m钢壳设置沉井与16根4m直径的灌注桩组合的复合基础。

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