bouw van’ s werelds langste Drijvende Brug

de nieuwe Evergreen Point Floating Bridge, die State Route 520 (SR 520) draagt, is ‘ s werelds langste drijvende brug, die 7.708, 5 voet over Lake Washington in Seattle, Washington. De brug werd geopend voor verkeer in April 2016 en vervangt de vorige drijvende brug SR 520, die in 1963 werd voltooid en het einde van zijn nuttige levensduur had bereikt. De nieuwe brug werd gebouwd op zijn plaats, grenzend aan en net ten noorden van de oude brug. De bouw van de brug vereiste een sterk gecoördineerd proces om ervoor te zorgen dat de pontonspanningen en de betonspanningen in de pontons tijdens de bouw binnen aanvaardbare grenzen werden gehouden.

figuur 1

luchtfoto van State Route (SR) 520 Evergreen Point Floating Bridge hoogbouw in aanbouw.

drijvende bruggen van de staat Washington

drijvende bruggen zijn een belangrijk onderdeel van de infrastructuur van de staat Washington sinds 1940, toen de eerste drijvende brug werd gebouwd over Lake Washington. Washington is momenteel gastheer van vier van de vijf langste drijvende bruggen in de wereld; de William A. Bugge brug die Hood Canal kruist (6.521 voet), en drie bruggen die Lake Washington oversteken: de Lacey V. Murrow I-90 brug (6.620 voet), de Homer M. Hadley I-90 brug (5.811 voet) en de nieuwe SR 520 floating bridge (7.708, 5 voet). De op drie na langste drijvende brug is de Demerara Harbor Bridge in Georgetown, Guyana.

de oorspronkelijke drijvende brug over Lake Washington was het geesteskind van Homer M. Hadley, een vroege 20e-eeuwse Seattle ingenieur en naamgenoot van een van de twee I-90 bruggen. Zijn grote schema van een betonnen ponton drijvende brug over Lake Washington wordt gezegd te zijn ontstaan uit zijn ervaring met het ontwerpen van schepen tijdens de Eerste Wereldoorlog I. vanwege de diepte van Lake Washington, meer dan 200 voet op sommige locaties, en zeer zachte bodems bestaande uit dikke vulkanische as deposito ‘ s, traditionele bruggen hebben bewezen te duur om te bouwen.

Brugconfiguratie

de nieuwe drijvende brug SR520 is uniek omdat de gehele galerij boven de pontons over de volledige lengte van de brug is verheven. Andere drijvende bruggen van Lake Washington gebruiken het bovendek van het ponton voor een groot deel van de lengte. Het voordeel van de verhoogde rijbaan is tweeledig. Ten eerste, het houdt voertuigen boven het Meer wave spray en splash die optreden tijdens grote storm gebeurtenissen. Ten tweede biedt het een onderhoudsgang onder de verhoogde galerij die het onderhoudspersoneel toegang geeft tot de pontons.

de brug heeft momenteel zes rijstroken voor voertuigen en een 14 voet breed fiets-en voetgangerspad aan de noordzijde. Het was ook ontworpen voor toekomstige verbreding die het mogelijk zou maken voor de toevoeging van twee light rail treinlijnen in het centrum.

 Figuur 2

hoogte van de drijvende brug.

een prefab betonnen, gesegmenteerde, geribbelde bovenbouwplaat die in twee richtingen wordt gespannen, de “laagbouw” genoemd, vormt het middelpunt van de verhoogde constructie. Aan de oost-en west-uiteinden van de drijvende brug, de verhoogde structuur overgangen naar boven om te zorgen voor aanvaardbare navigatievrijheid bij de naderingsstructuren. Dit gedeelte van de verhoogde structuur wordt aangeduid als de “hoogbouw” en bestaat uit voorgespannen prefab liggers met een cast-in-place dek ondersteund op cast-in-place dwarsbalken en kolommen. De drijvende brug wordt geflankeerd door 190 voet lange stalen I-balk overspanningen die de drijvende structuur verbinden met de vaste landstructuren. De transitie overspanningen en hun verbindingen zijn ontworpen om alle zes graden van differentiële beweging die kan optreden tussen de drijvende brug en de vaste benaderingen tegemoet te komen.

