河海大学-一种新型的开启桥说明书
国内唯一亚洲最大跨径的立转式开启桥
国内唯一亚洲最大跨径的立转式开启桥
中心商务区海河开启桥成功试开启
本报讯
这座结构独特集机、电、液和智能控制于一体桥梁工程
开启桥全长868.8米，由东西引桥和主桥三部分组成。
主桥下部结构为水中大体积砼高桩承台，上部结构为立转式钢结构悬臂梁桥,跨径76米，净跨68米，为亚洲同类最大跨度开启桥，每个悬臂轴最大使用荷载1000吨，基本达到立传式开启桥的极限，目前看到的是已经安装完成的0#-3#梁段，安装完4#、5#梁段后还要加长23米，转动半径为38米,梁端转动角度为85度。
桥梁设计中采用了大型仿真软件仿真模拟计算，特别是0#梁段、半轴的受力分析计算。
对于受力较大部位的0#梁段、半轴、轴套等采用了高强度低合金钢，其屈服强度达到800MPa以上，钢材均委托专业厂家专门特制。
桥面铺装设计为环氧树脂沥青砼。
主桥开启系统为集机械、液压、电控为一体的综合控制系统，其中机械系统由桥梁支座、开启驱动装置和锁紧系统组成。
作为国内仅有的也是亚洲最大跨径的立转式开启桥，无论是设计，还是设备安装及土建施工，都是没有多少经验可借鉴。
自2007年4月开始施工。
由于海河航运繁忙，钢箱梁的安装直接影响上游11家企业的生产经营，为此，一方面委托武汉理工大学展开对钢箱梁安装施工期通航安全评估，并报请海事部门的审查审核，在海事部门相关领导的大力支持下、协调下，最终确定钢箱梁安装分限航和封航两阶段完成。
另一方面与地方政府积极沟通，协调钢箱梁安装施工与企业生产经营之间的矛盾，加大人员、设备和材料等的投入，加快施工进度，最大限度的缩短限航、封航时间，将影响缩短到最小，。
QC海河开启桥开启驱动装置海销齿轨精确定位施工质量控制
要因
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海河通航干扰
可通过避免通航时间内检测，避免此干扰。
非要因
制表：宋连秋
时间：2009.06.19
❖ 通过分析，确认以下:无保护/吊点不对、仪器不能满足精度要求、监控方法不对、限位
措施不足、监控方案指导性不强5项因素为要因。
八、制定对策
❖ 针对上述5项要因，根据现场实际，QC小组召开会议，进行专项研究，规范施工工艺， 从各个施工工序环节对施工质量加以控制，制定对策表。
实施人：张勇
销齿轨分节及工装
销齿轨吊点
实施二：仪器不能满足精度要求
鉴于八道销齿轨（即桥梁东、西岸各四道）安装精度要求：⑴、同岸四道销齿轨按中轴线 对称分布，定位偏差不大于±1mm；⑵、各道销齿轨的每段两端销轴的轴线至轴承座轴线的 R=12414mm定位，偏差不大于±1mm ⑶、各段销轴轨应安装在同一个铅垂面内，定位偏差不大于 ±4mm。测量精度要求极高，普通测量仪器和测量方法难以达到这种精度，为满足桥梁安装和设 计精度要求，选用以下主要测量仪器设备，从而解决了因测量仪器导致的误差增大。
◆使 用 高 尖 端 瑞 士 徕卡全站仪、徕卡 水平仪、激光准直 望远镜、光标靶尺 等精密监测工具。
六、原因分析
❖
QC小组针对开启桥驱动装置销齿轨安装主要问题，运用头脑风暴法，结合QC理论
和方法，进行了多次的讨论，集思广益，相互启发、相互补充；广泛收集现场工人、
班组长、质量检查员、施工工人的经验，进行讨论分析，绘制如下影响销齿轨安装精
累计频率 42.5% 73.1% 83.1% 90.6% 96.3% 100.0% 100.0%
2009年6月11日
频 数
160
N=160
C类
海河开启桥设计概况
海河开启桥设计概况关键词：设计张洪海谢宝来曹景(天津市市政工程设计研究院，天津，300051)<!--[if !supportLists]-->1、<!--[endif]-->概述海河开启桥是正在开发建设的滨海新区响螺湾片区内外沟通的重要桥梁建筑，位于规划的坨场南道，东联塘沽新华路，西接响螺湾商务区，为一座形式新颖的特种桥梁，是沟通海河两岸的又一重要通道。
