平潭桥设计2013.12.4(徐伟)

平潭海峡公铁两用大桥2013年12月一、工程概述二、建设条件三、主要技术标准四、总体设计五、桥梁主体结构设计六、桥梁附属及其他工程七、指导性施工组织设计八、工程预算一、工程概述项目概况设计范围一、工程概述项目位于福建省中东部。平潭海峡公铁大桥平潭公路桥福州市平潭岛一、工程概述平潭岛福州方向大桥是福平铁路控制性工程跨海桥梁全长16.34km。我院设计全长11.15km。二、建设条件地形地貌气象条件海域水文通航状况工程地质地震2.1地形地貌陆地：低丘陵、台地和冲积平原水域：岛屿多、地形变化大、礁石多、航道窄、水急浪高松下岸边人屿岛小练岛长屿岛2.2气象条件桥址区气象站长屿气象站平潭站2.2气象条件雾雾日数年平均20.8天风≥8级大风天数117~125基本风速υ10(m／s)44.82.3海域水文项目工程区域桥位区海水深度0～40m百年一遇最大设计流速3.09m/s100年重现期浪高(m）9.69m2.4通航松下平潭岛1规划航道243港口航道牛头湾作业区山前作业区2.4通航通航净空尺度及桥跨航道等级通航孔布置通航净空BxH(m)通航孔桥跨(m)备注50000t单孔双向461×52.1532元洪航道单孔单向260×52.1336大~小练岛水道5000t单孔双向246×40.91364鼓屿门水道500t双孔单向75×19.72x168北东口水道B1HB1BH2.5工程地质覆盖层主要为淤泥及砂土，厚度变化大，最大覆盖层达40m；基岩主要为花岗岩、流纹岩、凝灰岩、英安岩和火山角砾岩。。2.5工程地质球形风化危岩与崩塌断裂破碎带和节理裂隙带不利地质条件三、主要技术标准铁路技术标准公路技术标准3.1铁路技术标准双线I级铁路设计速度：200km/h最大纵坡：13‰3.2公路技术标准高速公路双向六车道设计速度：100km/h四、总体设计桥位概况平面设计纵断面设计横断面设计桥跨布置松下大练岛平潭岛长屿岛松下人屿岛小练岛平潭岛大练岛4.1桥位概况4.2平面设计平面线形减小桥轴线法线与水流夹角，满足通航要求；避免过多弯折和绕行，提升服务水平；减少征地拆迁，节省工程投资；4.3纵断面设计满足各通航孔的通航净空要求；满足铁路线路规范及两侧接线要求；4.4横断面设计航道桥引桥4.5桥跨布置桥梁分类(1)元洪航道桥(2)鼓屿门水道桥(3)大小练岛水道桥(4)深水高墩区引桥(水深≥15m)(5)浅水区引桥(水深15m)(6)陆地高墩区引桥(平均墩高≥30m)(7)陆地低墩区引桥(平均墩高30m)(8)铁路路基通航孔桥非通航孔桥4.5桥跨布置实施方案桥跨布置元洪航道：主跨532m钢桁混合梁斜拉桥；鼓屿门水道：主跨364m钢桁混合梁斜拉桥；大小练岛水道：主跨336m钢桁混合梁斜拉桥；深水高墩区引桥跨度80m、88m简支钢桁结合梁；浅水及陆地高墩区引桥跨度48米混凝土箱梁；陆地低墩区引桥跨度40米混凝土箱梁；4.5桥跨布置全桥局部效果图五、桥梁主体结构元洪航道桥鼓屿门水道桥大小练岛水道桥深水高墩区引桥浅水及陆地高墩区引桥陆地低墩区引桥铁路路基5.1元洪航道桥总体布置桥跨布置：（132+196+532+196+132）m斜拉桥；主梁公路面：有索区为钢桥面板、无索区为混凝土桥面板；主梁5.1元洪航道桥公路钢桥面横断面布置带副桁的“N”形桁架；桁高13.5m；节间长度14m；主桁间距15m；公路、铁路均采用整体钢桥面板；主梁5.1元洪航道桥公路结合梁横断面布置带副桁的“N”形桁架；桁高13.5m；节间长度14m；主桁间距15m；公路采用结合梁，混凝土板厚40cm；铁路采用整体钢桥面板；梁段以2个节间钢桁梁全焊桁段构造为主。斜拉索5.1元洪航道桥为Φ7mm高强平行钢丝索，最大索力1370t；平行双索面，索面间距35.6m，扇形布置；梁上纵向索距14m，塔上竖向索距2.5m；主塔5.1元洪航道桥塔高222m；纵向尺寸9~15m，横向6~10m；上横梁宽9.5m，高7.0m；下横梁宽12m，高8.0m；主塔斜拉索锚固采用钢锚梁。