pontons en Ballast

de ruggengraat en het drijvende gedeelte van de brug zijn de pontons zelf, cellulaire betonnen boxstructuren. Ze werden gebouwd off-lake in Tacoma, WA en Aberdeen, WA en gesleept naar Lake Washington voor assemblage. In totaal zijn 77 betonnen pontons samengevoegd om de drijvende brug te voltooien. Er zijn drie soorten pontons: twee dwarspontonen, die worden toegevoegd aan de uiteinden van de brug voor extra stabiliteit en drijfvermogen; 21 longitudinale pontons, die deel uitmaken van de wervelkolom van de brug; en 44 supplementary stability pontons (ssp ‘ s), die post-gespannen aan de longitudinale pontons om extra stabiliteit en drijfvermogen te bieden. Elke longitudinale ponton is 360 voet lang bij 75 voet breed en ongeveer 28 voet diep. Zodra ballast naar hun ontwerp ‘vrijboord’ van 7 voet, de pontons trekken 21 voet water. De breedte van de pontons werd beperkt door de 80-voet vrije opening van de Hiram M. Chittenden sluizen in Ballard, WA, waardoor de pontons moeten passeren aan het einde van hun oceaanreis langs de kust van Washington vanuit Aberdeen.

 Figuur 3

dwarsdoorsnede van drijvende brug.

de drijvende brug is in wezen een permanent afgemeerd drijvend bouwwerk dat zijdelings in de lengterichting en dwarsrichting wordt ondersteund door ankerkabels met een diameter van 3,125 inch. Er zijn in totaal 50 transversale ankerkabels verdeeld over ongeveer elke 360 voet en acht longitudinale ankerkabels die aan beide uiteinden van de brug zijn verbonden. Ankerkabels strekken zich uit tot 800 voet en zijn aangebracht op speciaal geconstrueerde ankerstructuren op de bodem van het meer. De ankerkabels hebben 60 ton voorspanning om hun stijfheid te verbeteren.

Ballast is een essentieel onderdeel van de drijvende brug dat de aannemer in staat stelde om de pontons trim te houden, of om de pontons te verhogen en te laten zakken zoals vereist tijdens verschillende fasen van de bouw. Waterballast, die gemakkelijk in en uit de pontons kan worden gepompt, werd gebruikt als tijdelijke ballast tijdens de bouw. Wanneer de pontons samen worden gebracht om samen te voegen, worden aangrenzende pontons ballast tot op een halve centimeter van elkaar. Een reeks rammen en lieren worden gebruikt om de pontons samen te trekken en afschuifsleutels uit te lijnen, zodat Grote, 20 voet lang door 3,5-inch diameter post-spanstaven, ook bekend als bouten, kunnen worden geïnstalleerd. Er zijn in totaal 80 bouten gelijkmatig verdeeld over de omtrek bij elke longitudinale verbinding. Ook moet de ballast tijdens de verhoogde structuurconstructie continu worden verwijderd om de pontons binnen de toegestane toleranties te houden terwijl vergrendelde spanningen in de pontons of de verhoogde structuur worden vermeden. Aan het einde van de drijvende brugconstructie werd alle waterballast verwijderd en vervangen door permanente grindballast. Opgemerkt dient te worden dat de brug zo is ontworpen dat er voldoende ‘reserve’ permanente ballast beschikbaar is voor een toekomstige verbreding voor light rail. De verbrede configuratie zou gebruik maken van het drijfvermogen van reserve ballast en vereisen 26 extra ssp ‘ s worden toegevoegd langs de lengte van de brug om het extra gewicht te compenseren.

 Figuur 4

Vlakzicht van pontons.