海河为VI级航道，桥下通航净宽68米，净空大于7.0米（非开启），开启时净空大于31米。
最高设计通航水位：2.5米（大沽水平）；最低设计通航水位：0.5米（大沽水平）；桥梁分为主桥和引桥两部分，主桥净跨径68米，主桥设有配跨，全长102米，桥面宽度20米。
引桥宽度为陆地段17米，跨河段20米，引桥全长766.8米。
图1立面效果图图２桥梁立面图<!--[if !supportLists]-->2、<!--[endif]-->主桥桥梁结构主桥桥梁结构主要由基础、桥墩、主梁、配重、开启装置组成。
整个结构以“迎客”为设计构思，结构设计在安全的前提下，以达到方案设计的效果为最基本的设计原则，充分体现优美的造型、简捷的受力体系。
<!--[if !supportLists]-->（1)<!--[endif]-->基础构造主桥的基础桩基采用钻孔灌注桩，数量为32根直径1.8米。
采用C30水下混凝土。
图3 桩基布置图桩基础规格<!--[if !supportLists]-->（2)<!--[endif]-->桥墩构造主墩大体积混凝土浇筑的抗裂及薄壁墙的收缩抗裂应做专门的研究，在保证安全、可行的前提下施工。
主墩承台内设置冷凝管，浇筑混凝土时通水降温，施工时注意不要堵塞冷凝管。
主墩薄壁侧墙采用分段浇筑，每段横桥向长度约6米，后浇段长度为0.5米和1.8米两种，后浇部分的混凝土采用无收缩混凝土，每次浇筑高度按现场实际情况决定。
海河开启桥设计概况
２ １ 基础 构 造 ．
主桥 的基 础 桩 基 采 用 钻 孔灌 注桩 ，数 量 为 ３ ２ 根 直 径 １８１。采 用 Ｃ ０水 下 混 凝 土 。桥基 布 置 见 ．Ｔ Ｉ ３ 图 ３所 示 ， 桥基 基 础 规格 见 表 １ 列 。 所
一
座 形 式 新 颖 的特 种 桥 梁 ，是 沟通 海 河 两 岸 的又 重 要 通 道 。海 河 为 Ｖ Ｉ级 航 道 ， 下 通 航 净 宽 桥
５ 第七届全国技术高峰论坛专辑 ８
城 市道 桥 与 防 洪
２１年 ８ ０２ 月第 ８ 期
海河开启桥设 计概况
谢 宝 来 ， 洪 海 ， 景 张 曹
（ 天津 市市 政工程 设计 研究 院 ， 天津 ３ ０ ５ ） ０ ０ １
摘 要 ： 文介 绍 了天津 市海河 开启 桥主桥 桥梁 结构 的设计 。主要 内容 有 ： 该 基础构 造 、 桥墩 构造 、 主粱选 型及 设计 要点 、 面铺 桥
６ 净 空 大 于 ７０ｍ（ 开启 ） 开启 时 净 空 大 于 ８ｍ， ． 非 ，
３ １ ｍ。最高设计通航水位 ：． ｍ 大沽水平 ）最低 ２５ （ ； 设 计通 航 水 位 ：． ｍ（ 沽 水 平 ） ０５ 大 ； 桥 梁 分 为 主 桥 和 引 桥 两 部 分 ， 桥 净 跨 径 主 ６ 主 桥设 有 配 跨 ， 长 １２ｍ， 面 宽 度 ２ ８ｍ， 全 ０ 桥 ０ｍ。 引 桥 宽 度 为 陆 地 段 １ Ｉ跨 河 段 ２ ， 桥 全 长 ７ Ｉ， Ｔ ０ｉ 引 ｎ
７ ６８ｉ（ 图 １ 图 ２ 。 ６ ． 见 ｎ 、 ）
＿｝ ｄＩ一 、 ｕ 一
图 ３ 桩基布 置图（ 单位 ： ｍ） ｃ
表 １ 桩 基础规格表
２２ 桥 墩构 造 ．
基于主梁纵向平移的伸缩式开启桥设计
胡星宇，任聪，彭平，李妍瑶； 河海大学土木与交通学院
