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昂船洲大桥 － 营运安全 和 养护策略

第四届全国公路科技创新高层论坛. 2008 年 5 月 17 日. 昂船洲大桥 － 营运安全 和 养护策略. 许志豪 香港特区政府路政署总工程师. 八号干线的路线 （ 全长２８.３公里 ). 深 圳 SHENZHEN. 元朗 Yuen Long. 屯門 Tuen Mun. 沙田 Sha Tin. 青衣 Tsing Yi. 9. 西部通道. 昂船洲大桥. 现有的一段八号干线 从机场到青马大桥. 3. 8. 施工中的八号干线 – 青衣至沙田段 （ 全长 13.5 公里 ). 昂船洲大桥 - 整体结构布局. 18m.

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昂船洲大桥 － 营运安全 和 养护策略

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Presentation Transcript

  1. 第四届全国公路科技创新高层论坛 2008年5月17日 昂船洲大桥 － 营运安全 和 养护策略 许志豪 香港特区政府路政署总工程师

  2. 八号干线的路线（全长２８.３公里) 深 圳 SHENZHEN 元朗 Yuen Long 屯門 Tuen Mun 沙田 Sha Tin 青衣 Tsing Yi 9 西部通道 昂船洲大桥 现有的一段八号干线 从机场到青马大桥 3 8 施工中的八号干线 –青衣至沙田段 （全长 13.5公里)

  3. 昂船洲大桥-整体结构布局 18m 流线形分离双箱梁 53.3m 4m +298 mPD 独柱形桥塔 钢和混凝土的结合构件 +175 mPD 混凝土构件

  4. 昂船洲大桥 营运安全 养护策略 施工进度

  5. 298mPD 73.5mPD 航道宽度= 900m 主跨= 1018m 昂船洲大桥 - 航道安全 最长拉索= 540m

  6. 大跨桥梁会根据来流风的速度和紊流强度 作出不同的响应

  7. 颤振 涡振 抖振

  8. 利用适当的气动措施减 低涡振及避免发生颤振  自激力  颤振 ? 强迫随机振动 自激力 抖振 在结构的设计上加以处理 涡振

  9. 涡振的成因 鎖定

  10. 消减涡振的方法

  11. 消减涡振的方法 导流板

  12. Camera 昂船洲大桥－ 1:20比例的刚体节段模型试验 竖向响应? 风

  13. 竖向响应的试验结果 没有架设导流板 折减竖向响应(RMS) 折减风速(U/fheaveB) 锁定

  14. 竖向响应的试验结果 没有架设导流板 折减竖向响应(RMS) 折减风速(U/fheaveB) 设有导流板 折减竖向响应(RMS) 折减风速(U/fheaveB) 锁定 设有导流板 竖向响应完全消减了!

  15. 观察桥底空气流动的情况

  16. 重型货车撞击测试条件 载货后重量 30吨 車速 64公里/小時 撞击角度 20o 20 防撞栏杆撞击测试

  17. 防撞栏杆撞击测试 小轿车撞击测试条件 重量900千克 車速 100公里/小時 撞击角度20o

  18. 小轿车测试后的损毁比较 多索栏形式 四横栏形式

  19. 四横栏形式栏杆 + 导流板 (零度攻角) 竖向响应/H (折减风速) 四横栏形式栏杆可以引致涡激共振现象 较低速度气流 锁定 较高速度气流 锁定

  20. 涡振抑制措施

  21. 涡振抑制措施

  22. HDPE 保护层 (2x4mm厚） 7mm直径热镀锌钢丝 平行钢丝索 钢丝索– 112m ～ 540m 直径– 115mm ～ 192mm 7mmWire – 163 ~ 499 重量 –52 ~ 157 Kg/m 自振频率– 0.22~0.48Hz