主墩基础5.1元洪航道桥N03#主墩设计38根直径3.0m钻孔桩，桩长27m；承台平面尺寸75.9×36m，厚7.5m，带圆端的哑铃型。主墩基础5.1元洪航道桥N04#主墩设计36根直径3.0m钻孔桩，桩长44m；承台平面尺寸与N03#相同。辅助墩基础设计5.1元洪航道桥15根直径3.0m钻孔桩；承台平面尺寸35.6×18m，厚5.5m；桥墩采用门式桥墩，顺桥向墩顶厚6.5m，横桥向宽24m；静力计算静力结果项目挠度梁端转角（弧度）公路(mm)铁路(mm)挠跨比中跨-249-6121/666---辅助跨-37-811/1806---边跨-21-441/2214+1.50‰6.1元洪航道桥5.1元洪航道桥抗风计算工况弯扭耦合颤振临界风速Vcr1(m/s)分离流扭转颤振临界风速Vcr2(m/s)临界风速检验值[Vcr](m/s)成桥状态98.2116.281.1最大单悬臂101.3156.170.2最大双悬臂82.0138.270.2成桥或施工状态，主梁的颤振临界风速均超过检验风速，满足规范要求。5.1元洪航道桥风车桥耦合分析项目计算值限定标准结论风速（m/s）3038安全性脱轨系数0.2750.3940.8满足轮重减载率0.3960.5730.6满足横向力(KN)35.74052.38080.0满足舒适度横向加速度（m/s2）0.7830.9101.0满足竖向加速度（m/s2）0.7150.9521.3满足横向舒适指标SP2.1972.240≤2.5（优秀）≤2.75（良好）优秀竖向舒适指标SP2.1222.297≤2.5（优秀）≤2.75（良好）优秀200km/h动车响应评定5.2鼓屿门水道桥总体布置桥跨布置：（128+154+364+154+128）m斜拉桥；5.3大小练道水道桥总体布置桥跨布置：（80+140+336+140+80）m斜拉桥；5.4深水区80m88m跨度钢桁梁桥立面布置全桥80m简支钢桁梁共26孔，88m简支钢桁梁共8孔，总长2784m。5.4深水区80m88m跨度钢桁梁桥结构设计华伦桁架；桁高13.5m；桁间距14m；节间长度：80m跨：9.6m、9.8m88m跨：10.6m、10.8m公路面为混凝土结合板，板厚25cm；铁路采用混凝土槽板。主梁主梁采用整孔厂制全焊钢桁梁结构。5.4深水区80m88m跨度钢桁梁桥下部结构设计下部结构共有五种类型；铁路采用门式空心墩；承台顶高程-3m；钻孔桩采用直径2.8m；桩数最少8根，最多14根。5.4深水区80m88m跨度钢桁梁桥静力结果项目挠度梁端转角（弧度）公路(mm)铁路(mm)挠跨比80m梁-5.48-13.061/4315+1.3‰静力计算铁路采用跨度48m的预应力砼简支箱梁，共73孔；公路为跨径49.2m的预应力混凝土连续箱梁。5.5跨度48m箱梁总体布置5.5跨度48m箱梁铁路主梁公路主梁铁路采用单箱单室箱梁，梁高4.0m。公路分幅布置，采用单箱单室斜腹板箱梁，梁高3.0m。上部结构5.5跨度48m箱梁下部结构单建铁路墩（1）墩顶横桥向宽8.6m，纵向宽4.0m。（2）空心墩，壁厚0.6m。（3）承台顶高程-3m。（4）钻孔桩采用直径2.0m；最少桩数10根，最多桩数13根。铁路为跨度40m的预应力砼简支箱梁，共38孔；公路主梁为跨径40.7m的预应力混凝土连续箱梁。5.6跨度40m箱梁总体布置上部结构铁路主梁公路主梁铁路采用单箱单室直腹板截面箱梁，梁高3.5m。公路分幅布置，采用单箱单室斜腹板截面，梁高2.5m。5.6跨度40m箱梁下部结构5.6跨度40m箱梁（1）公路采用分离式花瓶墩。（2）铁路采用门式空心墩。（3）基础采用明挖扩大基础和钻孔桩基础，钻孔桩直径2.0m。