construcția celui mai lung pod plutitor din lume

noul pod plutitor Evergreen Point, care poartă traseul de Stat 520 (SR 520), este cel mai lung pod plutitor din lume, care se întinde pe 7.708, 5 picioare peste Lacul Washington din Seattle, Washington. Deschis traficului în aprilie 2016, Podul înlocuiește podul plutitor SR 520 anterior, care a fost finalizat în 1963 și ajunsese la sfârșitul duratei sale de viață utile. Noul pod a fost construit în loc, adiacent și chiar la nord de vechiul pod. Construcția podului a necesitat un proces foarte coordonat pentru a se asigura că bordul liber al pontonului și tensiunile de beton din pontoane au fost menținute în limite acceptabile pe tot parcursul construcției.

Figura 1

vedere aeriană a traseului de Stat (SR) 520 Evergreen punct pod plutitor suprastructură înaltă creștere în construcție.

poduri plutitoare din statul Washington

podurile plutitoare au fost o parte importantă a infrastructurii Statului Washington din 1940, când primul pod plutitor a fost construit peste Lacul Washington. Washington găzduiește în prezent patru dintre cele mai lungi cinci poduri plutitoare din lume; Podul William A. Bugge care traversează Canalul Hood (6.521 picioare) și trei poduri care traversează lacul Washington: Lacey V. Murrow i-90 bridge (6.620 picioare), Homer M. Hadley i-90 bridge (5.811 picioare) și noul pod plutitor SR 520 (7.708, 5 picioare). Al patrulea cel mai lung pod plutitor este Podul portului Demerara (6.074 picioare) în Georgetown, Guyana.

podul plutitor original peste Lacul Washington a fost ideea lui Homer M. Hadley, un inginer Seattle la începutul secolului 20 și omonim al unuia dintre cele două poduri I-90. Marea sa schemă a unui pod plutitor de ponton din beton peste Lacul Washington se spune că a provenit din experiența sa de proiectare a barjelor în timpul Primului Război Mondial.din cauza adâncimii lacului Washington, a peste 200 de picioare în unele locații și a solurilor foarte moi constând din depozite groase de cenușă vulcanică, podurile tradiționale s-au dovedit prea costisitoare pentru a fi construite.

configurația podului

noul pod plutitor SR520 este unic prin faptul că întregul drum este ridicat deasupra pontoanelor pe toată lungimea podului. Alte poduri plutitoare din Lacul Washington utilizează puntea superioară a pontonului ca suprafață de conducere pentru majoritatea lungimii. Beneficiul carosabilului ridicat este de două ori. În primul rând, păstrează vehiculele deasupra spray-ului și stropirii valurilor lacului care apar în timpul evenimentelor mari de furtună. În al doilea rând, oferă un coridor de întreținere sub carosabilul ridicat, care permite accesul personalului de întreținere la pontoane.

podul are în prezent șase benzi de vehicule și o pistă de biciclete și pietoni lată de 14 metri pe partea de Nord. De asemenea, a fost pre-proiectat pentru lărgirea viitoare, care ar permite adăugarea a două linii de tren ușor în centru.

Figura 2

elevația podului plutitor.

o placă prefabricată din beton, segmentată, suprastructură cu nervuri post-tensionată în două direcții, denumită „înălțime mică”, alcătuiește Centrul de 5.580 de picioare al structurii ridicate. La capetele estice și vestice ale podului plutitor, structura ridicată trece în sus pentru a asigura autorizații de navigație acceptabile la structurile de apropiere. Această porțiune a structurii ridicate este denumită „înălțime” și este compusă din Grinzi prefabricate precomprimate cu o punte turnată în loc susținută pe traverse și coloane turnate în loc. Podul plutitor este flancat de o lungime de 190 de picioare din oțel i-grindă deschideri de tranziție care conectează structura plutitoare la structurile terestre fixe. Intervalele de tranziție și conexiunile lor sunt concepute pentru a găzdui toate cele șase grade de mișcare diferențială care pot apărea între podul plutitor și abordările fixe.

