广东省虎门二桥桥梁工程工程初步方案

虎门二桥工程初步方案虎门二桥工程初步方案2010年12月虎门二桥工程初步方案1、项目概况2、前期工作主要结论3、路线总体设计4、主桥设计5、引桥设计6、互通立交设计7、相关专题研究汇报提纲虎门二桥工程初步方案地理位置1、项目概况黄埔大桥虎门大桥虎门二桥虎门二桥横跨于珠江下游，上游20公里处为黄埔大桥，下游10公里处是虎门大桥。虎门二桥工程初步方案1、项目概况坭洲水道桥高架桥大沙水道桥东涌、骝东复合互通海鸥岛互通沙田互通本项目工程总长度12.891km，总投资104.2亿元。项目的主要组成虎门二桥工程初步方案1、项目概况2、前期工作主要结论3、路线总体设计4、主桥设计5、引桥设计6、互通立交设计7、相关专题研究汇报提纲虎门二桥工程初步方案1、本项目是促进珠三角经济再发展，加快珠三角经济区实现现代化，增强珠三角辐射力的需要；2、本项目是落实《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008-2020年)》，推进珠三角交通一体化的需要；3、本项目是完善广东省及珠三角区域干线路网的需要；4、本项目是完善项目影响区干线网规划的需要；5、本项目是满足通道交通量及民用车辆快速增长的需要；6、本项目是保障珠江两岸交通安全的需要。建设必要性2、前期工作的主要结论虎门二桥工程初步方案交通量路段名称莲花山过江通道2016年2020年2025年2030年2035年2040年全线平均交通量有329133734154103687838111587767年均增长率3.21%7.70%4.92%3.35%1.59%全线平均交通量无32913567537801094988104182110060年均增长率14.59%6.57%4.02%1.86%1.10%由于本项目上游的莲花山过江通道建设具有不确定性，在本次交通量预测中，按照有无莲花山过江通道分别预测了本项目的交通量（如有莲花山过江通道则假定为2020年建成通车）。本项目未来年交通量预测结果如下表：本项目交通量预测结果（pcu/日）2、前期工作的主要结论虎门二桥工程初步方案技术标准（1）公路等级：高速公路。（2）设计速度：100km/h。（3）行车道数：双向六车道（远期可维持八车道）。（4）行车道宽度：2×4×3.75m。（5）桥梁宽度：35.5m。（6）最大纵坡：≤3%。（7）桥面横坡：2%。（8）设计荷载：公路-Ⅰ级。（9）坭洲水道桥通航净空1154×60m。大沙水道桥通航净空1114×60m（10）抗震设防标准：E1概率100年10%，E2概率100年4%（11）跨江大桥设计洪水频率：1/300。2、前期工作的主要结论虎门二桥工程初步方案1、项目概况2、前期工作主要结论3、路线总体设计4、主桥设计5、引桥设计6、互通立交设计7、相关专题研究汇报提纲虎门二桥工程初步方案路线总体设计原则3、路线总体设计（1）贯彻“技术可行、实施可能、经济合理”的总体设计原则。（2）坚持“全寿命周期成本”和追求最大潜在综合社会效益的比选原则。（3）加强与地方政府的沟通协调。（4）贯彻执行国家的技术经济政策、现行相关规范、规程和强制性条文。（5）路线总体设计服从特大桥的桥位选择。（6）互通立交总体设计应满足区域路网衔接及地方发展规划需要。（7）尽可能少占耕地及可建设用地，少拆迁。（8）引入项目安全性评价的设计思路。（9）坚持对典型工程方案进行综合比选。（10）加强新技术、新结构、新材料和新工艺的推广应用。（11）引入动态设计的概念。（12）结合各专题报告，采取相应措施。（13）加强生态环境保护，减少施工和营运期公路对地方环境的污染。（14）加强景观及绿化设计，充分体现生态、环保、景观相结合的原则。（15）处理好本项目与相关高速公路的衔接。虎门二桥工程初步方案路线走廊带方案经与广州、东莞两市相关规划部门协调，并经交通厅工可评审，推荐采用中线方案。3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案推荐路线方案根据广东省高速公路网规划，虎门二桥项目是连接广州和东莞的重要东西向通道，路线起于广州市番禺区东涌镇，顺接建设中的南环高速，同时与广珠北线高速公路连接，终于东莞市沙田镇，与广深沿江高速公路相接，同时预留远期东延穿越厚街镇、大岭山至寮步镇出口，推荐路线方案全长12.891km。