重庆市土木建筑学会

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桩与我国的桥梁建设

发布日期:2015-02-04  浏览次数:952
 桥梁古已有之,民间相传先民架设树干以跨越沟壑溪谷,即是现代桥梁体系中梁桥的原始雏形。且此“创举”流传至今,当人们在偏僻山区遇到难以跨越的沟渠而却步时,常会想到在近旁找一些可以搭“桥”铺路的材料而不致于折返或绕行。

我国由国人自己设计施工的第一座现代公路铁路两用桥梁是1934年11月11日开工、1937年9月建成的杭州钱塘江大桥,采用了1440根、长30m的木桩。其史实参见本书第一章第二节。2006年5月25日,钱塘江大桥经国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。

如今,杭州钱塘江上已架起了10座大桥,钱塘江大桥改称钱江一桥,参见图2-26。钱塘江以南地区已成为杭州市的高新技术开发区。杭州已由“西湖时代”进入“钱塘江时代”。

图2-26  钱塘江上的10座大桥和两条越江隧道

图2-26  钱塘江上的10座大桥和两条越江隧道

中华人民共和国成立后兴建的第一座大桥是1955年9月开工、1957年10月建成的武汉长江大桥,全长1670m,是我国历史上第一座横跨长江的公路铁路两用桥梁,它被称为“万里长江第一桥”。毛泽东主席曾为此桥题写“一桥飞架南北,天堑变通途”的碑文。它首次采用管柱基础。2013年5月3日,武汉长江大桥入选我国第七批全国重点文物保护单位名单。

图2-27 武汉长江大桥

图2-27 武汉长江大桥

经过60余年尤其是自1990年代开始的桥梁建设的黄金时期以来,我国的江河百川乃至海湾外海,已布满了数以百万座计的各类桥梁。长虹卧波,千姿百态,异彩纷呈。我国已被公认为世界头号造桥大国。对此,本文自难以尽述,拟酌举若干具有代表性的桥梁作扼要介绍,并在本节之末以表列出88座桥梁的概况以供参考。

资料显示,长江及其正源流上的大桥已达百余座。如把金沙江和岷江至四川宜宾汇合后形成的滔滔东流的大江正式称为长江,则自宜宾至上海的长江上共有大桥81座,分布在四川、重庆、湖北、江西、安徽、江苏、上海等七省市境内。

江苏苏通长江公路大桥分南、北接线和主桥三大块,南接线长9.1km,北接线长15.1km,主桥全长2088m,主跨斜拉桥长1088m;是世界最长的斜拉桥,荣获美国国际桥梁协会George Richardson奖。该桥索塔高300.4m,为世界第一高桥塔。桥塔、桥墩基础采用了φ(2.5~2.8)m×(101~119)m长的钻孔灌注桩。见图2~28。

图2-28 苏通长江公路大桥

图2-28 苏通长江公路大桥

江苏镇江至扬州的润扬长江大桥,全长35.66km,其南汊为悬索桥,跨径1490m,北汊为斜拉桥,南北塔基均采用φ2.8m钻孔灌注桩,南北锚碇分别采用冻融排桩法和地连墙施工。见图2~29。

图2-29  江苏润扬长江大桥

图2-29  江苏润扬长江大桥

南京大胜关铁路桥,全长14.78km,是我国第一座高速铁路过江桥,也是世界最大可同时行车3种速度的大桥,即京沪高铁双线(300km/h),沪汉蓉普铁双线(200km/h)及南京城市地铁双线(80km/h),采用φ2.8m×112m(长)钻孔灌注桩,支承于泥岩土。见图2~30。

图2-30   南京大胜关铁路桥

图2-30   南京大胜关铁路桥

重庆朝天门长江大桥(图2-31),全长1741m,其中主桥长932m,为190m+552m+190m的中承式连续钢桁系杆拱桥,主跨552m,是世界第一拱桥,有两层桥面,上层为双向6车道和两侧人行道,下层为双向城市轻轨车道。灌注群桩基础加承台,每个承台基基桩为3排12根桩径为2.5m的群桩。