pontoane și balast

coloana vertebrală și porțiunea plutitoare a podului sunt pontoanele în sine, structuri celulare din beton. Au fost construite în afara lacului în Tacoma, WA și Aberdeen, WA și remorcate la Lacul Washington pentru asamblare. Un total de 77 de pontoane din beton sunt unite pentru a finaliza podul plutitor. Există trei tipuri de pontoane: două pontoane încrucișate, care sunt adăugate la capetele podului pentru stabilitate și flotabilitate suplimentară; 21 pontoane longitudinale, care alcătuiesc coloana vertebrală a podului; și 44 pontoane suplimentare de stabilitate (SSPs), care sunt post-tensionate la pontoanele longitudinale pentru a oferi stabilitate și flotabilitate suplimentară. Fiecare ponton longitudinal are 360 de picioare lungime pe 75 de picioare lățime și aproximativ 28 de picioare adâncime. Odată balastate până la designul lor ‘bord liber’ de 7 picioare, pontoanele pescuiesc 21 de picioare de apă. Lățimea pontoanelor a fost limitată de deschiderea clară de 80 de picioare a Hiram M. Chittenden se blochează în Ballard, WA, prin care pontoanele trebuie să treacă la sfârșitul călătoriei lor oceanice pe coasta Washingtonului de la Aberdeen.

Figura 3

secțiunea transversală a podului plutitor.

podul plutitor este în esență o structură plutitoare ancorată permanent, care este susținută lateral în direcția longitudinală și în direcțiile transversale de cabluri de ancorare cu diametrul de 3,125 inci. Există un total de 50 de cabluri de ancorare transversale distanțate aproximativ la fiecare 360 de picioare și opt Cabluri de ancorare longitudinale care sunt conectate lângă ambele capete ale podului. Cablurile de ancorare se extind până la 800 de picioare și sunt fixate pe structuri de ancorare special construite în partea de jos a lacului. Cablurile de ancorare au 60 de tone de pre-tensiune pentru a le spori rigiditatea.

balastul este o componentă critică a podului plutitor care a permis antreprenorului să păstreze ornamentele pontoanelor sau să ridice și să coboare pontoanele după cum este necesar în diferite etape de construcție. Balastul de apă, care poate fi ușor pompat în și din pontoane, a fost folosit ca balast temporar în timpul construcției. Când pontoanele sunt reunite pentru îmbinare, pontoanele adiacente sunt balastate la o jumătate de centimetru unul de celălalt. O serie de berbeci și trolii sunt folosite pentru a trage pontoanele împreună și pentru a alinia tastele de forfecare, astfel încât să poată fi instalate tije post-tensionare cu diametrul mare de 20 de picioare cu diametrul de 3,5 inci, cunoscute și sub numele de șuruburi. Există un total de 80 de șuruburi distribuite uniform în jurul perimetrului la fiecare îmbinare longitudinală. De asemenea, balastul trebuie îndepărtat continuu în timpul construcției structurii ridicate pentru a menține pontoanele tăiate în limitele toleranțelor admisibile, evitând în același timp tensiunile blocate fie în pontoane, fie în structura ridicată. La sfârșitul construcției podului plutitor, tot balastul de apă a fost îndepărtat și înlocuit cu balast permanent de pietriș. Trebuie remarcat faptul că podul a fost proiectat astfel încât să fie disponibilă o cantitate suficientă de balast permanent de rezervă pentru o extindere viitoare pentru a găzdui calea ferată ușoară. Configurația lărgită ar utiliza flotabilitatea din balastul de rezervă și ar necesita adăugarea a 26 de ssp-uri suplimentare de-a lungul lungimii podului pentru a compensa greutatea suplimentară.

