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钢桁桥讲座资料20220802.pdf

世界第二跨度钢与混凝土桥面组合连续刚构桥：三明沙溪大桥 福建省莆炎高速公路三明段沙溪大桥主桥布置为(100+176+176+100）m，双幅 全宽33.5m，最高桥墩117m，双向六车道，设计时速100公里；桥梁跨越205 国道、沙溪河、鹰厦铁路和月亮湾景区；主桥来用变高钢桁架与混凝土桥面板 组合的连续刚构体系，钢桁梁采用全焊接、免涂装耐候钢 Q500/420/345qDNH（耐候指数≥6.0，工厂化预制桥面板采用C50混凝土，现场 湿接缝主要采用C50自密实微膨胀混凝土，墩顶负弯矩区采用超高性能混凝士 (UHPC)：墩顶前后两节间下平联设置混凝土板（预制底模和现浇成型）；全桥均 未布置预应力钢筋（包括墩顶）：施工采用一组缆索吊机（4×35t）吊装84个钢行节 段（平均1.5个节段/天）和预制桥面板 在结构体系、材料、制造、施工和后期管养等方面采用创新技术与科学理念， 有望克服和避免常规预应力混凝土连续刚构桥结构自重大、预应力体系相对复 杂、施工周期较长、易出现后期跨*下挠与腹板开裂等病害问题，这种钢桁组 合连续刚构桥具有良好的应用前景，甚基至可以应用到更大跨度桥梁 2021年底建成，是世界第二跨度的钢桁组合连续刚构桥，也是世界最大跨度的 该类结构公路桥

一 钱塘江大桥开创了*国人自已设计和主持建造现代大型 以升是*国现代桥梁之父、近代桥梁的奠基人 上世纪30年代初，若干先进国家已经建成了多座现代大型桥梁 美国悬索桥有跨度1067m的华盛顿大桥、拱桥有跨度504m的贝永大桥 加掌大梁桥有跨度549m的魁北克大桥 澳大利亚拱桥有跨度503m的悉尼海港大桥 英国梁桥有跨度521m的福斯大桥 俄罗斯有长度582m的圣三一大桥 法国有长度565m的加拉比大桥.... 在那个年代，灾难深重的*国也已经有几座大型桥梁 1891年建成长度670m滦河大桥 1899年建成长度844m大凌河大桥 1901年建成长度1027m的哈尔滨松花江大桥 1902年建成长度782的陶赖召第二松花江大桥 1903年和1909年建成长度794m的浑河大桥 1905年建成长度2939m的郑州黄河大桥 1910年建成跨度67m深谷人形墩的滇越铁路课姑大桥 1911年建成长度575m的蚌埠河大桥

三、两次大桥设计 1933年，浙江省建设厅曾委托铁道部的顾问华德尔(J.A.L.Waddell，美国著名的桥梁专家）进行 桥梁设计，并以此开始筹款 1933年8月，茅以升到桥工处后找到郑华和罗英等人组建队伍。郑华和罗英均是茅以升在康奈尔 大学的同学：郑华曾任交通大学唐山士木工程学院院长；罗英曾在山海关桥梁厂当厂长，经验非 常丰富，茅以升请他出任总工程师。随后，桥工处重新设计大桥 桥工处设计与华德尔设计的不同点主要有5个方面： 第一，桥位不同。桥工处在六和塔附近选择江面较窄、河床相对稳定的合理桥位，缩短了江*的 桥梁长度，也缩短了桥梁总长度419m 第二，桥面布置形式不同。华德尔设计采用铁路桥面和公路桥面同层，布置在相同平面：桥工处 采用铁路在下、公路在上的双层桥面设计，缅小了桥面宽度和墩台及其基础宽度。 第三，桥跨布置不同。就江*主桥而言，华德尔设计采用两孔89.3m和27孔30.5m的不等跨度 方案，水*墩28座；桥工处采用16孔65.8m的全部等跨度方案，水*墩15座：既统一钢梁跨 度，方便和加速钢梁的制造与架设，方便维修更换JJF 1326-2011 质量比较仪校准规范，又减少江*桥墩的数量 第四，钢材品种不同。华德尔设计的钢材全部采用低碳钢；桥工处的设计对主桥桁梁上下平纵联 与横联、公路引桥采用低碳钢，对主桥主要受力构件和铁路引桥钢板梁全部采用当时世界上质量 最好的高强度低合金钢（铬锰钢、克罗马多尔钢（ChromadorSteel），仅英国生产）：铬锰钢比低碳 钢强度增加50%，钢梁重量减轻24%，减小桥梁自重；其耐大气腐蚀性能是低碳钢的3倍，更 有利于长久使用 第五，造价不同。华德尔的设计概算为758万银元，桥工处的为510万银元（节省33%：最后竣 工决算为547万银元，折合为163万美元