Floating Bridge design Philosophy

in tegenstelling tot traditionele bruggen op het land in de staat Washington, die meestal worden bestuurd door seismische belastingen, worden drijvende bruggen bestuurd door wind-en golfkrachten. De drijvende brug was ontworpen om een 100-jarige storm te weerstaan, gedefinieerd als een storm met 98 mph wind en 6-voet golven. De pontons, die volledig postspannende structuren zijn, zijn ontworpen voor nulspanning in de pontons onder bedrijfsomstandigheden met strenge scheurcontrolecriteria voor extreme laadcombinaties. Tijdens het extreme 100-jarige evenement is de ponton rompversterking ontworpen om goed binnen het elastische bereik te blijven. De verhoogde structuur werd ontworpen om de opgelegde doorbuigingen van de pontons en versnellingen geassocieerd met de 100-jarige storm gebeurtenis te accommoderen.

Figuur 5

luchtfoto van hoofdbrug en BCD-vlot ponton.

constructie Staging en analyse

assemblage van de drijvende brug vereiste een sterk geplande, gecoördineerde en gechoreografeerde inspanning om meerdere bouwactiviteiten over de lengte van de brug mogelijk te maken. Bij voorbeeld, terwijl pontons O en P werden samengevoegd, werden dwarsbalken en kolommen op pontons S en T gegoten en werden liggers ook geplaatst op pontons U en V. Deze orkestratie van bouwactiviteiten vereiste een zorgvuldige coördinatie tussen de aannemer, de scheepsarchitect en de bouwkundige ingenieur.

volgens de criteria van het project-vrijboord moest het verschil in vrijboord tussen de tegenoverliggende zijden van de pontons en over de lengte van de pontons over een afstand van 360 voet steeds minder dan 2 inch zijn tijdens de bouw. Meer dan 1.500 unieke bouwstappen werden geanalyseerd als onderdeel van het bouwproces om ervoor te zorgen dat vrijboord en stresscriteria tijdens de bouw werden gehandhaafd. Soms, geanalyseerd belastingen overschreden contract vrijboord eisen, en pontons werden pre-ballast voor 50 procent van de out-of-balance constructie belasting te blijven binnen het project vrijboord toleranties.

Figuur 6

het plaatsen van beton van de hoofdlijn naar het BCD-vlot. Met dank aan KGM.

een analytisch model van de drijvende brug met commercieel beschikbare software voor constructietechniek werd ontwikkeld om de constructieanalyse uit te voeren. Voor verticale en torsiebelasting werd de drijvende brug geanalyseerd als een continue balk op een elastische fundering met behulp van roll -, pitch-en verticale steunveren langs de lengteas van de brug om de stijfheid van de fundering weer te geven, in dit geval gebaseerd op de dichtheid van water. Als de brug wordt gebouwd, heeft het middelpunt van de massa de neiging om te groeien in hoogte als ballast wordt verwijderd van binnen de pontons en de verhoogde structuur gebouwd boven. Aangezien de rolstijfheid van een ponton een functie is van zowel het watervlak als het massacenter, werden de funderingsveren tijdens het gefaseerde bouwproces bijgewerkt. Het construction staging model stress output werd gebruikt om drijvende brug spanningen te controleren voor elk van de 1500 bouwstappen geanalyseerd.

de input voor de analyse van de bouwfase vereiste gedetailleerde laadgegevens van de aannemer en de marinearchitect. In de eerste plaats werden de werkzaamheden voor elke bouwstap door de aannemer ontwikkeld en gedefinieerd. Deze stappen werden vervolgens geanalyseerd door de marinearchitect die een ballastaanpassingsplan ontwikkelde om de bouwlasten binnen de contractvrijboord-eisen te balanceren. Bijvoorbeeld, wanneer een reeks kolommen of dwarsbalk werden gegoten, was een overeenkomstige activiteit om een evenredige hoeveelheid waterballast te verwijderen nodig om de brug trim te houden. Zodra de bouwactiviteiten en ballastvereisten waren gedefinieerd, gebruikte de bouwkundig ingenieur het structurele model om de spanningen in de pontons en de verhoogde structuur te controleren.