Figura 4

vedere în Plan a pontoanelor.

filosofia proiectării podurilor plutitoare

spre deosebire de podurile tradiționale terestre din statul Washington, care sunt de obicei controlate de sarcini seismice, podurile plutitoare sunt guvernate de forțele vântului și valurilor. Podul plutitor a fost proiectat pentru a rezista la o furtună de 100 de ani, definită ca o furtună cu vânturi de 98 mph și valuri de 6 picioare. Pontoanele, care sunt structuri complet post-tensionate, sunt proiectate pentru tensiune zero în pontoane în condiții de serviciu, cu criterii riguroase de control al fisurilor pentru combinații extreme de încărcare. La evenimentul extrem de 100 de ani, armarea corpului pontonului este concepută pentru a rămâne bine în intervalul elastic. Structura ridicată a fost proiectată pentru a găzdui devierile impuse de pontoane și accelerațiile asociate cu evenimentul de furtună de 100 de ani.

Figura 5

vedere aeriană a podului principal și a pontonului de plută BCD.

organizarea și analiza construcției

asamblarea podului plutitor a necesitat un efort foarte planificat, coordonat și coregrafiat pentru a permite mai multe activități de construcție de-a lungul lungimii podului. De exemplu, în timp ce pontoanele O și P erau unite, grinzile transversale și coloanele erau turnate pe pontoanele S și T, iar grinzile erau așezate și pe pontoanele U și V. Această orchestrare a activităților de construcție a necesitat o coordonare atentă între contractant, arhitectul naval al proiectului și inginerul structural al proiectului.

criteriile de bord liber ale proiectului cereau ca diferența de bord liber între laturile opuse ale pontoanelor și de-a lungul lungimii pontoanelor pe o distanță de 360 de picioare, să fie mai mică de 2 inci în orice moment în timpul construcției. Peste 1.500 de etape unice de construcție au fost analizate ca parte a procesului de montare a construcției pentru a se asigura că criteriile de bord liber și de stres au fost menținute pe tot parcursul construcției. Uneori, încărcările analizate au depășit cerințele contractuale de bord liber, iar pontoanele au fost pre-balastate pentru 50% din sarcina de construcție în afara echilibrului pentru a rămâne în toleranțele de bord liber ale proiectului.

Figura 6

plasarea betonului de la linia principală la pluta BCD. Prin amabilitatea KGM.

un model analitic al podului plutitor folosind software de inginerie structurală Disponibil în comerț a fost dezvoltat pentru a efectua analiza stadiului construcției. Pentru încărcarea verticală și torsională, podul plutitor a fost analizat ca un fascicul continuu pe o fundație elastică folosind arcuri de ruliu, pas și suport vertical situate de-a lungul axei longitudinale a podului pentru a reprezenta rigiditatea fundației, în acest caz pe baza densității apei. Pe măsură ce podul este construit, Centrul de masă tinde să crească în înălțime, pe măsură ce balastul este îndepărtat din interiorul pontoanelor și structura ridicată construită deasupra. Deoarece rigiditatea ruloului unui Ponton este o funcție atât a zonei planului de apă, cât și a Centrului de masă, izvoarele de fundație au fost actualizate pe tot parcursul procesului de construcție etapizat. Producția de stres a modelului de montare a construcției a fost utilizată pentru a verifica tensiunile podului plutitor pentru fiecare dintre cele 1500 de etape de construcție analizate.

intrarea pentru analiza stadiului construcției a necesitat date detaliate de încărcare de la contractant și arhitectul naval. În primul rând, activitățile de lucru pentru fiecare etapă de construcție au fost dezvoltate și definite de contractant. Acești pași au fost apoi analizați de arhitectul naval care a dezvoltat un plan de ajustare a balastului pentru a echilibra sarcinile de construcție în cadrul cerințelor contractuale de bord liber. De exemplu, atunci când s-au turnat o serie de coloane sau traversă, a fost necesară o activitate corespunzătoare pentru a îndepărta o cantitate proporțională de balast de apă pentru a menține garnitura podului. Odată definite activitățile de construcție și cerințele de balastare, inginerul structural a folosit modelul structural pentru a verifica tensiunile din pontoane și structura ridicată.

