杭州湾跨海大桥设计创新
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1)水中区引桥均采用钢管桩基础,钢管桩总计5474根,总用钢量约37 万吨,采用大型船机施工和GPS(RTK)测量定位; 2)除少量高墩外,水中区引桥均采用预制桥墩,预制墩共计474个, 混凝土总量约6万立方米,最大吊重440t; 3)水中区引桥采用跨度为70m的预应力混凝土箱梁,整孔预制,单片 梁重2200t,共540片,共计混凝土44.8万立方米,采用运架一体船 运输和吊装; 4)南岸滩涂区引桥采用钻孔桩基础,长栈桥法施工。上部结构采用跨 度50m预应力混凝土箱梁,共26联,404片,共计混凝土23.8万立方 米,单片梁重1430t,采用整孔预制、梁上运输和架桥机架梁的方案; 5)北岸滩涂区较短,采用钻孔桩基础,栈桥法施工。上部结构采用移 动模架原位制梁和悬臂现浇两种工法施工: 6)南、北航道桥均为钢箱梁斜拉桥,采用大直径钻孔桩基础,海上搭 建平台施工。航道桥的主塔和墩身均为现浇施工; 7)对海上各类混凝土结构和钢结构,特别是处于浪溅区和水位变动区 的结构,进行了专门的防腐蚀设计,以确保结构的设计使用寿命。
防风( 减风) 设计创新 增设风障是当前国外桥梁工程中最为有效的技术措施。 借助风洞试验和数值风洞分析技术,研究了不同断面形 式和透风率的风障对桥面减风效果的影响。推荐的减风 方案为:在大桥全线将护栏由原设计高1. 25m 加至1. 5m; 主桥与高墩区在护栏上另加设1. 5m 高的弧形风障( 总高 3m) ,同时在里程桩号K50 + 249. 000 ~ K51 + 579. 000( 北航道桥北引桥高墩区起点) 的区域再加设1. 5m 高风障;南、北航道桥桥塔两侧区域考虑局部增加风 障的高度( 总高4. 2m) ;无风障区与有风障区、高风障区 与低风障区采用逐渐过渡的方式。
风对桥面行车安全影响 当汽车在桥面上行驶时,考虑到风力、惯 性力、重力等共同作用,汽车可能出现以 下状态:①弯道中侧风作用下汽车行驶极限; ②弯道中侧风作用下汽车侧向倾翻;③上坡 道迎风作用下汽车行驶极限;④下坡道背风 作用下汽车驻坡制动极限;⑤侧风作用下汽 车转向稳定性。其中,车辆侧风效应是需 要重点关注解决的问题。
面对严峻的海洋环境条件及高达250 万m2 的混凝土用量,如何实现 大桥混凝土工程的耐久性,确保100 年设计使用寿命,是迫切需要解 决的技术难题之一。为解决混凝土结构耐久性的两个基本问题,从整 体结构的角度出发,系统地提出了以下措施 1)基本措施限制氯离子扩散系数和设置合理的钢筋保护层,采用以氯 离子扩散系数为控制参数的海工耐久混凝土 2)附加措施根据不同的情况和环境研究采用不同的防腐措施,针对性 地引进国际先进的防腐技术和工艺,以降低氯离子扩散速度, 3) 监测措施根据环境特征和大桥的耐久性要求,引进国外预埋式耐久 性监测系统,用于长期动态获取耐久性参数,掌握大桥混凝土结构脱 钝前锋面的发展进程,验证混凝土结构耐久性防护措施的有效性。 4) 验证措施通过引入与研究对象具有相似环境条件且具有一定服役年 限的第三方参照物,以解决室内试验环境与现场实际环境之间的相似 性问题。
根据上文的论述,结合杭州湾建设的经验和过程,大桥 的总体设计原则可以总结如下: 1)全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针, 充分吸取世界范围内建桥的新理论、新材料、新工艺和 先进经验,做到因地制宜。 2)将大型化、工厂化、标准化的预制装配方案作为研 究、确定杭州湾跨海大桥桥型方案的指导思想,有针对 性地开发或引进海上作业的大型起吊及安装设备。 3)重视景观设计,力求造型美观,总体上与周围环境 协调。同时充分重视水环境和自然景观的保护。 4)针对杭州湾的特点,充分重视施工方案研究和施工 组织设计,贯彻“施工决定设计”的理念
杭州湾气候环境特点 杭州湾跨海大桥交通量大,行驶车型复杂,有 32km 完全暴露在海洋环境之中,影响营运安全的 气象因素主要有风、雨、雾、冰和雪等。杭州湾地 处北亚热带南缘,属东亚季风区,冬夏季风交替显 著。冬季风向集中于西北方位,春夏季风向集中于 东南方位。平均最大风速为17. 7 ~ 22. 6m / s,极 大风速为31. 9 ~32. 2m / s,台风平均每年2 ~ 3 次。 根据分析,灾害天气对海上桥梁交通的影响远比陆 地严重,其中大风的影响最为严重。因此,风影响 成为大桥运行安全管理中首要应对的难题。
杨俊峰 2012级道桥学硕班 2012.12.04
Ⅰ概述 Ⅱ世界跨海长桥建设概况 Ⅲ杭州湾跨海大桥设计原则和总体方案 Ⅳ杭州湾跨海大桥防风设计创新 Ⅴ杭州湾跨海大桥防腐蚀设计创新 Ⅵ总结
杭州湾跨海大桥是国道主干线——同三线(黑 龙江省同江市至海南省三业市)跨越杭州湾 的通道,大桥位于钱塘江入海的河口海湾, 海湾北面为浙江省杭嘉湖平原和我国的经 济中心上海市,南面为姚北平原和我国东 南沿海重要港口城市宁波。大桥北起嘉兴 海盐郑家埭,跨越宽阔的杭州湾海域后止 于宁波市慈溪水路湾,全长36km。