pontons B-D verhoogde Constructieconstructie

Pontonconstructie en verhoogde constructieconstructie vorderden zowel aan de oost-als westzijde van de brug. De laatste drie pontons, pontons B tot en met D, werden geplaatst in juli 2015, waarmee de assemblage van de gehele pontonstring werd voltooid. Een van de grootste uitdagingen van het drijvende brugproject was het vinden van een manier om voertuigen toegang te bieden en te onderhouden voor materialen van land tot de brug. Het doel van de aannemer was om van een ‘marien project een landproject’te maken. Bijvoorbeeld, de mogelijkheid om betonnen vrachtwagens te rijden naar een stortplaats versus het hebben van een barge geladen met betonnen vrachtwagens is een veel efficiënter en zuiniger middel van het leveren van beton.

de oostkant van de drijvende brug was toegankelijker dan de westkant vanwege de nabijheid van de kust. Een tijdelijke brug en verschillende binnenschepen werden aan elkaar gekoppeld om in de beginfase een toegangsschraag te vormen om het meest oostelijke ponton, ponton W, te verbinden met het land. Zodra de oostelijke vaste naderingsstructuren en transitie overspanningen waren verbonden, verschoof de toegang van de Schraag naar de voltooide rijweg aan de east end. Aan de westkant van de brug was ponton A, dat verder van de kust ligt dan ponton W, niet gemakkelijk bereikbaar vanaf het land. Om ‘land access’ te bereiken voor het westelijke deel van de brug, werd een drie ponton string, bestaande uit pontons B, C en D (bekend als de “BCD raft”), gebouwd en vervolgens afgemeerd langs pontons R, S en T aan de oostkant van de brug. De bovenbouw werd gebouwd op pontons B, C en D terwijl het tijdelijk op deze locatie afgemeerd was. Naast een verbeterde toegang, konden alle bouwactiviteiten tegelijkertijd plaatsvinden.

Figuur 7

toegang van Land tot water Schraag.

een reeks van 8 voet-diameter Yokohama – type maritieme spatborden, bestaande paaltjes, en afmeerlijnen werden gebruikt om het BCD-vlot aan de hoofdstring te bevestigen. Een kleine oprit tussen de twee structuren werd gebouwd voor toegang. Zodra het vlot afgemeerd was, konden bouwvoertuigen en bemanningen direct van het land op het vlot rijden. Betonnen gieten voor de westelijke hoogbouw op BCD vlot werden gedaan door staging pomp en betonnen vrachtwagens op de oostelijke hoogbouw gelegen op pontons R, S en T. kolommen en dwarsbalken werden gegoten door het drijven pomp vrachtwagens en betonnen vrachtwagens van de kust direct op het BCD vlot. De dekken werden gegoten met een 61-meter pump truck geënsceneerd op de mainline opbouw. Een 100 meter lange tremie-buisverlenging werd aangesloten op het uiteinde van de pompvrachtwagen en in de lucht ondersteund door een 400 tons kraan. De bouw van de BCD raft verhoogde structuur werd voltooid in juli 2015. Het hele vlot werd als een enkele eenheid, als een groot 1000 voet lang schip, naar de westkant van de brug geduwd, waar het werd verbonden met ponton E en uiteindelijk het meest westelijke ponton A.

de grote opening van de nieuwe SR 520 Evergreen Point Floating Bridge was een historische gebeurtenis bijgewoond door meer dan 50.000 mensen op 2 en 3 April 2016. De brug werd officieel geopend voor het verkeer op 11 April 2016. Momenteel is de oude SR520 drijvende brug ontmanteld en wordt hij uit het meer gehaald. De oude pontons zijn verkocht en zullen wereldwijd worden hergebruikt voor havenuitbreiding, zeeafslagfaciliteiten, jachthavens, een offshore drijvend podium en golfbrekerbouwprojecten.▪

Fun Fact

de brug werd officieel erkend in April 2016 door het Guinness World Records als de langste drijvende brug ter wereld.

projectteam

eigenaar en Pontonontwerper: Washington Department of Transportation

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

Designer / Builder: KGM, een gemeenschappelijke onderneming bestaande uit Kiewit, Omaha, Nebraska; General Construction Company, Federal Way, WA, and Manson Construction Co., Seattle, WA

Naval Architect: Elliot Bay Design Group

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.