图2-31   重庆朝天门长江大桥

图2-31   重庆朝天门长江大桥

上海长江大桥(见图2-32),它与上海长江隧道共同组成上海隧桥,全长16.63km,其中道路6.66km,桥梁9.97km,桥面外侧预留轨道交通线路,是世界上最大公轨合建斜拉桥。桩端后压浆超长大直径钻孔灌注桩加承台,直径2.5m~3.2m,桩长110m左右。

图2-32  上海长江大桥

图2-32  上海长江大桥

在上海黄浦江上,自1971年松浦大桥建成改写了黄浦江上无大桥的历史之后,从1991年开始以平均每二年建成一座大桥的惊人速度相继建成了南浦大桥、杨浦大桥、奉浦大桥、徐浦大桥、卢浦大桥和松浦二桥。这些大桥分别采用了不同类型的桩基础。

上海杨浦大桥见图2-33,它是上海市区内跨越黄浦江连接浦西老区与浦东开发区的重要通道,全长8354m,主桥长1178m,为双塔空间双索面组合梁斜拉桥。主塔基础采用钢管桩,辅助墩等采用钢筋混凝土预制桩基础。

图2-33 上海杨浦大桥

图2-33 上海杨浦大桥

上海卢浦大桥见图2-34,位于上海市南部,是中承式系杆拱桥,跨度组合为100m+500m+100m,主跨采用Φ900mm钢管桩,并用Φ700mm水泥土搅拌桩加固地基。

图2-34 上海卢浦大桥

图2-34 上海卢浦大桥

资料显示,黄河自其上游兰州、包头、银川,至中游三门峡、小浪底、洛阳、郑州、开封,而至下游滨州、新州,已建有30余座大桥特大桥。

郑州黄河公路大桥全长5549.86米,为28×20m+62×50m+47×40m的预应力混凝土简支梁桥,墩基均采用两根Φ2.2m、深65m的钻孔灌注柱。

图2-35 郑州黄河公路大桥

图2-35 郑州黄河公路大桥

晋陕黄河特大桥是大西客运专线“三隧一桥”重点控制工程之一,全长9969米,自西向东跨越黄河,连接山西、陕西两省,是目前我国高速铁路跨越黄河最长的桥梁,堪称“高铁黄河第一桥”。见图2-36。

图2-36  晋陕黄河特大桥

图2-36  晋陕黄河特大桥

浙江杭州湾跨海大桥,全长36km,其总平面呈S形,是世界最长跨海大桥,630座桥墩采用了3550根钻孔灌注桩和5474根钢管桩,桩长71-89m。参见图2-37,该图右下角为建于大桥旁、支承于桩基础、面积达1万m2的观景平台,也可作为船只停靠点和加油站。

图2-37 杭州湾跨海大桥

图2-37 杭州湾跨海大桥

浙江嘉(兴)绍(兴)跨海大桥(见图2-38),是杭州湾上第二座大桥,全长10.1km;主桥长2680m,采用Φ3.8m×110m(长)的特大直径钻孔灌注桩,单桩混凝土灌注量达1300m3,施工用的钢管护筒重达40t。它是目前世界上最宽最长的多塔斜拉桥,主桥总宽达55.6m,设双向8车道。由连续的6塔独柱与跨斜拉桥组成。大桥桥墩全部采用独立单桩设计。

图2-38  嘉绍跨海大桥

图2-38  嘉绍跨海大桥

浙江台州椒江二桥见图2-39,全长8.09km,其中主桥长3702米。主跨为480m钻石型双塔双索面斜拉桥。采用Φ2.5m×139m(长)的钻孔灌注桩进入凝灰岩深度>3.5m,是我国迄今最长的钻孔灌注桩。

图2-39 浙江台州椒江二桥

图2-39 浙江台州椒江二桥

山东胶州湾海湾大桥见图2-40,也称青岛海湾大桥,跨胶州湾海域而建,将青岛市与近海岛屿黄岛相连接,是我国首座海上桥梁集群工程,全长36.48km,开创了又一世界记录。它采用了大直径钻孔灌注桩基础。