一、引言 相对于主梁不 可 运 动 的 桥 梁，开 启 桥 可 缩 短 引 桥 长 度， 减少路堤工程量，并 降 低 桥 墩 高 度，在 桥 面 交 通 流 量 不 大 而 需通行高大船只的河道，开启桥尤为适用。本研究分析了以 往开启桥存在的不足，提出采用简易装置增加通航净空的新 型开启桥构思。对结构构造及开启流程进行设计，并分析不 利工况下关键部位的受力性能。 二、开启桥的发展现状 目前，国内外的开启桥形式主要有 3 种，即立转式、平转 式与升降式。各类开启桥发展至今，其设计与施工技术都已 较为完善，然而由于自身的结构特点，都存在一些不足。 （ 三） 立转桥。开启段悬吊在通航船只的侧上方，给船只 带来通行障碍及安全隐患； 开启段受力复杂多变，对建筑材 料的要求也非常高； 双叶开启段便长期处于悬臂受力状态， 对设计及材料要求更高，成本更大。 （ 二） 平转桥。开启状态下，前后两个开启段分别正对着 船只的通行方向，增加了通行障碍和撞击危险； 桥身较大的 重量对位于桥墩中的转动开启系统也有较高要求。 （ 三） 升降桥。需要建造高大的桥塔，并设置大型起吊设 备，建设成本较高； 开启段悬挂于通行船只上方，限制了通航 净空，且存在安全隐患。 三、伸缩式开启桥方案设计 （ 一） 工程概况。桥梁固定部分采用钢筋混凝土结构，开
基于主梁纵向平移的伸缩式开启桥设计
□汤晓波 胡星宇 任 聪 彭 平 李妍瑶
【摘 要】针对以往的立转式、平转式和升降式开启桥存在通行危险、净空有限、受力多变、桥塔及设备规模大等不足，提出了一 种伸缩式开启方案，通过主梁顶升及纵向平移，使开启桥拥有高安全度、无限通航净空、受力稳定、修护方便等优势， 为工程界提供了一种桥梁开启设计的新思路。
开启式桥梁分类与施工技术简介
2.全钢结构立转式开启桥梁
3.桥面总长97.64米，共分为3孔，中孔为开启跨，跨长47 米，两边孔各为24.6米，桥面总宽19.5米
4.上部结构为钢桁架及纵横梁组成的桥面系，边孔固定跨 采用钢筋混凝土桥面板，开启跨采用木板，双叶立转式
5.开桥时活叶桁架沿固定轨道移动开启，桁架衡重的重心 随移动位置而不断变化
3.立转式开启桥（金华桥）
1.始建于天津旧都署后南运河上，始建于1888年 2.三孔，中孔为双叶立转下承板梁开启跨 3.桥长37.6米，桥跨布置为14+9+14米，宽10.8米 4.铁桥，桥面为木板，下部结构为石砌桥台，
中墩为小型沉箱基础，俗称铁罐 5.人力启闭，现已被拆除重建
3.立转式开启桥（解放桥）
4.采用的新技术、新工艺
（1）大吨位整体钢箱梁悬臂拼装技术 （2）桥面铺装材料 （3）其他优点
四.天津开启式桥梁总结
开启桥是有生命力的，与其他桥梁相比，它是结构与机械的巧妙的组合，而且有 着很强的使用价值和景观价值，然而这些价值就决定了开启桥在施工建设方面，需要 很高的工程技术水平。
天津是我国开启桥最多、类型最全的城市，这与它的地理位置和历史条件关系密切， 天津素有“九河下梢”的美誉，有史而来，流经天津的各条支、干流都担负着航业运 输的艰巨任务，自20世纪前后，为方便船只通行，河面上大部分的桥梁都设计成了可 开启式，纵观近代以来天津市的开启桥，其桥型式样繁多，基本可以代表开启桥在我 国的发展过程，无论从结构上还是形式上均堪称全国之最，且许多近现代桥梁还具有 世界水平。天津开启桥建设规模很大，使水陆运输间的矛盾能够得到很大程度的解决 ，对城市的发展起到了十分积极的推动作用，同时也为中国乃至世界同类桥梁的建设 积累了宝贵的经验。
天津海河开启桥
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一、开启桥简介
开启桥属于比较古老的桥型，其实古代的城堡门口护城河上就是一种开启 桥。从类型上分，大致可分为： 4）平拖式开启桥，天津的金华侨
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二、开启桥设计构思过程
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五、开启桥几点思考
1、开启桥是有其生命力的。
2、应根据实际情况采用不同的开启方式 3、开启桥不是一般意义上的桥梁，它是机电液与结构的完美组合体， 需要参见各方付出超人的努力和工作。 4、开启桥设计要重重景观。
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感谢开启桥建设各方
