舟山西堠门大桥介绍

汇报人：指导老师：创新技术分析汇报舟山西堠门大桥技术创新理念桥梁背景设计特点总体布局构思景观要求考虑目录技术创新理念设计特点总体布局构思景观要求考虑桥梁背景目录岑港大桥响礁门大桥桃夭门大桥一桥梁背景西堠门大桥金塘大桥舟山大陆连岛工程2001年2003年2004年2008年2009年一桥梁背景世界上首次采用了分体式钢箱加劲梁首创国内主缆索股水平成圈放索工艺钢箱梁全长位居世界第一2015年菲迪克工程杰出项目奖世界上首座分体式钢箱梁悬索桥主跨长度位居目前悬索桥世界第二、国内第一西堠门大桥所获成就技术创新理念桥梁背景总体布局构思景观要求考虑设计特点目录二设计特点公路等级：四车道高速公路；设计行车速度：80km/h;设计荷载：公路-Ⅰ级；桥面宽度：2×11.5m;通航标准：通航净高为设计最高通航水位以上49.5m,通航净宽为630m;设计基准风速：运营阶段重现期100年U10=41.12m/s，施工阶段重现期20年U10=36.19m/s;地震基本烈度：7度。桥梁设计标准二设计特点最大设计难题——风况环境恶劣1、桥区受强热带风暴影响的频率较高；2、桥区季风频繁。西堠门海域风况环境十分恶劣钢箱梁架设两大难题1、已架设梁段（包括成桥运营后）和跨缆吊机的抗风稳定性；2、季风频繁期海上作业时间短和运梁船精确定位以及施工组织、管理等问题。最终，首次在特大跨径悬索桥中研发并实践了新型分体式钢箱梁，并且攻克了结构抗风稳定性难题，发现了加劲梁抗风新规律，同时开创了台风期架设钢箱梁的先例。技术创新理念桥梁背景设计特点景观要求考虑总体布局构思目录三总体布局构思西堠门水道为西北～东南走向的水道,长约7.7km，平均宽2.5km，最窄处宽约1.9km。西堠门水道潮流流速大,且有强烈旋涡。桥址区属海岛低山丘陵区，地形、地势起伏变化大。同时，桥址区水下地质情况复杂。首先，根据桥位区的水文条件，大桥宜采用大跨径的索结构桥型方案，这样可以避免修建深水基础，从而减小施工难度、节省投资。其次，本桥的通航要求高，通航净高为49.5m，因此应选择两岸有山的位置，这样可根据桥梁纵坡选择合适的等高线相连，从而减短引桥长度、降低造价。按照构思思路，有左图所示的3个桥位可以考虑。水文、地质条件三总体布局构思通过比较，最南侧桥位跨海距离最短，且可利用桥位处的老虎山，大大减小主跨跨径，因而其工程规模及技术难度远小于其他两个桥位，具有相当明显的优势。故最终桥位选定在如图红线所示处。桥位处水面宽度约为2000m，被老虎山分为南、北两汊。南汊宽度约为1600m，最大水深达95m；北汊宽约370m，最大水深约为70m。册子岛金塘岛桥位比选三总体布局构思西堠门大桥的主桥的塔、锚均位于直线上。而桥岸上的南边跨引桥如果布置成直线,其后的跨水库特大桥需采用120～130m的大跨径结构以及穿越小东堠山岭长度约300m的隧道,两项工程造价将达6000万元。因此，南边跨引桥设置半径1250m的平曲线右弯(即过南塔后开始平弯)，减小了施工难度，同时降低了工程造价,平面线形确定后，纵面竖曲线的布设方式亦随之确定，即中跨范围设置竖曲线，全桥纵坡为2.5%。桥梁平面布置三总体布局构思三总体布局构思因为南汊水道要求的跨越能力已达1500m以上，属于悬索桥的适用跨径范围，所以主桥桥型方案采用悬索桥方案。同时根据造价估算，最终选定跨径为1650m的悬索桥方案。综上，西堠门大桥采用老虎山设塔、两个大跨(即中跨、北边跨)分别跨越南北汊水道的方式跨越西堠门水道，塔、锚均位于岸上。悬索桥主缆分跨为578m+1650m+485m，矢跨比为1/10。北侧南侧桥梁立面布置三总体布局构思桥梁横断面方案比选方案双箱断面方案单箱断面方案敞开式格构方案断面形状下页左图下页中图下页右图原理断面开槽，上下对流以消除梁顶底面的压力差加大梁高，增加扭弯频率比断面开槽，上下对流以消除梁顶底面的压力差断面特点由分离双箱及横梁组成，中央开槽宽度为6m单箱由分离双箱及横梁组成，中央开槽宽度为10.6m，横梁上覆格构作为桥面系梁高3.5m5m3.5m全宽36m33.1m30.1m气动措施无2.16m高中央稳定板无试验颤振临界风速88.4m/s89.3m/s91.1m/s优劣评价技术成熟，工程造价适中，综合指标最佳梁高较高，造型厚重，用钢量大，工程造价高经济性最好，但技术不够成熟三总体布局构思西堠门大桥的颤振检验风速高达78.74m/s,这对加劲梁的气动稳定性提出了很高的要求。