虎门二桥项目在广州市境内的路线方案布置3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案虎门二桥项目在东莞市境内的路线方案布置3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案大沙水道桥桥位控制点分布及桥位选择3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥桥位控制点分布及桥位选择3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案推荐路线方案走向及主要控制点虎门二桥项目路线起点K0+000位于广州市番禺区东涌镇，顺接施工中的国道主干线广州绕城公路南环段，同时通过东涌枢纽立交与广珠北线高速公路相接，路线往东于沙公堡村村委会南侧与规划平南高速公路相交（设骝东枢纽立交），路线转往东北进入南沙区黄阁镇，经小虎岛新中国船厂北侧跨越大沙水道（设大沙水道特大桥）后，进入番禺区石楼镇海鸥岛（设海鸥岛互通立交），路线再转往东南跨越坭洲水道（设坭洲水道特大桥）后进入东莞市沙田镇境内，路线继续往东南沿虎门港规划区北侧边缘前行，在跨越港口大道后，终于广深沿江高速公路（设沙田枢纽立交），本阶段推荐路线方案全长12.891km。沿线主要控制点有：番禺区东涌镇，南沙区黄阁镇，番禺区石楼镇，虎门港规划区，东莞市沙田镇。3、路线总体设计虎门二桥工程初步方案1、项目概况2、前期工作主要结论3、路线总体设计4、主桥设计5、引桥设计6、互通立交设计7、相关专题研究汇报提纲虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－总体布置方案二：采用主跨1688m双塔单跨吊悬索桥方案，桥跨布置为658m+1688m+518m（主缆IP点距离）。方案一：采用主跨1688m双塔双跨吊悬索桥方案，桥跨布置为658m+1688m+518m（主缆IP点距离）。4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案比选表项目双跨吊悬索桥单跨吊悬索桥钢箱梁长548+1688m（钢箱梁长度）1688m（钢箱梁长度）航运影响主桥覆盖整个江面，满足通航要求，船撞风险小主跨跨越通航水域，单孔双向通航，满足通航要求，边跨设有桥墩，船撞风险高防洪影响西边跨为钢箱梁，对防洪影响很小在西边跨设置引桥桥墩将增加占用河道面积，洪水时过水能力被削弱，行洪能力大大降低，造成局部雍水，不利于行洪安全。另外，靠近堤岸设置大量桥墩，会对堤岸造成冲刷，不利于大堤安全。景观主桥与宽阔的江面协调一致，景观效果最优边跨桥墩较多，景观效果略差造价总造价26.0亿总造价23.7(25.6)亿推荐意见推荐比较•坭洲水道桥方案比选表4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－矢跨比随着矢跨比减小，主缆控制拉力值增大，主缆横截面积相应增加，虽则主缆总长变短，但主缆的用钢量仍呈增加趋势。矢跨比减小，主缆直径变大，索夹用钢量相应增加，吊索用钢量略有减少，变化不大，因此吊索系统的用钢量略有增加。矢跨比变小，主缆索股数目增加，主缆拉力变大，导致锚碇锚体、基础和锚固系统的材料数量均有增加。矢跨比减小，索塔高度减小，因此塔柱材料数量减小，塔柱自重减小导致基础轴力亦减小，所以索塔基础材料数量相应减少。造价随着中跨主缆矢跨比的减小而增加，三种矢跨比1/9、1/9.5、1/10之间的造价差值约为5000万元。随着矢跨比减小，主缆轴力增大，主缆横截面积增加，主缆的刚度增加，活载挠跨比在降低。随着矢跨比减小，主缆横截面积增加，回转惯性矩变大，因此结构的一阶扭转频率在减少；结构竖向刚度增加，一阶竖弯频率增加。随着矢跨比减少，扭弯比降低。矢跨比的设计主要控制因素是缆索系统造价和结构整体抗风性能。矢跨比过小，缆索系统材料数量加大，影响悬索桥抗风性能的扭转频率和扭弯比都将降低。在竖向刚度满足活载挠跨比容许值要求的前提下，宜采用大的矢跨比，以期实现降低工程造价，提高结构整体抗风性能的目标。综上所述，坭洲水道桥主跨矢跨比推荐采用1/9。