天津海河下游开发有限公司 天津市工程机械研究院 英国Waterman公司 中铁第十四局三公司
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四、关键技术问题
6、大型轴承的安装及使用 立转式开启桥依靠液压传动设备提供动力，绕着大型轴承竖 向转动，因此，大型轴承是的开启桥受力重点。本桥由于跨 径为世界最大的之一，因此大型轴承的设计、安装以及正常 的使用等方面，均是一项艰巨的科研难题，通过对轴承设计、 安装以及使用维修等方面的研究，使得开启桥建设里关键的 技术得以保证。
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四、关键技术问题
3、开启桥局部应力分析及抗疲劳设计
通过对主桥结构恒载、活载、温度、支座沉陷、风载、地震、 开启时引起的荷载及各施工阶段的内力、应力和变形进行系 统的分析，并对各工况进行试验和数据采集，试验数据与计 算结果进行对比并分析产生差异的原因及解决方法。 通过设计分析，解决开启桥各部位的疲劳问题，为开启桥的 安全使用提供保证。 4、风载下数值分析 开启桥的安全性设计不仅项目繁多，而且环环相扣，是保证 开启桥正常运营的关键。本桥的安全性设计，主要研究包括 风载下的各种开启角度的受力安全分析，开启过程中的数值 模拟及受力性能分析等。
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一种新型的开启桥
设计者：任聪 胡星宇 汤晓波 彭平 李妍瑶
指导教师：刘荣
（河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098）
摘要：当陆地运输不甚繁忙，河流上有船舶航行而固定式桥梁不能满足通航净空要求时，就需要建造开启桥，以解决水陆交通冲突问题。
伸缩式开启桥是以增大开启安全度、减小开启机械规模以及营造新式的开启外观为目的而设计的一种新型开启桥。
与传统开启桥相比，它最大的特点是以平移伸缩的方式来实现桥梁的开启。
关键词： 伸缩式 安全度 机械规模 开启外观
1.研究背景
目前国内外目前开启桥主要有三种形式：立传式、升降式和平转式。
在国内，立转桥如天津的万国桥（图1），其开启宽度为47m ；平转桥如天津的金汤桥（图2），桥梁分三孔，全长76．4m ， 中间较大孔径为固定跨，两端边孔为平转式开启跨；升降桥如天津的塘沽海门桥（图3），其开启宽度为64m ，
温州的瓯南大桥，
其开启宽度为64m 。
在国外，立转桥如美国的苏圣玛丽铁路桥（图4），其开启宽度达1 02m ；平转桥如位于埃及的苏伊士运河大桥，其开启宽度达320m ；升降桥如美国的奥
赛基尔桥，其开启宽度达170m 。
而上述既有的开启桥存在一些缺陷:
如立转式开启桥，桥梁开启部分在开启过程中处于大规模的转动之中，因此桥梁的受力情况也在发生着不断的变化，这对桥梁的长期使用有着非常不利的影响；平转式开启桥，对桥墩中的转动开启系统要求很高，这类桥在实际工程应用
图4：苏圣玛丽铁路桥
图1：天津万国桥
图3：天津塘沽海门桥
图2：天津金汤桥
很少；升降式开启桥，需要建造巨大的桥塔来安置大型卷扬设备，而且开启部分直接位于通航船只的正上方，存在一定的安全隐患。
因此，研究一种新型开启桥来解决上述问题具有重大意义。
小组设计伸缩式开启桥开启跨度为30m，是以增大开启安全度、减小开启机械规模以及营造新式的开启外观为目的而设计的一种新型开启桥。
与传统开启桥相比，它最大的特点是以平移伸缩的方式来实现桥梁的开启。
由于开启部分的简支跨度和导梁悬臂长度都较大，故选择自重较轻且承力较强的钢桁架或钢箱梁形式（图中以简单的箱型截面示意）。
2.设计原理
2.1 设计思路
与既有开启方式（立转、平转和升降）不同，设计一种平移伸缩式的开启方式。
