蒙特利尔新尚普兰大桥

redflag · 发表于 2019-4-29 12:12:21

在蒙特利尔，魁北克的圣劳伦斯河的新尚普兰大桥的渲染图。

现在位于魁北克省蒙特利尔圣劳伦斯河上的尚普兰大桥于1962年开通，是加拿大最繁忙的桥梁之一，每年约有5000万辆汽车。在其使用寿命期间，该桥经过了大规模的修复，最近这些成本平均每年约为5000万加元。2013年，加拿大政府宣布将在加速计划下更换现有桥梁，以便在2018年底之前允许新桥上的交通。

无论如何，大型项目，标志性斜拉桥及其进近跨度是数十亿美元的新尚普兰桥走廊项目的一部分，其中包括附近的公路改造，加宽Autoroute 15的联邦部分，以及新的ÎledesSœurs桥。

2015年，签署了圣劳伦斯建筑公司（SNC-Lavalin Major Project Inc.，Dragados Canada Inc.，Flatiron Constructors Canada Ltd.和EBC Inc.的合伙公司）和TYLI-IBT-SLI合资公司（一家设计合资企业）。 TY Lin International Canada Inc.，International Bridge Technologies Canada Inc.和SNC-Lavalin Inc.）被选中通过P3采购流程设计和建造新桥梁。

除了这种积极的设计 - 建造计划外，该团队还必须解决各种项目限制和危害，包括蒙特利尔严冬条件下的建设，风和地震灾害，航行要求，禁区和在密集开发的城市中心建设。

由于新结构将作为通往蒙特利尔的门户，该项目经历了严格的公众参与过程，其中定义了桥梁的关键建筑特征。其中包括一个非对称斜拉桥，用于标志性跨度，双塔单塔，具有确定横截面的倾斜桥墩，W形墩帽和上部结构形状。

除了满足时间表和建筑期望外，还为桥梁规定了125年的设计寿命。
为此，该项目有具体要求和绩效标准，其中包括：
综合耐久性计划;
排水计划;
抗疲劳设计;
准入和维护计划;
结构健康监测。

新尚普兰河大桥更换项目的规划和标高。

设计标准
桥梁位置的地质条件，恶劣气候和场地危害对新结构的设计和建造提出了独特的挑战。除此之外，还进行了关于风，地震活动，冲刷潜力，船舶碰撞和冰载的专门研究，以提供设计标准的基础。为了解决耐久性和125年的设计寿命，设计和施工采用了综合的桥梁部件防腐保护方法，同时考虑到环境，设计细节，材料选择（如100％甲板板中的不锈钢加固）），施工质量，维护和检查的可及性，以及维修和更换。

桥上的车道配置包括三条高速公路车道，一条轻轨中央交通走廊，以及一条行人和骑车人的多用途通道。

大桥概况
新的3.4公里长的桥由三个独立的上层建筑组成，由公共桥墩支撑：2,044米的西进口结构，529米的斜拉桥（CSB）和762米的东进近结构。

该设计包括每个方向的三条高速公路车道，全宽肩部，轻轨交通的中央交通走廊，以及与北行走廊相邻的骑行者和行人的多用途路径。

蒙特利尔的冬季带来了低温，从而阻碍了混凝土浇筑和固化以及现场焊接的进展。为了满足具有挑战性的时间表，设计 - 建造团队决定最大限度地利用现场预制和预制混凝土和钢构件。以下部分重点介绍了主要功能。

37个桥墩顶部的W形墩帽是新尚普兰大桥最重要的建筑特色之一。

基础工程
新尚普兰大桥的基础包括使用扩展基础和桩基础，具体取决于土壤条件。混凝土铺设基础在受控环境中预制在陆地上，这使得工作能够持续到寒冷的冬季，否则浇筑混凝土将非常困难。预制场地配备了滚动的篷布遮蔽棚，将整个生产过程封闭，并允许内部加热。基础预制也减少了海洋工作量，使基础加速。

主跨塔为新尚普兰大桥赋予其标志性外观。

桥墩和帽梁
每个墩腿的预制节段结构是平行进行的，便于结合所需的建筑特征。预制片段在场外商店进行了比赛，以避免任何现场装修问题。

高12米，宽50米，位于37个码头顶部的W形墩帽是新尚普兰大桥最重要的建筑特色之一。墩帽的几何形状需要严格控制，以便在桥的整个长度上提供一致的视觉质量。虽然具体设计为码头提供了一个有吸引力的替代方案，但若干问题会增加进度延误的风险。在大型集结区域，复杂和巨大的形状将需要困难的模板和长的固化时间。顶部受拉构件将需要高浓度的后张紧，这将需要用于放置，张紧，灌浆和最终混凝土浇铸的额外构造步骤以实现规定的建筑形状。最重要的是，解除这种沉重的混凝土构件非常具有挑战性。设计 - 建造团队选择的解决方案是使用加强的箱形钢截面作为墩帽。钢墩盖通过全年外地制造减少了施工时间和精力，在安装过程中需要更少的装配阶段和更小的起重机。