pontoane B-D construcția structurii ridicate

asamblarea pontonului și construcția structurii ridicate au progresat atât de la capetele estice, cât și de vest ale podului. Ultimele trei pontoane, pontoanele de la B la D, au fost stabilite în iulie 2015, care a finalizat asamblarea întregului șir de pontoane. Una dintre cele mai mari provocări cu care s-a confruntat proiectul podului plutitor a fost găsirea unei modalități de a oferi și menține accesul vehiculelor pentru materiale de la uscat la pod. Scopul contractantului a fost de a transforma un proiect marin într-un proiect terestru. De exemplu, capacitatea de a conduce camioane de beton într-o locație de turnare față de necesitatea de a trage o barjă încărcată cu camioane de beton este un mijloc mult mai eficient și mai economic de livrare a betonului.

capătul estic al podului plutitor era mai accesibil decât capătul vestic datorită apropierii sale de țărm. Un pod temporar și mai multe barje au fost legate pentru a forma un picior de acces în primele etape pentru a conecta cel mai estic ponton, Ponton W, la uscat. Odată ce structurile de apropiere fixe spre est și deschiderile de tranziție au fost conectate, accesul s-a mutat de la picior la carosabilul terminat la capătul estic. La capătul vestic al podului, pontonul A, care este situat mai departe de țărm decât pontonul W, nu era ușor accesibil de pe uscat. Pentru a realiza ” accesul terestru „pentru porțiunea de vest a podului, a trei pontoane șir, format din pontoane B, C, și D (cunoscut sub numele de” pluta BCD”), a fost construit și apoi ancorat alături de pontoane R, S, și T la capătul estic al podului. Suprastructura a fost construită pe pontoanele B, C și D în timp ce a fost ancorată temporar în această locație. Pe lângă accesul îmbunătățit, acest lucru a permis ca toate activitățile de construcție să aibă loc simultan.

Figura 7

traversă de acces la apă.

o serie de aripi marine de tip Yokohama cu diametrul de 8 picioare, borne existente și linii de ancorare au fost utilizate pentru a fixa pluta BCD pe șirul principal. O mică rampă între cele două structuri a fost construită pentru acces. Odată ce pluta a fost ancorată, vehiculele de construcție și echipajele au putut conduce direct de pe uscat pe plută. Turnurile de beton pentru structura înălțată de Vest pe pluta BCD au fost realizate prin montarea pompelor și a camioanelor de beton pe porțiunea înaltă de Est situată pe pontoanele R, S și T. coloanele și traversele au fost turnate prin conducerea camioanelor cu pompe și a camioanelor de beton de pe țărm direct pe pluta BCD. Punțile au fost turnate cu un camion cu pompă de 61 de metri montat pe suprastructura principală. O extensie de țeavă tremie lungă de 100 de picioare a fost conectată la capătul descărcării camionului pompei și susținută în aer de o macara de 400 de tone. Construcția structurii crescute a pluta BCD a fost finalizată în iulie 2015. Întreaga plută a fost împinsă ca o singură unitate, ca o navă mare de 1.000 de picioare, până la capătul vestic al podului, unde a fost alăturată pontonului E și, în cele din urmă, celui mai vestic Ponton A.

marea deschidere a noului pod plutitor SR 520 Evergreen Point a fost un eveniment istoric la care au participat peste 50.000 de oameni pe 2 și 3 aprilie 2016. Podul a fost deschis oficial traficului de vehicule pe 11 aprilie 2016. În prezent, vechiul pod plutitor SR520 a fost dezafectat și este scos din lac. Vechile pontoane au fost vândute și vor fi refolosite și reutilizate la nivel global pentru extinderea porturilor, facilități de descărcare marină, porturi de agrement, o etapă plutitoare în larg și proiecte de construcție a digurilor.Podul a fost recunoscut oficial în aprilie 2016 de Guinness World Records ca fiind cel mai lung pod plutitor din lume.

echipa de proiect

proprietar și proiectant Ponton: Departamentul de transport din Washington

proiectant principal și ingineri civili/structurali: Kpff Consulting Engineers, Seattle, WA și BergerABAM, Federal Way, WA

Designer/constructor: KGM, o societate mixtă care cuprinde Kiewit, Omaha, Nebraska; General Construction Company, Federal Way, WA și Manson Construction Co., Seattle, WA

arhitect Naval: Elliot Bay Design Group

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.