设计本开启桥的基本思路如下：
桥梁开启
部分在闭合情况下属于简支梁情形，下部安装滚轮
，在桥面梁下部设置可移动导梁，导梁上部安装千斤顶，在千斤顶上部和固定桥面上部安置对应的轨道，并安装对应的卷扬机（图5）。
桥梁开启时，卷扬机将导梁拉出使导梁处于悬臂状态（图6），千斤顶压杆向上运动;将开启部分提升某一高度（图7），使桥梁开启部分底面与桥梁固定部分顶面齐平。
卷扬机将开启部分以水平平移的方式拉至固定桥面之上（图8），千斤顶压杆回缩;卷扬机将导梁拉回至桥
梁固定部分的下部，开启完成（图
9）。
同理，桥梁闭合时按以上思
路反向运作。
2.2 关键技术
（1）由于导梁在工作过程中
的悬臂长度较大以及开启部分跨
度较大，这两个部分的钢结构设
计尤为重要。
图7：千斤顶顶起状态
图6：导梁伸出状态
图5：桥梁未开启状态
图8：桥面收缩状态
图9：桥梁开启状态
（2）本桥梁的开启闭合过程包含较多的结构运动，因此其运动系统及运动过程中的承载设计要有足够的可靠度。
（3）需要额外设置更多的构件或装置维持桥梁运行的稳定性。
2.3 技术指标
（1）桥梁总长120m，开启跨度30m；
（2）开启桥面宽度10.75m,两端固定桥面宽11.45m，双车道加两侧人行道，单车道宽3.75m，人行道宽1.5；
（3）千斤顶伸展高度1.70m；
（4）卷扬机采用50T的中小吨位卷扬机，型号为JK/JM0；
（5）桥墩采用混合三柱式桥墩，即下边是重力式桥墩，上边是三柱式；
（6）未开启时，桥梁的净高是6.5m。
3. 创新特色
1、本设计是一次针对桥梁开启的全新设计，以往还未有过类似的设计。
2、本开启桥在开启后，开启部分被安置在固定桥面之上，保证了通航船只绝对安全，同时为船只提供了无限的通航高度。
3、本开启桥不需要建造高大的桥塔安置大型卷扬设备，而且开启部分的平移是通过轮子的滚动实现，因此所需的卷扬设备的规模相对其它形式的开启桥而言要求较低。
4. 应用前景(结语)
国内的开启桥并不多见，常见于天津和浙江等地。
另外国内的开启桥设计和施工工艺还处于初级阶段，具有很大的发展空间。
而国外的开启桥技术已趋于成熟，能为我们提供必要的技术参考。
针对上述既有开启桥在开启过程中的某些缺陷，我们小组设计的这种新型的开启桥，使得桥梁在开启过程中拥有更大的安全度，更充分的通航高度等，同时获得一种全新的开启外观造型，为工程界提供一种开启桥设计的新思路。
其适用范围和前景为：
（1）适用范围：由于开启桥未开启时，桥梁净高有限，可以满足河运空闲或者小型船只通航的要求；而开启时通航高度无限，可以满足大型船只的要求。
因此，本开启桥适用于河运较为繁忙而固定桥梁设计净高受一定限制无法满足通航要求的中小型河段。
（2）前景及效益预测：由于此伸缩式开启桥在保证通航安全度及减小卷扬设备规模等方面具有一定的优势，可以满足某些地区对开启桥的一些要求，因此本设计可以在一定程度上替代既有开启桥的市场，预计应有一定的前景及效益。
参考文献
[1]中铁大桥勘测设计院设计室.浙江温州瓯南大桥开启桥设计【J】. 铁道标准设计,2003,10
[2]张显杰，韩振勇，张振学.天津海河开启桥的修复与开启桥的发展趋势【J】.第十八届全国桥梁学术会议论文集，2008
[3]李洪泽，海河开启桥基桩自平衡测试与有限元分析【J】. 天津大学报，2008
[4]刘强，赵秀春.销齿传动在开启桥上的应用【J】. 机械研究与应用，2008，02
[5]徐伟炜,吕志涛.轻型立转开启桥设计参数研究【J】.工程力学，2007，11
[6]胡启丽. 大鹏湾活动开启桥结构及设计特性【J】.企业技术开发，2009，7
附：
1、关于伸缩式开启桥的CAD截图如下：
图一：开启桥抬起时断面图
图二：箱梁桥横截面
图四：开启桥未抬起时立面图
图五：开启桥抬起时立面图
图六：开启桥抬起时立面图
2、开启桥的立体图
图七：开启桥闭合状态
图八：开启桥开启状态。