土木工程橋梁外文翻譯-建筑結構-資料下載頁

【導讀】Hemisphere.onthefirm’sfinancialpackage.todesige/build.

　　

【正文】 橋（為紀念巴拿馬人民獨立 100 周年而命名）已經開始修建。等他對外開放那時將有 6 個車道，這種預應力混凝土斜拉橋的主跨為420m，是西半球此種類型橋梁中跨徑最大的。 2020 年， MOP 邀請國際橋梁設計公司競爭設計此橋，有兩方面要求：一是技術，二是投資。 2020 年 12 月， MOP 總共收到了來自全球各地橋梁設計公司的 8個方案。在技術優勢上列出了三個侯選公司后， MOP 最終選擇了舊金山的 設計橋梁，提供修建場地，依靠該公司的財政實力。 百年大橋的設計是史上無前例的，是氣勢宏偉的，是傳統設計方法與所謂的快進度設計方法的結合。為了能在 27 個月內及時完成工程，在 2020 年 12 月施工開始前的設計工作的 30%得進展順利才行。選擇的承包商 — 法國的 Wiesbanden在被 MOP 相中后立即簽訂 了合同。因此，橋梁設計的完成與施工聯系在一起，整個工序類似于設計 — 修建。 被選中的設計以兩個獨立的塔柱為特色，每一個塔柱支撐著兩組輻射式的纜索。塔柱、縱梁以及一些聯系結構都由混凝土制作。 MOP 聯同巴拿馬運河當局就大橋的設計提出了如下要求： ● 主跨長度不得小于 420m，能適應最近加寬的 Gaillard Cut— 運河的一小部分，橫跨 Continental Divide， 2020 年被修補過并加寬到了 275m。 ● 為了容納第二次世界大戰汽車的一個起重機使用了一個垂直凈長為 80m，水平凈長為 70m 的導航 用支架。它是英國政府送給巴拿馬運河當局用來維修運河大門及其設備的。 ● 車行道要足夠寬，能容納 6 個車道。每個方向 3 車道。 ● 路緣能容納 寬的人行道。 ● 設計應遵循美國各洲公路與運輸工作者協會（ ASHTO）關于公路 100 年工作壽命和 H25 卡車荷載的標準。 ● 一個結構要有 2 個直徑為 瀉水管。 ● 施工方法不能妨礙運河的正常工作，不管何時、用什么方法。 由于橋跨過長以及該地區較強的地震活動，沒有哪部建設法則能涵蓋此項工程的所有方面。因此 國際確定了橋梁規范標準的那些部分可用，那些不可用。下列設計標準被 用來作為此橋的設計標準。 纜索的塔柱結構必須建在避免偶然的輪船沖擊力，還需要在水中修建深基礎，這兩方面是最重要的。然而，在初步設計階段進行的地質勘測和鉆孔取樣表明運河東部和西部堤岸的地質和土壤條件很不一樣，也就是塔柱坐落處。運河的東面，在過載的淺水區土層（堅硬度軟到硬）下面有一大塊中硬到堅硬連接緊密的玄武巖。工程師認為在橋這邊的玄武巖能夠提供修建塔柱和墩臺及其他結構的平臺。然而運河西面地質是臭名昭著的 Cucaracha 結構，也就是頁巖粘土混雜砂巖、玄武巖和灰，很容易造成崩塌、滑坡。作為地下基層 Cucaracha 結構是相當穩定的，但是一旦暴露極易腐蝕風化。因此工程師認為西面踏柱、墩臺及其相關結構應需修建伸基礎。 在制度基礎的詳細設計方案之前，需要對該位置的地震危險性作一個全面的分析。工程的地震荷載設計是基于考慮到該位置的可能地震危險估計（ PSHA）。這個估計確定了地震和對應的地面震動在水平方向的往返時間。 PSHA 總結了兩個主要震動來說：一個是 Rio Gatun Fault，能產生 的震級。 的 NPDB 震級被作為地震時的安全系數，也就是說即使最大震級作用也不會對橋的運作造成不良影響，對橋的損害很 小不過會造成一些裂縫。 的Rio Gatun Fault 震級被作為地震時的，一個微小的地震運動只對橋造成及小的損害不會產生裂紋。如果 FEE 荷載已知， SEE 荷載就是它的 1/3，假設 FEE 有一個最大加速度，即 一個循環周期（ 500 年）。此加速度有可能被超越， 50年增加 10%， 100 年增加 18%，同樣假設 SEE 也有一個最大加速度，即 一個循環周期（ 2500 年），它也有可能增大， 50 年增加 2%， 100 年增加 4%。 