铬锰钢的主行杆件荷载应力与荷载组合应力验算和截面设计，制定铬锰钢的验算容许应力和轴压应力提高系

五、大桥施工 1934年4月登报工程招标，8月收到标书17份（国内9份和国外8份） 并开标公布报价，经铁道部与浙江省审查和批准： 主桥的墩台及其基础由丹麦康益洋行承包 主桥钢桁梁由英国道门朗公司承包 引桥钢结构由德国西门子洋行承包 南岸引桥由新亨营造厂承包 北岸引桥和全部公路路面由东亚工程公司承包 由此，称大桥由*国人或以茅以升为杰出代表的桥工处等“主持施工建造或“蓝造比较客观准确 1934年11月11日举行开工仪式：1935年4月6日大桥工程*式开工 那个年代的大桥施工非常艰难，问题和困难很多。以下简述其*的4个问题及其解决方法： （1）打长木桩。主桥15个空心钢筋混凝土桥墩的基础采用气压沉箱其*6个沉箱基础筑入岩面 9个沉箱各放置在160根约30m长的木桩群上面，沉箱和木桩基础最深达47.8m。基础施工的第 一个难题就是木桩又多又长，刚开始打桩速度慢，同时出现断桩。后来研究采用射水法”打桩 即先用钢管射水，后拨出钢管、插入木桩再锤击下沉，把刚并始一关打一根桩加快到一关打20 多根桩，加快进度 (2）沉箱定位。15个钢筋混凝土沉箱各长17.7m、宽11.3m、高6.1m，重量约550t。一个在浅水 区，采用围堰、筑岛、建沉箱、开挖下沉方法；其余14个在南岸上游1.5km船上建造，搬运 下水，浮运到位下沉。江底淤泥细砂层较厚，潮水流速大，开始曾出现两座沉箱浮运到位后因错 走或绳断而分别漂移4km和8km。后来加粗缆绳，将定位锚加大至10t同时在下锚时辅助射水， 让锚埋入河床6m以 沉箱漂移问题

打桩船打桩、搬运沉箱和改进后的沉箱定位锚

（3）沉箱下沉。沉就位后，浇筑纵隔板和横隔板混凝士和一两节墩身，逐渐沉至江底，再用压 缩空气通入沉箱作业室，排除积水，人员在气室内开挖泥砂运出，使沉箱下沉。下沉速度取决于 出泥速度，在施工*曾采用吊斗盛泥运出、压缩空气吸泥和水力吸泥三种方法，采用后两种方法 提高了沉箱下沉速度。气压沉箱作业是难度很大、设备要求高、人员操作危险性极高的工作。大 桥沉箱最后总体上比较顺利下沉，这说明工程组织和运作比较科学、细致，多工种配合默契、合 理，复杂设备良好运行和使用 （4）钢行梁整孔拼装与浮运架设。钢梁构件在英国制造，水运至现场。每孔钢桁染重260t，16孔 钢梁*的15孔米用在北尾拼装场地上整孔拼装钢接，再用两腰带贴水舱的木船搭建木架，托任 钢梁浮运至桥孔位置，利用潮落和抽水，史钢梁平稳落下就位。钢梁整孔拼装与浮运是比较先 进的方法，既有利于在场地平台上拼装、提高拼装质量，也有利于提高钢梁架设速度 添梁用钢材6895t，水泥9865t，万木6290m3，木桩3334根。主桥钢材产自英国，引桥钢材产 自德国大部分钢筋产自比利时，少数国产：主桥水泥产自河北唐山，引桥水泥产自江苏龙潭 桥梁共用70.4方个人工日，高峰时每天人工数量超过950：桥梁施工时间为32个月：工程竣工 决算为547万银元，折合为163万美元

围堰筑岛沉箱与墩身下沉、人员在沉箱气室内、压缩空气吸泥使沉箱下沉

桥梁的建设也培养了我国一批桥梁工程技术骨干和精英

桥梁的建设也培养了我国一批桥梁工程技术骨干和精英

刘曾达任南京长江大桥建设后期的总工程师 赵燧章任郑州新黄河大桥总工程师 戴尔宾任南昌赣江大桥总工程师 赵守恒任南盘江公路大桥总工程师 还有王序森、王同熙、唐寰澄、史尔毅和劳远昌 大桥建设还为唐山工程学院、浙江大学、同济大学、*央大学、清华大学、之江大学、震旦大学 北洋大学、湖南大学、广西大学、苏州工学院、武汉大学等在校学生提供实习机会，连续两年共 招收160名大三学生实习两个月，提供食宿，茅以升多次亲自为学生讲课

