Construction of the World’s Longest Floating Bridge

the new Evergreen Point Floating Bridge, which carries State Route 520 (SR 520), is the world’s longest floating bridge, stretching 7.708.5 feet across Lake Washington in Seattle, Washington. Aberta ao tráfego em abril de 2016, A Ponte substitui a anterior SR 520 ponte flutuante, que foi concluída em 1963 e tinha chegado ao fim de sua vida útil. A nova ponte foi construída no local, adjacente a e apenas a norte da antiga ponte. A construção da ponte requereu um processo altamente coordenado para garantir que o freeboard pontoon e as tensões de concreto nos pontões fossem mantidos dentro de limites aceitáveis ao longo de toda a construção.

 Figura 1

Vista aérea da Rota do Estado (SR) 520 Ponte Flutuante de Evergreen Point em construção.Pontes flutuantes do Estado de Washington são uma parte importante da infraestrutura do Estado de Washington desde 1940, quando a primeira ponte flutuante foi construída sobre o Lago Washington. Washington é atualmente de host para quatro dos cinco mais longa pontes flutuantes do mundo, o William A. Bugge Ponte que atravessa o Canal Hood (6,521 pés), e três pontes que cruzam o Lago Washington: a Lacey V. Murrow I-90 ponte (6,620 pés), o Homer M. Hadley I-90 ponte (5,811 pés) e o novo SR 520 ponte flutuante (7,708.5 pés). A quarta ponte flutuante Mais Longa é a Ponte do porto de Demerara (6.074 pés) em Georgetown, Guiana.A ponte flutuante original sobre o Lago Washington foi uma ideia de Homer M. Hadley, um engenheiro de Seattle do início do século XX e homônimo de uma das duas pontes I-90. Seu grande esquema de ponte flutuante de concreto sobre o Lago Washington é dito ter se originado de sua experiência projetando barcaças durante a Primeira Guerra Mundial.

configuração da Ponte

a nova ponte flutuante SR520 é única na medida em que toda a estrada é elevada acima dos pontões sobre todo o comprimento da ponte. Outras pontes flutuantes do lago Washington utilizam o convés superior do pontão como a superfície motriz para a maior parte do comprimento. O benefício da estrada elevada é duplo. Em primeiro lugar, mantém os veículos acima do pulverizador de ondas do lago e salpicos que ocorrem durante grandes eventos de tempestade. Em segundo lugar, fornece um corredor de manutenção abaixo da estrada elevada que permite o acesso do pessoal de manutenção aos pontões.

a ponte tem atualmente seis pistas para veículos e um percurso pedonal e bicicleta de 14 pés no lado norte. Ele também foi pré-projetado para o futuro alargamento que permitiria a adição de duas linhas de trem de trem leve para baixo do centro.

Figura 2

elevação da ponte flutuante.

uma placa de betão pré-moldado, segmental, com nervuras de superestrutura post-tensionada em duas direções, referida como a” baixa elevação”, constitui o centro de 5.580 pés da estrutura elevada. Nas extremidades leste e oeste da ponte flutuante, as transições elevadas da estrutura para cima para proporcionar uma navegação aceitável nas estruturas de aproximação. Esta parte da estrutura elevada é referida como a” alta elevação ” e é composta por vigas pré-pressurizadas com um convés cast-in-place suportado em cast-in-place crossbeams e Colunas. A ponte flutuante é flanqueada por trechos de transição de aço I-girder de 190 pés que ligam a estrutura flutuante às estruturas fixas de terra. Os intervalos de transição e suas conexões são projetadas para acomodar todos os seis graus de movimento diferencial que podem ocorrer entre a ponte flutuante e as abordagens fixas.

pontões e Balastro

a espinha dorsal e a porção flutuante da ponte são os próprios pontões, estruturas celulares de caixa de concreto. Eles foram construídos fora do lago em Tacoma, WA e Aberdeen, WA e rebocados para o Lago Washington para montagem. Um total de 77 pontões de concreto são unidos para completar a ponte flutuante. Existem três tipos de pontões: dois cruz-pontões, que são adicionados para as extremidades da ponte para maior estabilidade e flutuabilidade; 21 longitudinal pontões, que compõem a coluna vertebral da ponte; e 44 complementar estabilidade pontões (SSPs), que são pós-tensionados para o longitudinal pontões para proporcionar mais estabilidade e flutuabilidade. Cada pontão longitudinal tem 360 pés de comprimento por 75 pés de largura e cerca de 28 pés de profundidade. Uma vez balastrados para baixo para o seu design ‘freeboard’ de 7 pés, os pontões rascunham 21 pés de água. A largura dos pontões foi limitada pela abertura clara do Hiram M. Chittenden bloqueia em Ballard, WA, através do qual os pontoons devem passar no final de sua viagem oceânica até a costa de Washington de Aberdeen.