图2-40 胶州湾海湾大桥

图2-40 胶州湾海湾大桥

我国首座外海大桥,自上海南汇芦潮港至宁波大小洋山汇的东海大桥,全长32.5km,对塔墩和辅助墩采用Φ2.5m长110m或长85m嵌岩钻孔灌注桩以及Φ1.5m长60m的钢管桩基础;其边墩采用Φ1.5m长85m钢管桩基础。并大规模成功应用了海上砂桩技术。东海大桥东侧1km以外海域的海上风力发电站规模为亚洲最大,共布置34台单机3MW的风力发电机,采用桩基支承。见图2-41。

图2-41 东海大桥及风力发电站

图2-41 东海大桥及风力发电站

在十二五规划中列为“舟山群岛新经济区”的连岛大桥,全长50km,海域含西堠门大桥等5座大桥,构建了我国规模最大的桥路连接工程,全部采用大直径钻孔灌注桩。西堠门大桥主跨1650m,是世界第二、我国第一长悬索桥。参见图2-42(a)、(b)和(c)。

图片未命名

舟山拥有举世罕见的深水海岸线,适宜开发建港深水岸段54处,总长279.4km,可通航15万吨级航道13条。群岛环抱,水深浪小,是我国建设大型现代化深水港的理想港址。舟山地处我国东部黄金海岸线与长江黄金水道交汇处,背靠长三角经济腹地,是我国东部沿海和长江流域走向世界的重要海上门户。与韩国釜山、日本长崎、台湾地区高雄和香港特区等一线港口构成近500海里等距离扇形海运网络,参见图2-42(d)。

图2-42(d) 舟山群岛——我国东部走向世界的重要海上门户

图2-42(d) 舟山群岛——我国东部走向世界的重要海上门户

举世瞩目的港珠澳大桥其地理位置及全线的组成与走向见图2-43;大桥总体俯视呈“Y”形。

图2-43 港珠澳大桥地理位置图

图2-43 港珠澳大桥地理位置图

港珠澳大桥是一座跨越珠江口伶仃洋海域的大型跨海通道工程,线路总长55km,主体工程全长29.6km,采用桥、岛、隧组合方式建造。其中海中桥梁(参见图2-44),总长22.9km,包括3座通航孔桥梁及20.9km非通航孔桥梁。深水区非通航孔桥位于潮流主航道,采用110m跨整幅钢箱连续梁桥+整幅墩身方案,为减小桥梁的阻水率,增强桩基的抗震性能和延性,基础均采用了埋置式承台与钢管复合桩基础方案。钢管复合桩基础是近年来从苏通大桥等等相关工程的实践经验中优化提升形成的一种桩基技术,详见本书第十七章第一节。

图2-44 港珠澳大桥海中桥梁局部效果图

图2-44 港珠澳大桥海中桥梁局部效果图

资料表明,至2010年底,我国已建及在建桥梁,如按桥梁主跨跨径统计,主跨100m以上的桥梁有68座;主跨800m以上的桥梁有16座;主跨1000m以上的桥梁有13座。如按桥梁结构体系统计,我国已建的梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的最大跨径分别达到了330m(重庆石板坡长江大桥复线桥,为世界第一)、552m(重庆朝天门长江大桥,为世界第一)、1088m(苏通长江公路大桥,为世界第一)和1650m(舟山西堠门大桥,为世界第二)。

毋庸赘述,桥梁的跨径越大,其所传递至墩台的荷载越大,则对基础结构的性能要求越高。我国大量工程实践表明,桩基础无一例外均能满足严苛的要求。

我国桥梁建设的辉煌成就促进了经济建设的高速发展,桥梁甚至已成为从海上走向世界的重要门户。现从中华人民共和国成立以来兴建的大量各类桥梁中酌选89座桥梁,将其主要性状及基础结构形式列于表2-1,从中可以看到绝大多数桥梁都采用了桩基础,有极个别采用了“管柱基础”,而“管柱基础”是在沉井中融入桩的理念的一种基础形式,二者协同工作,不言自明,桩在我国的桥梁建设中发挥了重要作用。

我国89座桥梁概况(1949~2015)               表2-1

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

我国89座桥梁概况(1949~2015)

 
 
关键词: 桥梁 建设
 
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