大桥建设还为唐山工程学院、浙江大学、同济大学、*央大学、清华大学、之江大学、震旦大学、 北洋大学、湖南大学、广西大学、苏州工学院、武汉大学等在校学生提供实习机会，连续两年共 招收160名大三学生实习两人月，提供食宿，茅以升多次亲自为学生讲课

六、通车和炸桥1937年8月13日，在不远的上海，*国军队与日本侵略军队已经交战8月14日，日本飞机空袭上海、南京，并炸在建的钱塘江大桥，但没有炸*在此后的42天里，完成了6号桥墩沉箱基础的纠偏和桥墩上半部分钢筋混凝土的浇筑两孔钢桁梁的架设，部分铁路桥面铺设、部分公路钢筋混凝土桥面板的浇筑等工作9月26日凌晨4点，第一列火车通过大桥下层铁路桥面11月17日一早，上层公路和人行桥面开通桥梁的开通对当时前线战争物资的运输，上百万百姓、60多万军队和大量重要物资与设备的内迁发挥了重大的作用***亲笔题写了长文《钱塘江桥记》成据志成以展法格行健不息之风汉兴之进天在新之依高伙翠国成登想海康辣之诚财是梅团以报合成茶誉之不易美必料娠照朴新世新天之所画共兴清川作样专上下代大明之流播陵行格地城道公城来新以入书海下洋煌机州贵山盛江面运鸿水液十六年八月意风之福社七堂新格春省洗肉之沌抗雨新雨被新三汉之水源十交活晓情江之今注城江人有吉记以建何斜**记E明

七、大桥修复和后来使用与管养

GB/T 37128-2018 X射线计算机断层成像安全检查系统技术要求2017年9月杭州工务段钱塘江大桥桥梁车间的介绍墙板

茅以升著有《钱塘江桥》、《武汉长江大桥》、《*国古桥与新桥》、《茅以升文选》和《茅以 开选集》等著作，主编《*国古桥技术史》，还写有大量的科技论文、工程教育论文和科普文草 茅以升作为工程教育专家提倡“博闻强记，多思多问，勤于实践，勇于创新”，“先习后学，边习 边学”，“概念清晰，逻辑严密，深入浅出，融会贯通”和“让学生讲出前一次课的疑难问题”等教 育与研究的理念和方法

大跨梁桥的建设成就和技术进步

世界最大跨度的连续钢梁桥：宁波三官堂大桥

2020年9月建成通车的浙江宁波三官堂大桥为（160+465+160）m桥跨、双向8 道全焊连续钢桁架桥，超过1991年建成400m跨度的日本长崎生月大桥，成 世界最大跨度的连续钢桁梁桥 采用两片主桁，*心距33.7m，采用*交异性钢桥面，桥面全宽45.9m；为变 高度、N形行架，跨*桁高14.5m、边墩处15.0m、*墩处42.0m，标准节间 15.0m 行架主体采用Q420qE钢，钢桥面为Q345qD钢 桥梁在*跨合龙后顶升边支座800mm，以调整主和支座内力 同时在梁端设置4根直径65mm的高强拉样，以承担可能出现的支座负反力利 提高抗倾覆稳定性

特色桥梁的建设成就和技术进步

与公路钢箱梁桥相比，公路下承行梁桥突出优点是 第一，有利与降低桥面高程，由此缩短引桥长度或 接线的填土，减小工程总造价： 第二，杆托件单元拼装有利于工地轻型吊装架设施工 第三，桥梁刚度更大。 90m跨度双幅6车道公路下承组合桥面简支行梁桥如 图，其主要典型构造及其作用如下： (1）主行架：采用整体节点、节点外拼接结构，上 下弦杆和端斜杆采用箱型截面，*间腹杆采用H形 截面。 (2）组合桥面：钢的纵横梁与25cm钢筋混凝土通过 焊钉连接构成组合桥面。除下弦节点处设置横梁夕 下两节点之间还设置两道横梁：横梁*赔设置两 道纵梁；预制桥面板块先放置在纵横梁上翼缘上， 后连接其工地湿接缝。桥面刚度相对较大，也有利 于历混疑土铺装并保障其耐久。 (3）上平纵联：由H形截面小杆件的横撑和交叉斜撑 组成上平纵联。 (4）桥门架：采用板式桥门架，结构简洁、通透。

江西庐山西海景区码头人行桥跨塌 2013.10.13

佛罗里达州迈阿密FIU人行天桥跨塌（6死9伤）2018.3.15. 装配施工斜拉桥GB/T 34884-2017 滚动轴承 工业机器人谐波齿轮减速器用柔性轴承，两跨175+99（53.34+30.18m），造价1420万美元（约合9000万元