  23. 拉索风雨振

  24. 拉索风雨振试验 摸拟降雨 風 1:1 節段模型以鋼架及線性彈簧支撑

  25. 凹纹 内置阻尼器 (log dec 4%) 外置阻尼器 拉索风雨振减振措施 二次索

  26. TMD去减低桥塔涡振 298m 风 钢 桥塔 混凝土

  27. TMD去减低桥身涡振

  28. TMD去减低桥身涡振 局部强化１８根横梁，以方便将来后加调频质量阻尼器

  29. 大跨度桥梁的特点 • 造价和维修费高昂 • 设计假设和参数复杂 • 高架的结构增加养护工作的困难 • 设有一些特别构件，如阻尼器、缓冲器、大型支座、大型伸缩缝

  30. 养护策略 － 在设计阶段须尽早考虑养护问题 设计 施工 养护

  31. 养护策略 － 在设计阶段须尽早考虑养护问题 • 耐久性考虑 － 降低大桥全寿命费用和延长服役期 • 制订一套全方位的检查和桥梁健康检测策略

  32. 桥梁的设计使用寿命 桥梁結構设计手册規定大桥设计使用寿命为120年

  33. 氯离子扩散 生锈腐蚀

  34. 增加混凝土耐用程度的传统方法 改变混合料成分以减低混凝土内的氯离子扩散速度 • 水灰比 • 水泥含量 • 含粉煤灰(PFA) • 硅灰(Silica Fume)

  35. 桥塔混凝土的规格 強度(strength) 60 Mpa 保护层(cover)60mm 裂缝宽度(crack width) 0.25mm 水灰比(w/c ratio) 0.35 水泥含量(cement) 490 kg/m3 含粉煤灰(PFA) 35% 硅灰(Silica Fume) 6% + 不锈钢钢筋

  36. 桥塔下半部 采用不锈钢钢筋和箍筋

  37. 桥塔上半部的结构 剪力钉 拉索锚锢箱 (钢材) 剪力钉 800mm厚 混凝土壁 20mm不锈钢外壳 Duplex Grade

  38. 不锈钢外壳预制组件模型

  39. 在中山制作场进行拼装工序

  40. 拉索防腐措施 包括 • 镀锌的钢丝﹔ • 高密度聚氯乙烯 (HDPE) 保护层﹔ • 钢丝索身以至冷铸索锚(socket)整体要求是防水，并要接受防水测试﹔ • 不准以水坭浆作填料，填料须经批核﹔ • 钢丝索须要接受严谨的疲劳测试。

  41. 钢箱梁内部的抽湿系统 相对湿度低于60%

  42. 检查和桥梁健康检测策略: • 定期检查养护策略 – 定期检查构件有否超越其评级标准,有则更换或修复。(Preventive Maintenance) • 预测失效养护策略 – 用监测系统预测构件失效状况和时间，从而进行重点监测。(Predictive Maintenance) • 状况评估养护策略 – 若有构件失效, 用监测系统分析失效原因和相应修复措施。(Condition-based Maintenance)

  43. 大桥检查的要求 • 检查一般以目测为主 • 目测可分为两种 : 一种是普通目测，另一种是近距目测 • 受检查面的光度须在100 Lux或以上

  44. 检查的种类 验收检查 日常检查 定期检查 主要检查 特殊检查

  45. 验收检查 大桥建成后的第一个检查 用以确定大桥的设计和建造是否达到要求的水平 验收检查是以最严格的主要检查形式进行 通常还会配合一些特别的检测，例如使用仪器量度混凝土保护层厚度和涂漆的粘附力 这些检测的结果能反映出工程的品质水平

  46. 日常检查 每星期一次 检查人员在慢速行驶的车辆上进行 侦查桥上的设施有否因交通意外或其它事故而造成损毁

  47. 定期检查 较详细的检查 以抽样方式为每种构件进行近距目测检查 若某种病害超出预算水平，养护单位会进行额外的抽样检查，以了解病害出现的程度 频率由每隔半年一次至两年一次不等

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