04青岛海湾大桥设计关键技术汇报-王麒

2010/11/4介绍人：王麒北方海域第一座超大型跨海大桥青岛海湾大桥设计关键技术二○一○年十一月2010/11/4汇报内容一、项目概况二、主要技术标准三、结构方案四、工程特点五、设计创新六、结束语2010/11/4一、项目概况2010/11/4一、项目概况青岛海湾大桥是国家高速公路网青岛到兰州高速公路的起点段，是山东省“五纵四横一环”公路网上框架的重要组成部分，是青岛市规划的胶州湾东西两岸跨海通道“一路、一桥、一隧”中的“一桥”。青岛红岛黄岛2010/11/4青岛海湾大桥沧口航道红岛航道李村河互通红岛互通大沽河航道红岛连接线青岛红岛黄岛胶州湾一、项目概况青岛海湾大桥主线全长28.047公里，其中跨海大桥25.171公里，青岛侧接线749米、黄岛侧接线827米、红岛连接线长1.3公里。2010/11/4青岛海湾大桥沧口航道红岛航道李村河互通红岛互通大沽河航道红岛连接线青岛红岛黄岛胶州湾一、项目概况主要建设内容：沧口航道桥、红岛航道桥、大沽河航道桥、海上非通航孔桥和陆上引桥，红岛、黄岛和青岛岸接线工程，红岛互通立交、李村河互通立交工程及交通工程。2010/11/4青岛海湾大桥沧口航道红岛航道李村河互通红岛互通大沽河航道红岛连接线青岛红岛黄岛胶州湾一、项目概况青岛海湾大桥于2005年3月获得国家发改委核准同意建设，并授权青岛市发改委2005年9月批准了主线工程的初步设计。本工程将于2010年建成。工程概算投资90.4亿元。2010/11/4二、主要技术标准2010/11/4主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量航空限高主线：双向六车道城市快速路兼高速公路红岛连接线：双向四车道城市Ⅰ级主干路船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量100年主要技术标准航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量城—A级公路—Ⅰ级主要技术标准航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主体工程：35m红岛连接线：23.5m主要技术标准航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/43×375752%路肩带或护栏带车停急紧行车带带缘路75325带隔分央中路缘带带车行紧急停车带2%3500753×375325栏护或带肩路75护护栏栏5050200主体工程标准横断面主要技术标准二、主要技术标准2010/11/4路肩带或护栏2%带车停急紧行车带2X37527550带缘路50路缘带带车行紧急停车带栏护或带肩路2%2X37550275245050中央分隔带200红岛连接线道路标准横断面主要技术标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主要技术标准使用阶段设计重现期100年施工阶段设计重现期20年航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主要技术标准300年一遇航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主要技术标准Ⅵ度航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主要技术标准沧口航道190×40.5m红岛航道85×15m大沽河航道190×48.5m航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主要技术标准沧口航道桥120m红岛航道桥150m航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准2010/11/4道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量船舶撞击力标准主要技术标准沧口航道20.8MN红岛航道4.2MN大沽河航道20.8MN非通航孔桥1.2MN航空限高二、主要技术标准2010/11/4三、结构方案2010/11/4沧口航道桥红岛航道桥大沽河航道桥非通航孔桥互通立交三、结构方案2010/11/4双塔钢箱梁斜拉桥方案桥跨布置：80＋90＋260＋90＋80＝600m两幅桥分离的结构形式五跨连续半漂浮体系3.5m高扁平钢箱梁稀索体系交叉式锚固混凝土索塔2.5m钻孔灌注桩三、结构方案2010/11/4沧口航道桥红岛航道桥大沽河航道桥非通航孔桥互通立交三、结构方案2010/11/4独塔钢箱梁斜拉桥方案120＋120＝240m两幅桥分离的结构形式两跨连续半漂浮体系3.2m高扁平钢箱梁稀索体系销接式锚固混凝土索塔2.5m钻孔灌注桩三、结构方案2010/11/4沧口航道桥红岛航道桥大沽河航道桥非通航孔桥互通立交三、结构方案2010/11/4独塔自锚式悬索桥方案80＋190＋260+80＝610m四跨连续半漂浮体系分离式双箱＋连接箱梁高3.6m，主缆锚固区8m主跨矢跨比1:12.53,边跨1:18主缆PPWS平行钢丝吊索混凝土索塔2.5m钻孔灌注桩三、结构方案2010/11/4沧口航道桥红岛航道桥大沽河航道桥非通航孔桥互通立交三、结构方案2010/11/4岸上和近岸区50m跨√现浇箱梁海中60m跨√整孔吊装方案互通立交，跨径18～50m√现浇箱梁三、结构方案2010/11/4三、结构方案60m整孔吊装箱梁横移，吊装重量2000吨。