由于接近該位置的地震波來說方向確定性，所以用單個反應范圍（一條曲線顯示一批簡易 、潮濕、協調震動器的不同固有頻率與個別地震加速度的統計規律）來描述水平面上兩個相互垂直的運動的特征。為了研究分析橋梁雙重支撐的耐久性（縱向、橫向、豎向）組成的綜合運動，需要借助反復工藝過程。以及一系列由三方面因素延遲時間估計，即該段估計時間被認為是由 SEE 和 FEE 地震產生的運動從一個點傳到下一個點的時間假設地震波速度和塔柱之間的距離計算得到。波速大約為 ㎞ /s，延遲時間為 ～ s，這對 1～ 2 ㎞長的橋梁是最合適的。 土基相互作用研究用來確定土壤和基礎的硬度，以及地震刺激測量在動力學分析上的應用。這些研 究通過土壤不同深度的淺性堆積和非淺性堆積研究來實現。研究中的等植堆積長度，此長代表堆積層長度的一部分受地震運動的影響，一般為 2～ 10m。在這樣一個三畏空間模型中，土壤通過其硬度可從 6 個方向限制土體的運動（三方向的軸向力和三方向的扭轉彎距）。因為橋所在位置包含許多不同土壤類型的土層，因此每一層需要用不同的硬度模量來表示然后進行分析。 一旦以上的分析完成， 國際公司的工程師考慮到該工程負責人的要求對幾個不同的混凝土斜拉索設計進行評估對此。很多結構系統需檢查，包括主要的可變因素，如塔的結構、斜索的構造、橋跨的 設計、上層結構的交叉段以上述結構的支撐情況。 橋面的提升對塔結構有非常重要的影響。提案要求至少把橋面板提升 80m，最經濟的塔的構造包括各自獨立的雙桿塔，也就是說，兩桿將通過交叉鋼束相互連接。工程負責人后選擇了單桿塔，因為這樣設計施工簡便，可運作、簡單又不失優雅。 最后工程師設計出了一座：寬 ，主跨 420m 長的斜索橋，兩個 200m長的邊跨位于主跨的兩端，連接結構在邊跨的末端。東端的混凝土連接構造長420m，而西端有 3 個，長分別為 60m， 60m 和 66m,所以橋的全長為 1052m，橋的邊跨由 4 個橋墩支撐，至西向東為 P1， P2， P3 和 P4。 橋的主梁從橋臺是一個連續的箱形絎架，并且只在支座處設置伸縮縫。這些標準化的伸縮縫允許橋面板有 400mm 的伸縮風 4。多方位的弧形軸承用在墩位和支座上以適應其運動。 把橋面板安裝在兩塔柱上以便懸臂法施工，并且提供橋面板的扭轉剛度和冊 向約束。橫向的荷載和風載通過塔柱以及位于 P1， P2， P3 和 P4 頂部的鋼筋混凝土剪力索被部分地分散。支座和塔柱處的橋面板允許在縱向活動。縱向荷載、地震荷載、活載以及溫度荷載被稱為所熟悉的網絡框架結構行為吸收、分散。通過塔柱和橋面板形成的接口，很像建筑物結構的門，它與兩塔柱的相對硬度互成比例地運作。 如前面提到過的東西地區玄武的存在意味著此處需要淺層基礎。特別是東西塔柱、連接結構和墩臺需要深扎于 Cucaracha 結構中。這就需要一些外徑為2m，長度為 25～ 35m 的鉆孔（ CIDH）轉動軸。用彎距分析來確定在不同數 量的縱向增強鋼筋作用下動軸的工作性能。結果不符合要求，基于這些結果工程師決定轉動軸中的縱向鋼筋應力混凝土數量的 1%。縱向鋼筋的布置應滿足以下規范要求，考慮承包商優先選擇的 CIDH 柱施工的限制。 傳動軸塑性區域的最少橫向鋼筋數被確定，因為每個傳動軸距頂端 1/8 處和所有傳動軸頂部吸收了最強的地需要作用。一旦這個數目被決定，他就被用來作為滯后位移發生的最小區域。橫向鋼筋的布置遵循以下規范，并考慮 CIDH 柱施工的局限。橫向鋼筋呈螺旋布置。 然而它們被設計成不同的作用，索塔被設計成完全相同的。每個都放在距墩帽 的高處，被設計成中的預應力砼結構，一個被截去頂端的橢圓形受力面積。每個索塔的寬度從它的高度上變化很大，在底部都是 ，在塔頂是 6m。在縱橋向上，從塔底部的 到拱上建筑標高處恰好寬度為 8m，且矢高為 87m。在橋面建筑標高以上的塔部分寬度從 變到塔頂的 。每個索塔兩側都帶有 4m 寬的人行道。這種設計上的挑戰需要細節上的小心謹慎。 索塔被設計的應用了先進的 ATC 抗震技術。在沿縱向橋的方向上，特殊的細部結構和區域被設計為塑料的，特別是橋面建筑下部和拱圈上部。特殊的鋼材被應用到塔的拐角處，在這 些地方有較高的應力，需要 90176。和 135176。的鉤子鉤住。 