每对斜拉索上的横梁将三个梁支撑成二维的钢箱梁网格。

主塔
主跨塔（MST）是CSB的主要支撑，并为新尚普兰大桥提供了标志性的外观。该塔由两个由预制和现浇（CIP）混凝土段（直到“领结”）的竖井组成，在CIP基础上有桩。小腿中的预制节段的选择考虑了工人将浇筑和竖立混凝土的季节，并允许塔腿的构造偏离关键路径。使用高效的预制节段施工方法，该团队仅在36天内在下横梁下方竖立了所有44个下塔架腿段 - 达到了在一天内竖立的四个段的记录。塔轴是空心的，为电梯，梯子和公用设施提供通道。下横梁和上横梁，呈蝴蝶结形式，连接轴。下部横梁被框架到上部结构中，“蝴蝶结”位于运输走廊的间隙包线之上。上塔架轴设计为现浇混凝土段，竖立形式。

这座529米的斜拉桥是三座独立的上层建筑之一，构成了3.4公里的新尚普兰大桥。

上层建筑
上层建筑由三条纵梁组成，支撑北行和南行道路，以及中央过境走廊。

总体而言，上部结构保持从基台到基台的恒定深度。箱梁的几何形状是根据公路和铁路运输限制确定的。箱梁是多层钢梁复合材料，带有预制甲板板。复合钢箱梁作为主要上层建筑系统的选择受到时间表的驱动。例如，特别是在CSB后跨中可能在结构上可行的混凝土段在冬季需要更长时间才能竖立。

对于CSB上部结构，不平衡的跨度和撑杆需要在较短的后跨中使用混凝土配重，以实现MST的整体平衡。每对斜拉索上的横梁将三个梁支撑成二维的钢箱梁网格。横梁将梁的重量传递到斜拉索，分配撑杆力以减轻上塔架轴的扭曲。

东进场结构（由两个框架组成）和西进场结构（由四个框架组成）使用复合上部结构，具有最佳80米典型跨度，因此与60米跨度相比减少了桥墩总数（最佳用于预应力混凝土上部结构）。

进近上部结构还在码头工作台上使用双层复合材料部分，该工作台由混凝土顶板和梁底部的混凝土填充物组成。该设计需要仔细评估应变兼容性和裂缝控制。此外，东方法的跨度必须越过现有的高速公路，Rte。132，为109米。在该框架中，钢部分中的后张紧用于控制挠曲，同时保持所需的跨度深度。

对于斜拉桥上部结构，不平衡的跨度和撑杆需要在较短的后跨中使用混凝土配重，以实现主跨塔的整体平衡。

CSB安装技术
CSB安装的主要挑战是穿越加拿大东部主要水道圣劳伦斯海道，该水道可通往大湖区。导航通道中不允许使用临时结构，并且必须保持过通道间隙以限制对运输的影响。设计搭建团队在获得圣劳伦斯海道管理公司的桥梁通道许可后，精心策划了2018年的主跨架设。每个部分都将被提升到一个小车，将其运送到在海上安装前方。在那里，另一个龙门架将该段提升到与先前竖立的梁连接的位置。海上运输将持续数小时。一旦抬起到位，该部分将不再阻碍间隙。

此外，创新安装测序的应用最大限度地减少了现场施工时间。传统的斜拉桥施工方法是悬臂施工：首先，竖立钢箱梁; 然后，竖起拉索; 最后，放置混凝土甲板板。为了加速施工，该团队通过制造一个重型组装升降机来改进这一程序。钢段竖立，大部分混凝土甲板板，对中装置和配重已经就位，从而减少了每段的花费时间。然后安装固定电缆并分几个阶段进行应力以完成主跨段的安装，并且甲板板的最终混凝土完成上部结构。

East Approach和West Approach结构使用具有最佳80米典型跨度的复合上部结构，因此与60米跨度相比减少了桥墩的总数。

施工现状
随着2018年12月的交付目标，新尚普兰大桥的建设正在全面展开。在撰写本文时，所有基础和码头都已完成。37个码头盖中共有21个在现场竖立。MST的建设正在完成，超过一半的CIP上部塔楼完工。对于斜拉索，第一个停留在塔的西侧和东侧的所有股线都已安装并受到压力。

在上部结构前部，六个上部结构框架中的四个正在进行中，正在进行预制甲板板安装。绝大多数CSB后跨区段都已到位。在过去的这个冬天，当第一个主跨段被提升并成功安装到位时，实现了一个重大的项目里程碑。

该桥仍然在2018年底开放。随着桥梁的完工，设计和施工团队正在携手合作，以优化CSB的安装顺序和桥梁闭合的位置。由于新的结构在蒙特利尔天际线的背景下形成，2018年将成为New Champlain Bridge团队非常忙碌的一年，取得了许多成就，并且面临着许多挑战。