2010/11/4沧口航道桥红岛航道桥大沽河航道桥非通航孔桥互通立交三、结构方案2010/11/4李村河互通立交三、结构方案李村河互通立交：定向匝道＋部分苜蓿叶型互通式立体交叉2010/11/4红岛互通立交三、结构方案红岛互通立交：定向匝道互通式立体交叉2010/11/4四、工程特点2010/11/41、建设条件特点主要灾害性天气：大风和大雾设计风速：34.8m/s流速：流速约1.5m/s水深：平均2m（最大7m)，西侧5km滩涂2010/11/4工程海冰设计参数胶州湾一般年份12月下旬开始结冰，2月中旬消失，冰期在60天左右。工程区域重现期极值冰厚（cm）20年50年100年大沽河口附近海区（I）14.1121.6327.60沿岸区域（II）12.1919.3625.15较深槽区域（III）7.9514.1519.34海冰1、建设条件特点四、工程特点2010/11/4水流、波浪较小，施工方便水深浅，但不利于大型船机设备冬季大风，影响工期冬季低温，影响混凝土浇筑质量桥位无大型临时码头施工场地小航空限高2、施工特点四、工程特点2010/11/4五、设计关键技术2010/11/41、耐久性设计2、海冰压力研究3、钢箱梁大节段吊装施工4、自锚式悬索桥主缆锚固构造5、自锚式悬索桥结构分析研究6、斜拉桥拉索断裂效应研究五、设计关键技术2010/11/4耐久性设计概述青岛海湾大桥位于胶州湾北部，处于北方寒冷海域，不仅海水和大气环境腐蚀严重，而且冻融循环作用对混凝土力学性能影响显著。青岛海湾大桥设计过程中，在总结已往跨海大桥的实际经验基础上，吸取经验教训，去粗取精，采用国内外最新防腐技术成果，依据最新耐久性设计规范和设计指南，并进行了大量的科学研究试验，提出了创新的耐久性设计方案，并运用到了桥梁设计之中。五、设计关键技术2010/11/4环境分区+1.96-2.16+5.91-0.99-3.16水下区水位变动区浪溅区大气区五、设计关键技术2010/11/4混凝土结构耐久性设计根本措施补充措施辅助措施高性能砼主桥承台外加电流阴极防护主桥塔、墩身严酷区表面防护引桥严酷区表面防护引桥砼湿接头表面防护桩基钢护筒预应力塑料波纹管及真空压浆钢结构预埋件特殊处理透水模板布＋＋五、设计关键技术2010/11/4高性能混凝土区段构件类型最低砼强度等级抗冻性能抗氯离子渗透性能耐久性指数DF（％）Cl-扩散系数10-12m2/s（28d）海上段（现浇含滩涂）桩C35水下7承台Ca35704墩柱Ca40704箱梁C50704桥塔Ca50704C50-----4防撞墙C40704陆上段桩C35水下-----7承台C35-----4墩柱C40-----4箱梁C50704防撞墙C40704五、设计关键技术2010/11/4混凝土保护层厚度结构类别部位保护层厚度(mm)区域箱梁预应力钢绞线70外侧钢筋40内侧钢筋40墩身钢筋75海中50陆地承台钢筋90海中60陆地钻孔桩钢筋75提高混凝土中钢筋的保护层厚度。五、设计关键技术2010/11/4钢结构耐久性设计按照标准金属材料在青岛地区的腐蚀速度等级，青岛海湾大桥大气环境的腐蚀严酷性等级属于4级，属腐蚀严重等级。钢构件依据所处的结构部位及使用环境条件，采取了涂层防护等不同防护措施。五、设计关键技术2010/11/4钢箱梁防护方案部位涂装用料道数厚度钢箱梁外表面二次表处喷砂清洁度Sa3.0级、粗糙度Rz60~100μm大功率二次雾化电弧喷锌铝120μm环氧低粘度封闭漆1道30μm环氧云铁中间漆2道2×50μm氟碳树脂面漆2道2×30μm钢箱梁内部（布置除湿装置，湿度小于45%）二次表处喷砂清洁度Sa2.5级、粗糙度Rz40~80μm环氧富锌底漆2道80μm环氧厚浆漆1道100μmU肋内部二次表处喷砂清洁度Sa2.5级、粗糙度Rz20μm无机硅酸盐车间底漆1道20μm五、设计关键技术2010/11/4缆索防护方案斜拉桥拉索、悬索桥吊杆采用双层PE护套的平行钢丝成品产品。悬索桥主缆采用镀锌钢丝缠绕+涂层+防护套防蚀体系。外漏锚头设置保护罩，内注油脂封闭及保护。五、设计关键技术2010/11/4耐久性设计结语青岛海湾大桥耐久性设计采用了国内外最新防腐技术成果，是一个创新的耐久性设计。设计伊始就非常重视结构耐久性，耐久性设计方案融入到了桥梁设计之中。青岛海湾大桥是我国北方寒冷海域第一座超大型海上桥梁集群工程，相关耐久性设计将为我国北方地区桥梁设计提供参考。五、设计关键技术2010/11/41、耐久性设计2、海冰压力研究3、钢箱梁大节段吊装施工4、自锚式悬索桥主缆锚固构造5、自锚式悬索桥结构分析研究6、斜拉桥拉索断裂效应研究五、设计关键技术2010/11/4青岛海湾大桥处于胶州湾顶浅水区，冬季经常发生结冰情况，历史上发生过多次严重的冰情，海冰是大桥的主要环境因子和主要荷载之一。这是以往跨海桥梁所没有遇到的建设条件，是本项目设计中需认真研究的一个重要课题。青岛海湾大桥海冰环境五、设计关键技术2010/11/4目前胶州湾海域仅有少量的海冰实测数据，不能满足工程设计需要，因此，只能通过由日平均气温计算海冰冻冰度日和融冰度日，从而推算历年平整冰冰厚的方法，再采用PⅢ型概率分布确定海冰不同重现期的设计厚度。根据工程设计冰温和平整冰盐水体积等参数计算了海冰的抗压强度和剪切强度等力学参数。海冰设计要素五、设计关键技术2010/11/4由于青岛海湾大桥工程海区的流速较小，波浪作用程度较弱，作用在大桥桥墩上的冰荷载主要就是大面积冰场运动时产生的静冰压力。青岛海湾大桥包含3座通航孔桥，其余均为