在縱向橋上，撓的性能就像一個懸臂，需要在其下部鋼筋。特別要注意塔和橋面相接觸。因為在塔中間設置的懸索，它會提供足夠的抗扭鋼度和特殊的墩和橋面的連接是很有必要的。這些交叉的地方沒有豎向預應力鋼筋，并且設置在距塔的中性軸較近的地方，橋面構造也要設置預應力。 主跨兩邊的結構是支撐在一個 5m 的中空的預應力砼的橋墩上。橋墩的設計和細部構造是與 ATC 和 AASHTO 的具體結構相一致的。允許承載能力應用到設計中。這種方法需要一種模型，此模型的構造件的性能反應 墩的性能。分析橋墩的邊縣形式來計算承載力并且與時程分析進行比較。這樣來保證墩的承載作用（這是一種用特征分析的方法來標承載力的）。在這些地方提供鋼筋砼是有必要的，這些地方與基礎表現出所希望的形式。 橋面建筑的用懸索拉起的主跨是由整體澆注的單獨的箱梁組成的，包括鋼筋，肋板、梁、并向塔高的方向。每個箱梁件是 高， 6m 長。為了更易建筑和增加橋梁設計的簡潔；在其它的路徑采用了相似的尺寸。橋上鋪的是整體的砼350mm，并不是直接在橋面上澆注的。與整體澆注相比，它是沿架設的箱梁澆注的，碾壓設備被應用來獲得平整度的路 面。最小的碾壓厚度為 5mm。 共用到了 128 根懸索，最大的一個是由 83 根鋼鉸線組成。所有大于 80m 長度的索用器具設在塔頂的末端。對鋼鉸線的保護包括對于進行扭處理，及張拉，和一種特殊的材用充滿數根鋼鉸線之間。 每隔 6m 設置懸索并且是成對設置的。它們通過用連續梁在中性軸上錨固并在塔中間直線拉起。橋面錨固系統是由鋼架組成的，這個鋼架由兩個連續的橋面板組成錨固懸索。鋼架被設計成通過縱向橋的橋面轉移水平力，并且通過整體的鋼結構轉移豎向力。這種創新的簡潔的荷載轉移系統使橋面建筑的恫結構快速建筑，有可能的話，三到五天就能 循環一次。 另外，由地質技術的分析，一些結構分析能精確的表現復雜橋梁的整體狀況。為了估計人行道和這種長期效應作用下的鋼筋松弛，一種被稱為 TANGO 的計算機程序被應用，它由這篇文章的作者發展的，現在已被提供。這個程序被成功的應用到 40 座懸索橋的分析設計中， TANGO 使得在不同的建筑狀態下模擬不同的結構分析成為可能。 為了工作荷載的分析，包括活載、溫度荷載和風荷載，工程師應用了加利福尼亞的 Berkeley 公司發明設計的一個計算機程序，叫 SAP2020。為何選擇這個程序是因為這個軟件容易建立工作荷載模型并算出三維 效果。準確建立 SAP2020模型，有必要確定科索、橋面板和塔柱一系列的初始應力，以便捕捉結構最后破壞的狀態。通過這些初始應力的計算，基于基礎模型的一連串迭代法可以得到結構中用于平衡橋梁自重和超靜載。一旦獲得正確是斜索硬度及其應力分布，所有用來說明幾何硬度和 Pdelta 效應等的隨后工作荷載分析也得到了。 Pdelta 是應用荷載（ P）與位移比值的大小。 結構的地震分析應用一個名叫 SADSAP 的結構分析程序，也是 CSI 的產品。彼此之間距離不同的不同橋墩之間，地震運動也是不同的。這個先進的程序能模擬可彎曲的塑性鉸 接處的非彈性行為。塑性鉸接元素被模擬在結構的不同部位，這些部位是 SAP2020 初始反應設及范圍分析中顯示非彈性行為的地方。有關位置的時間過程記錄和 SADSAP 模型結合起來獲得橋墩和塔柱的基本表現設計，并核查幾個橋面板部位的設計。 在前面提到過，工程承包商在施工過程的早期就動工了，該公司的 9300 萬美元的投標競標成功， 2020 年 3 月交付工程。為了保證不妨礙運河的交通，橋梁施工不能使用運河水。因此，主梁上部結構施工采用就地澆注懸臂施工法。用來完成，它們被設計成為橋墩基礎的腳手架的完整部分。完成基座部分的組裝之后 ，兩獨立地立在就地澆注的橋墩基座上，被此相互連接。在橋墩基座施工完成后，脫離開來進入最初澆鑄的橋面板位置。 為了節約時間，塔柱連接結構和橋墩的施工同時進行。相連接的高架橋用一個下懸式支撐絎架進行施工。東面高架橋主跨先被修建起來，然后移去支撐絎架遷至西面，這樣可以同時修西面高架橋的三根橋跨和一根主跨。 橋梁的施工在 2020 年 8 月完成，每平方米花費 2780 美元。他的對外開放通車需等它的高速公路部分完成才行。