4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－主梁-断面选择钢箱梁分为分离箱和整体箱两大类。研究表明分离式钢箱梁开槽处透风率对于主梁颤振稳定和涡振响应存在影响，完全透风对颤振稳定最有利，但是在开槽处会出现明显的涡团；减小开槽处的透风率，则改善主梁涡振响应，但是会降低颤振稳定性能。因此分离式钢箱梁虽然可以较大改善主梁的颤振稳定性能，但同时存在着增大主梁涡振响应幅值的弊端。而整体箱经合理设计也能满足颤振要求，而避免涡振问题。因此选用整体箱。分离钢箱梁方案断面图整体式钢箱梁方案断面图4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－主梁-梁高整体钢箱梁方案虎门二桥主梁高度考虑了3.5m、4.0m和4.5m三种情况，相同外形、不同高度主梁断面形式进行比选。增加梁高，箱梁用钢量无明显增长，横向抗弯刚度增加也不大，但竖向抗弯刚度、抗扭刚度增加显著。本桥主梁宽度约44m，横向刚度很大，主梁横向静风工况受力可以满足规范要求。考虑到降低静风荷载作用，改善主梁横向受力情况，减轻常态抖振幅度，在满足其他工况受力的情况下尽量采用较低梁高。梁高从3m到4m对与跨径千米以上的悬索桥整体来说，景观影响不大。但与主桥相接的引桥跨径为62.5m、55m，梁高3.5，为保持全线梁体外形一致，主桥宜采用3.5米梁高。综合以上论述，坭洲水道桥主梁推荐3.5米梁高。4、主桥设计虎门二桥工程初步方案悬索桥钢箱梁方案一标准断面（挑臂优化后）钢箱梁每延米净重18.386t;坭洲水道桥方案－主梁-断面优化4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－索塔为满足颤振抗风设计需要，采用宽主梁方案，这为直立塔创造了工程条件。直立塔能充分的体现塔柱高耸、挺拔的景观效果。为提升直立塔的结构受力性能，塔顶高风速区引入具有抗风优势的圆形截面，下塔桩采用传统的矩形截面。上、下塔柱分别采用圆、方的截面设计，既有力学合理性，又符合古代“天圆地方”的天体观。塔高270m，设上、中、下三道横梁。索塔方案一：天圆地方塔4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－索塔门形塔是最传统，最常见却又不失为最经典的一种塔形，其具有受力合理、施工方便、经济性好等优点,但其造型常规，建筑标志性一般，作为本桥的比较方案。塔高270m，设上、中、下三道横梁。索塔方案二：门式塔4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－索塔方案比较类别门式塔天圆地方塔标志性造型较常规，建筑标志性一般塔顶为圆形断面，塔底为矩形断面，塔柱截面通过倒角由圆过渡为方形断面，塔形风格独特。文化性无采用天圆地方组合结构，体现了刚柔相济、动静相宜、阴阳平衡的建筑思想，文化内涵深厚。合理性形式简洁、受力合理、施工方便，经济性最好。索塔采用砼横梁，经济性好，施工方便。推荐意见比较推荐4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥方案－索塔采用圆端哑铃型承台。平面总尺寸为78.6m(横桥向)x28.8m(顺桥向)，承后厚7m。承台顶设门槛式加强横梁，兼作防撞和承台底座之用。加强横梁宽11.2m，高7m。根据桩径比选结果，基础推荐采用56根桩径D2.8m钻孔灌注桩，按端承桩设计，同时按摩擦桩验算桩长。根据地质情况，西塔(番禺侧)桩长94m，东塔(东莞侧)桩长87m。天圆地方塔基础4、主桥设计虎门二桥工程初步方案坭洲水道桥双跨吊方案，通长索股为227股，西边跨另设4根背索，在主索鞍上锚固；东边跨不设背索。每根索股由127丝直径为5.25mm、公称抗拉强度由1670MPa的高强度镀锌钢丝组成。西边跨主缆索夹外直径为999mm；中跨及东边跨索夹外直径为990mm。吊索采用高密度PE护套防护的预制平行钢丝，直径为5.0mm（限位吊杆为7.0mm），钢丝的公称抗拉强度为1670MPa。销接式吊索主缆构造坭洲水道桥方案－双跨吊方案缆索系统4、主桥设计虎门二桥工程初步方案主索鞍：索鞍采用铸、焊相结合的结构形式，鞍槽部分是铸钢钢件，鞍身部分为板焊件并与鞍槽焊接。主索鞍构件采用除湿与涂层防腐相结合的防护方案。散索鞍：散索鞍采用摆轴式的结构，铸、