Figura 3

secção transversal da ponte flutuante.

a ponte flutuante é essencialmente uma estrutura flutuante permanentemente ancorada que é lateralmente suportada na direcção longitudinal e nas direcções transversais por cabos de fixação de 3.125 polegadas de diâmetro. Há um total de 50 cabos de fixação transversais espaçados aproximadamente a cada 360 pés e oito cabos de fixação longitudinais que estão ligados perto de ambas as extremidades da ponte. Os cabos de âncora estendem-se até 800 pés e são fixados em estruturas especialmente construídas no fundo do lago. Os cabos de âncora têm 60 toneladas de pré-tensão para aumentar a sua rigidez.

o lastro é um componente crítico da ponte flutuante que permitiu ao CONTRATANTE manter os pontões aparados, ou elevar e baixar os pontões conforme necessário durante várias fases de construção. O lastro de água, que pode ser prontamente bombeado para dentro e para fora dos pontões, foi usado como lastro temporário durante a construção. Quando os pontoons são reunidos para se unir, pontoons adjacentes são balastrados para dentro de uma meia polegada um do outro. Uma série de rams e guinchos são usados para puxar os pontões juntos e alinhar as chaves de cisalhamento de modo que grandes, de 20 pés de comprimento por 3,5 polegadas de diâmetro pós-tensionamento barras, também conhecido como parafusos, pode ser instalado. Há um total de 80 parafusos distribuídos uniformemente ao redor do perímetro em cada junta longitudinal. Além disso, o balastro deve ser continuamente removido durante a construção da estrutura elevada para manter os pontões aparados dentro das tolerâncias permitidas, evitando tensões travadas nos pontões ou na estrutura elevada. No final da construção da ponte flutuante, todo o lastro de água foi removido e substituído por lastro de cascalho permanente. Note-se que a ponte foi concebida de modo a que esteja disponível uma quantidade suficiente de balastro permanente de “reserva” para um futuro alargamento a fim de acomodar o caminho-de-ferro ligeiro. A configuração alargada utilizaria a flutuabilidade do balastro de reserva e exigiria 26 SSPs adicionais a serem adicionados ao longo do comprimento da ponte para compensar o peso extra.

Figura 4

Plan view of pontoons.

filosofia de projeto da Ponte Flutuante

ao contrário das pontes terrestres tradicionais no Estado de Washington, que são geralmente controladas por cargas sísmicas, as pontes flutuantes são governadas por forças do vento e das ondas. A ponte flutuante foi projetada para suportar uma tempestade de 100 anos, definida como uma tempestade com ventos de 98 km / h. Os pontões, que são estruturas totalmente pós-tensionadas, são projetados para tensão zero nos pontões sob condições de serviço com rigorosos critérios de controle de fenda para combinações de carga extremas. No evento extremo de 100 anos, o reforço do casco pontoon foi projetado para ficar bem dentro da Gama elástica. A estrutura elevada foi projetada para acomodar as deflexões impostas dos pontões e acelerações associadas com o evento de tempestade de 100 anos.

Figura 5

Vista aérea da ponte principal e da jangada BCD pontoon.

Construção encenação e análise

montagem da ponte flutuante exigiu um esforço altamente planejado, coordenado e coreografado para permitir várias atividades de construção ao longo do comprimento da ponte. Por exemplo, enquanto Pontões O e P foram sendo associados, cross-vigas e colunas foram sendo lançados sobre Pontões S e T e vigas foram também sendo definido nos Pontões U e V. Essa orquestração das atividades de construção necessária uma cuidadosa coordenação entre o contratante, o projeto do arquiteto naval, e o projeto do engenheiro estrutural.

O projeto borda livre critérios necessário que a diferença no bordo livre entre lados opostos dos pontões, e ao longo do comprimento dos pontões, a uma distância de 360 pés, ser inferior a 2 cm em todos os momentos durante a construção. Mais de 1.500 etapas de construção únicas foram analisadas como parte do processo de preparação da construção para garantir que o freeboard e os critérios de estresse foram mantidos durante toda a construção. Às vezes, os carregamentos analisados excediam os requisitos do contrato de freeboard, e os pontões eram pré-balastrados para 50 por cento da carga de construção fora de equilíbrio para permanecer dentro das tolerâncias do projeto freeboard.

Figura 6

colocação de betão da linha principal para a jangada BCD. Cortesia da KGM.

um modelo analítico da ponte flutuante usando software de engenharia estrutural disponível comercialmente foi desenvolvido para realizar a análise de encenação da construção. Para carga vertical e torcional, a ponte flutuante foi analisada como um feixe contínuo em uma fundação elástica usando molas de rolamento, passo e suporte vertical localizadas ao longo do eixo longitudinal da ponte para representar a rigidez da fundação, neste caso com base na densidade da água. À medida que a ponte é construída, o centro de massa tende a crescer em altura à medida que o balastro é removido do interior dos pontões e a estrutura elevada construída acima. Uma vez que a rigidez do rolo de um pontão é uma função tanto da área do plano de água como do centro de massa, as molas de fundação foram atualizadas ao longo do processo de construção encenado. The construction staging model stress output was used to check floating bridge stresses for each of the 1500 construction steps analyzed.

