旧金山奥克兰海湾大桥(钢结构受力分析精品PPT课件

初步设计指南
主干线结构、缆索结构跨越 航行通道 塔高限制、平行双桥面、垂 直塔
均匀设计、160米跨度引桥
非钻石形塔
设计考虑
设计使用寿命150年
设计采用塑性机制 地震后无须检查或维修难 以到达的部位
降低维护和修理 视觉上的一致性（材料和 形状)
•最小数量的伸缩缝和 支座
•保护桥面板和缆索系 统
•高品质的材料
主要内容包括：工程场地和场地周围区域的地震活动环境 评价、地震地质环境评价、断裂活动性鉴定、地震危险性 分析、设计地震动参数确定、地震地质灾害评价等。
主航道桥为单塔自锚式钢结构悬索桥，跨径为 (385+180)m。两主缆直径为0．78 m，东侧(385 m 侧)主缆锚固在东墩处的梁上，其索鞍由箱梁支承， 并设计成可移动的，以平衡两主缆索力差；西侧 (180 m侧)主缆通过两分离的索鞍环绕在西墩上，西 墩上设计一个预应力帽梁，其重量可以平衡桥梁跨 径不对称而在西墩产生的恒载拔力，同时承受西墩 两主缆在运营荷载和地震荷载作用时其索鞍产生的 不同应力。钢塔总高约160m，由4个相对独立的五边 形塔柱和“剪切连接”横梁组成。这些联系横梁， 可以在大地震中独立运动并且吸收大部分的冲击力， 从而保护主结构免受灾难性的破坏。新海湾大桥是 世界第一大单塔自锚抗震悬索钢结构桥梁，设计难 度和制造难度大，设计要求抗震设防烈度8度，设计 要求每天3O万辆车通过(图1、图2)。
➢ 新海湾大桥全部钢构达4．5万t，其中钢塔约1．3万t、钢箱梁约3．2 万t。钢塔总高约160 m，由4根五边形塔柱和“剪切连接”横梁组成， 最大板厚达到100 rnm；钢箱梁总长约605 m，宽约70 1"13．，高 5．5 m，由东、西两侧钢箱梁和中间连接横梁组成，
东侧钢箱梁外侧配有自行车道，西侧钢箱梁采用了 配重块，钢箱梁最大板厚达100 mm。
Spectra® 纤维的强度是钢索的 15 倍，但重量极轻，足以随风飘动， 因而被选为 Holloway Houston HHIPER LIFT™ 吊索的加固材料。 HHIPER LIFT™ 吊索将用于起吊全新抗震自锚式悬索桥重达 260 万 磅（约1180 吨）的多段桥跨。
钢箱梁制造难点：
U肋顶板制作要求顶板焊后，不允许火工校正，且焊接 后顶板平整 度要求控制在横向3/1000，纵向1/1000以内；
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U肋与面板角焊熔深要达U肋板厚（12mm）的80%，
不得焊穿，焊缝 采用UT加相控阵方法进行检验，顶板单
元吊装过程中不得安装吊耳；
横隔板作为钢箱梁的骨架，横隔板制作精度要求高，对 于控制箱 梁的截面尺寸和外壳板平整度至关重要；
钢塔制造过程：
钢塔面板的拼焊：
钢箱梁介绍
桥面钢箱梁由东西两线和中间联接横梁组成，栓焊结构， 重量约为3 万吨。箱梁总宽70m，高5.5m，单向典型梁宽28m， 节段长10~15m ，最重约800吨。全桥钢箱梁共分86个节段和19个联接横梁节段，发 运时拼装成28个吊装大节段，最重约 1300吨。
钢塔制造难点：
单根塔柱结构形式复杂，刚性强，变截面，不等边，五边形的钢柱形 状（ABCDE五个面）给整个制造工艺流程带来一系列难题（从下料 开始一直到总体试装和发运）． 全部由厚板钢制造（60～100mm），其中四个面是不等厚的钢板拼接 而成，单面板上的纵向筋，长短不一，间距不一，并且外面板还有双 层搭接补强板．这给单板制作的焊接裂纹和变形的控制带来了极大的 难 度． 单根吊装节段长而重（长47米，重1300吨），从单面板制造到吊装均 需要重型场地、厂房、码头，以及翻身、转运、吊装等重型设备和工 装的保证，这些都要进行精心的工艺分析和设计． 钢塔的垂直度要求高（1／2500）,由于变截面，每一块隔板的尺寸和 安装位置均是唯一的，每个吊装段螺栓接口处端面接触面积要＞75 ％ ；五个边角要对齐，接口错变量＜2mm，内外联接板与柱面贴合间隙 ＜2mm．这都给焊接变形控制、机械加工、有效检测等带来困难．
新技术的突破：
使用高强度轻质纤维的吊索吊起新海湾大桥重达260 万磅（约1180 吨 ）的桥体部分
美国新泽西州莫里斯镇， 2011 年 1月 11 日 —— 霍尼韦尔（纽约证 券交易所代码：HON）公司近日宣布，其高强度 Spectra® 纤维将用 作工业吊索的关键成分，用于起吊美国旧金山-奥克兰海湾大桥的重建 桥墩部分。
东西两线部分桥段线型不一致，节段合拢时，既有纵向 拱度又有 横向旁弯，部分节段还存在截面扭曲，给节段装 配制造带来了很大的 难度．
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
补充：
对建设者们来说，奥克兰新海湾大桥也许是他们一生中最大的建筑项 目。对加州而言，这座大桥也是其历史上最大的桥梁项目。业主、总 包和制造单位对该项目的产品制造都非常重视，从材料采购和验收、 工艺创新、施工图纸设计和审查到模型段制造，每一步都严格按合同 要求执行，美国新海湾大桥正式产品的生产在一个有序、高效、高质 量的状态下运行。
•除湿器
抗震性能标准（150年设计寿命）
经历过功能性 地震即可全面
恢复通车
轻微的非弹性反应 狭窄的混凝土裂缝 没有明显的永久性损坏
经历过安全性 地震后经检查 即可恢复通车
在
结构钢有限的屈服变形 少数混凝土剥落 少数钢筋屈服 伸缩缝损坏
地震安全性评价
是根据对建设工程场址和场址周围地震安全性评价的地震 与地震地质环境的调查，场地地震工程地质条件勘测，通 过地震地质、地球物理、地震工程等多学科资料的综合评 价和分析计算，按照工程类型、性质、重要性，科学合理 地给出与工程抗震设防要求相应的地震动参数，以及场址 的地震地质灾害预测结果。
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥
（钢结构制造技术）
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美国新海湾大桥介绍
美国新海湾大桥是世界第一 大单塔自锚抗震悬索钢结构 桥梁，被视为迄今世界上最 昂贵、抗 地震技术含量最高 （可抗8级地震）、寿命最长 （150年）的桥梁， 能确保 每天30万辆车通过。该桥 制 造难度属于世界级水平，建 成 后的新海湾大桥可与美国 东海岸 标志自由女神像相媲 美，是今后 进入美国旧金山 市的标志性建筑 。大桥全部 钢构共计重达4.5万吨 ，主 要由钢塔、钢梁和自行车道 等三部分组成。