5.7铁路路基铁路路基长325.6m，公路采用40.6跨径桥梁结构；铁路路基宽度12.3m，道床厚度0.35m；基床表层厚0.6m。最大挖方深度约20m；六、桥梁附属及其他桥梁附属设施风屏障设计防船撞设计结构耐久性设计搭载水电管线6.1桥梁附属设施（1）铁路电力、通信、信号等电缆过桥布置（2）供电系统（3）照明系统（4）综合接地(5）通航标志灯、桥涵牌及航空障碍灯6.1桥梁附属设施（6）桥面附属工程（7）铁路梁端伸缩装置及轨道调节器（8）支座及公路伸缩缝（9）安全及救援设施（10）风屏障及声屏障6.2风屏障设计公路风屏障铁路风屏障6.2风屏障设计公路采用条式风屏障，透风率50%；标准公路风屏障高3.6m，主塔处加高至4.4m；公路风屏障6.2风屏障设计铁路风屏障采用挡风板结构，透风率50%；；屏障顶距铁路轨顶3.75m；铁路风屏障6.3桥墩防撞设计研究通航孔桥防撞船型墩号防撞墩数元洪航道桥5万吨散货船N01~N066鼓屿门水道桥5万吨散货船Z02~Z054大小练岛水道桥5万吨散货船S02~S054桥墩防撞要求船撞力计算结果6.3桥墩防撞设计研究桥墩工况船舶撞击力（t）碰撞船速横桥向顺桥向元洪航道桥主塔墩无防撞设施125006300v=4.1m/s有防撞设施84004200辅助墩无防撞设施89004500v=2.56m/s有防撞设施40002000采用复合材料筒形防撞系统防撞能力强，同时对船体有保护作用；具有耐腐蚀性，且免维护；6.4结构耐久性设计钢结构耐久性设计钢桁梁保护涂装采用第7防腐体系：底漆两道；中间漆一道；面漆两道。涂层干膜总厚度190μm。附属结构预埋钢构件采用渗锌处理，其他采用第6防腐体系防腐。支座采用耐候钢球型支座。6.4结构耐久性设计研究混凝土结构耐久性设计采用高性能混凝土，提高混凝土等级；加大钢筋保护层，控制裂缝；严控氯离子渗透，根据耐久性研究成果进行设计；采用防腐涂料强化措施：涂装位置为浪溅区和水位变动区，高度范围-4.0~+9.5m的海上混凝土结构6.5电缆搭载方案水管、电缆搭载航道桥6.5电缆搭载方案水管、电缆搭载引桥七、指导性施工组织设计工程特点及施工方案通航孔桥施工非通航孔桥施工施工工期大型临时工程7.1工程特点及施工总体方案本桥作为跨海桥，其工程特点为：风大、水深、浪高、航道多、流速大、潮汐明显，施工条件差，有效作业时间短；全长被岛屿分隔成四段，水中桥梁长8.9km；海床起伏大，暗礁较多。7.1工程特点及施工总体方案栈桥施工段5.68km，基础先平台后围堰，混凝土梁采用移动模架水上非栈桥施工段5.47km，基础先平台后围堰场地布置7.1工程特点及施工方案项目长乐岸长屿岛小练岛面积(亩)4744(含预制场24亩)76(含预制场36亩)陆地混凝土工厂111砂石码头11起重码头112交通码头112基础钻孔桩施工7.2通航孔桥施工先施工导管架，并以其为基础进行钻孔桩平台的搭设。承台施工7.2通航孔桥施工双壁钢围堰在工厂加工制造，下水后浮运至墩位。承台施工7.2通航孔桥施工围堰在现场接高后下沉至设计高程，封底抽水进行承台钢筋、混凝土浇筑。7.2通航孔桥施工主塔施工支架法施工横梁，爬模法施工主塔；7.2通航孔桥施工钢梁架设利用墩旁托架安装墩顶钢梁；其它部位两节段整体吊装；最大吊重约1250吨先修建水中施工栈桥7.3非通航孔桥施工水中承台施工7.3非通航孔桥施工吊装吊箱围堰至钻孔桩平台上，再接高下沉至设计高程，封底、抽水后进行承台施工。墩身施工7.3非通航孔桥施工采用现浇施工。简支钢桁施工钢结构整孔吊装（最大重量约1500吨)，再吊装公路、铁路预制混凝土板（槽）；7.3非通航孔桥施工48m、40m混凝土梁施工方案箱梁采用移动模架现浇。7.3非通航孔桥施工7.4施工工期全桥施工工期4.5年7.5大型临时工程（1）进场道路及施工便道（2）水、电供给（3）码头（4）混凝土工厂（5）预制场（6）栈桥八、工程预算项目桥梁长