a entrada para a análise de encenação da construção exigiu dados detalhados de carregamento do empreiteiro e arquiteto naval. Em primeiro lugar, as actividades de trabalho para cada etapa de construção foram desenvolvidas e definidas pelo CONTRATANTE. Estes passos foram então analisados pelo arquiteto naval que desenvolveu um plano de ajuste de lastro para equilibrar as cargas de construção dentro dos requisitos do contrato freeboard. Por exemplo, quando uma série de colunas ou travessas foram vertidas, uma atividade correspondente para remover uma quantidade proporcional de lastro de água foi necessária para manter o corte da ponte. Uma vez definidas as atividades de construção e os requisitos de balastragem, o engenheiro estrutural usou o modelo estrutural para verificar tensões nos pontões e na estrutura elevada.

Pontoons B-D Construção de estrutura elevada

montagem de Pontoões e construção de estrutura elevada progrediu tanto a partir das extremidades leste e oeste da ponte. Os últimos três pontoons, B A D, foram definidos em julho de 2015, que completou a montagem de toda a cadeia de pontoons. Um dos maiores desafios enfrentados pelo projeto ponte flutuante foi encontrar uma maneira de fornecer e manter o acesso veicular de Materiais da terra à ponte. O objectivo do CONTRATANTE era transformar um “projecto marítimo num projecto terrestre”. Por exemplo, a capacidade de conduzir camiões de betão para um local de vazamento em vez de ter de puxar uma barcaça carregada com camiões de betão é um meio muito mais eficiente e económico de entregar betão.

a extremidade leste da ponte flutuante era mais acessível do que a extremidade oeste devido à sua proximidade com a costa. Uma ponte temporária E várias barcaças foram ligadas para formar uma Tresta de acesso nos estágios iniciais para conectar o pontoon mais oriental, Pontoon W, à terra. Uma vez que as estruturas de aproximação fixa leste e os spans de transição foram conectados, o acesso deslocou-se do trestle para a estrada acabada no East end. No extremo oeste da ponte, Pontoon a, que está localizado mais longe da Costa do que Pontoon W, não era facilmente acessível a partir da terra. Para alcançar o ” acesso à terra “para a parte oeste da ponte, uma corda de três pontões, consistindo de Pontoons B, C E D (conhecido como” BCD raft”), foi construída e, em seguida, ancorada ao lado de Pontoons R, S, E T na extremidade leste da ponte. A superestrutura foi construída em pontões B, C E D Enquanto estava temporariamente ancorada neste local. Além de um melhor acesso, Isso permitiu que todas as atividades de construção acontecessem simultaneamente.

Figure 7

Land to water access trestle.

uma série de pára-lamas marinhos do tipo Yokohama de 8 pés de diâmetro, bollards existentes e linhas de amarração foram usadas para prender a jangada BCD à corda principal. Uma pequena rampa entre as duas estruturas foi construída para acesso. Uma vez que a jangada foi ancorada, veículos de construção e tripulações foram capazes de dirigir diretamente de terra para a jangada. As poeiras de betão para a estrutura elevada de elevação do oeste em Jangada BCD foram feitas por bombas de montagem e camiões de betão na parte de alta elevação do leste localizada em Pontoons R, S E T. colunas e travessas foram derramadas por camiões de bomba de condução e camiões de betão da Costa directamente para a jangada BCD. Os pavimentos foram derramados com um caminhão de bombas de 61 metros encenado na superestrutura da linha principal. Uma extensão de tubo tremie de 100 pés de comprimento foi conectada à extremidade da descarga do caminhão de bomba e suportado no ar por uma grua de 400 toneladas. A construção da jangada BCD foi concluída em julho de 2015. Toda a jangada foi empurrada como uma única unidade, como um grande navio de 1,000 pés de comprimento, para a extremidade oeste da ponte, onde foi unida a Pontoon e e, eventualmente, o Pontoon mais ocidental A.

A grande abertura da Nova Ponte Flutuante de Evergreen Point SR 520 foi um evento histórico assistido por mais de 50.000 pessoas em 2 e 3 de abril de 2016. A ponte abriu oficialmente para o tráfego de veículos em 11 de abril de 2016. Atualmente, a velha ponte flutuante SR520 foi desativada e está sendo removida do lago. Os antigos pontões foram vendidos e serão reutilizados globalmente para expansão portuária, instalações de descarga marinha, marinas, uma plataforma flutuante offshore e projetos de construção de quebra-mar.A ponte foi oficialmente reconhecida em abril de 2016 pelo Guinness World Records como a ponte flutuante mais longa do mundo.

equipa do projecto

proprietário e desenhador de pontões: Washington Department of Transportation

Prime Designer and Civil / Structural Engineers: KPFF Consulting Engineers, Seattle, WA, and BergerABAM, Federal Way, WA

Designer/Construtor: KGM, a joint venture comprising Kiewit, Omaha, Nebraska; General Construction Company, Federal Way, WA, and Manson Construction Co., Seattle, WA

arquiteto Naval: Elliot Bay Design Group

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