在对加劲梁的型式进行充分比选后，最终采用扁平流线形分离式双箱断面，即第一种断面方案。桥梁横断面方案选定桥梁背景设计特点总体布局构思景观要求考虑技术创新理念目录四技术创新理念空气动力稳定性是大跨径悬索桥设计的主要考虑因素，也是西堠门大桥设计所面临的主要挑战。为此，针对中央开槽的双箱断面、单箱断面及敞开式格构的双箱断面进行了研究。（见前面横断面方案比选）针对中央开槽加劲梁断面进行颤振优化选型，采用CFD计算和二维颤振分析相结合的方法，进行了数值风洞气动选型，最终决定开槽宽度为6m；另外，也开展了对静风失稳临界风速研究,采用计入三分力影响的非线性有限元分析方法,通过对中央开槽断面加劲梁竖向、侧向和扭转位移随风速变化的计算,确定静风失稳临界风速,并通过风洞试验验证。桥梁抗风性能研究四技术创新理念双箱分体式钢箱梁设计及安装西堠门大桥首次在大跨径悬索桥中采用双箱分体式钢箱梁，其各部分构件的传力途径、力学特点与整体式钢箱梁有较大的差别，横向传力构造成为关键部件，其传力是否顺畅，是否有效适用，尤为重要。综合考虑架设阶段与运行阶段的受力要求，本桥在分体箱梁之间设置了横向连接箱梁与横向连接工字梁。西堠门水道特点是：水深流急，主槽深；实测最大涨落潮漂流流速较大；水道内存在裸露的孤丘和水下暗礁，且有强烈的漩涡；桥位区地形、地势起伏变化较大，弱、微风化基岩埋藏浅或直接裸露。在对钢箱梁运输船舶定位作业的时机和方式进行选择时,考虑上述因素,不便实施传统的抛锚定位,而考虑动力定位（一种可以不用锚系而自动保持海上浮动装置的定位方法）。四技术创新理念直升机牵引先导索过海的新技术由于西堠门大桥海域环境复杂，且该航道是国际航道兼军用航道，不宜封航。经与传统的先导索过海方法(自由悬挂拖船牵引法、浮索法、水底牵索法)进行比选后，决定采用直升机牵引悬索桥先导索过海的新技术。本桥对直升机牵引先导索过海技术进行了深入研究，首次提出了放索系统与直升机分离的创新模式，大幅降低了直升机的负荷和改造费用，为选用经济合理的直升机机型提供了基础。另外还研制了功能完善的，可以高速放索、收索、制动、降温、轻便灵活的放索系统。通过大量飞行试验,总结出了在不利风况条件下,直升机飞行与放索系统的协调控制技术。四技术创新理念钢箱梁电弧喷涂层纳米改性封闭漆和桥面活动风障西堠门大桥钢箱梁在海洋环境中,容易遭受盐雾大气的腐蚀，因此，针对长效防腐措施的研究尤为重要。本桥将纳米技术与封闭涂料相结合，成功研制了新型电弧喷涂层纳米改性环氧封闭漆，妥善解决了上述难题。纳米环氧封闭漆真正渗透进了喷铝涂层内部，基本上填充了铝涂层内部的孔隙，起到了良好的物理封孔的作用。在西堠门大桥的设计过程中首创了可变姿态的活动风障，保障了桥面行车与结构抗风的安全性，显著提高了经济和社会效益。具体操作是：有风时竖起风障，保障行车安全，提高通行能力；无风时放倒风障，降低桥梁风阻系数，确保桥梁安全。技术创新理念桥梁背景设计特点总体布局构思景观要求考虑目录五景观要求考虑拉索体系桥梁最能其体现美学价值的部位是桥塔。索塔为钢筋混凝土门式框架结构。索塔塔柱横向上端内倾，塔柱外侧线条两次倾斜，使桥面以下塔柱的锥度增大，产生强烈的美学效果。塔柱为钢筋混凝土箱形截面，上塔柱为等截面；中塔柱自中横梁开始线性变化至标高67.0m，而后线性变化至塔底截面；其中标高在59.5m以上的15m高度范围内，截面尺寸按圆弧形变化。为美化索塔外形，在塔柱截面四角设置了尺寸为70cm×70cm的直角凹缺。桥塔美学设计五景观要求考虑西堠门大桥选用橙红色的“佛光黄”作为主色调。从佛文化中引申提炼出代表色“佛光黄”色彩应用在西堠门大桥上，使大桥更显尊严、吉祥，线条明快而醒目，十分鲜明地表达了舟山群岛的“海天佛国”这一地域特色。西堠门大桥的重要涂装要素为桥塔、主缆和箱梁。这些主体结构部位均与“佛光黄”为同一色系，视觉冲击效果更强烈，标志性工程的形象得到凸显。次要涂装要素为吊索和锚碇，这两部位运用柔和色系，给主体色以必要的辅助搭配,丰富了主体色彩。桥梁色彩涂装五景观要求考虑西堠门大桥的夜景方案为“流金戏波”———在数百盏各式灯光的映照下，西堠门大桥金碧辉煌。主缆上安装白色LED点光源，形成两条柔美的白色曲线。在桥塔的顶部安装空中玫瑰，七彩灯光动态照射。桥塔上下横梁处安装投光灯，使桥塔达到一定照度要求，在近处、远处皆有较好的视觉效果。在灯光的作用下，强调出整座悬索桥挺拔、刚劲的一面，整座大桥浑然一体,气势非凡。桥梁夜景工程恳请老师、同学批评指正!