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杭州湾跨海大桥恶劣的天气、变幻莫测的潮汐和埋藏的天然气只是一些需要在设计和建造中国杭州湾跨海大桥的障碍。在国家最先进的 建造技术支持下，以及大量预制构件的运用为这个施工团队建设跨径36公里，世界最长的跨海大桥提供了可能。美国土木工程师协会专业工程师，博士Beile Yin,Zhongda Lu博士。 上海和杭州湾区域的城市在一世纪钱就已经成为了经济文化中心，然而对于杭州湾本身来说，地面交通线路之间的城市，一直呈现出一道不可逾越的障碍。这个夏天随着世界最长的跨海大桥杭州湾跨海大桥（长36公里）的完成，这个障碍最终被克服了。说杭州湾是荒凉之地对于桥梁工程来说是不充分的陈述。杭州湾是很看辽阔的，在内陆钱塘江入海口113公里处延伸97公里至中国东海。从南海岸9.7公里，北海岸1.4公里处，复杂的结构通向陆地或海洋。在桥址下水深大约是8至10米，最深处达到13.6米。海湾的概念,提出了一种强大的挑战,但是在水文形成不同的潮流。一个潮的出现100亿方水量以2.39米每秒的速度冲击海岸。在施工期间，5.16米每秒的高速度都有出现过。这表示着平均海浪达到了5.32米，最快达到了7.57米。复杂的情况是来源于海湾不理想的地理环境。海底沉积物的组成，延伸至130米至230米深。最上层是厚8到45米厚的土，更糟的是海滩40到60米处是浅滩，储存着大量的天然气。足有0.4到0.5Mpa的压力，其中百分之八十五都能燃烧。这些沉积物呈现不同爆炸和燃烧的可能性。杭州湾的气象挑战也远远超出想象。台风，气旋，暴风雨还有其他严峻的天气现象出现。在施工期间，台风总共有17次登陆。例如，在2005年8月，台风麦莎登陆，风速达到35米每秒，浪高达4米。所以，把风，浪，雾，潮汐的影响考虑在内，这个工程一年只有不到180天的施工时间。三个中国的施工单位作为桥梁最初的设计者：中交公路规划设计院等，中铁大桥勘测设计院和交通部三航院联合体承担本项目设计任务 。为了解决大桥平面走向上复杂的水文地理问题，这座大桥包含了几种独特的结构形式。北边尽头，是一条长15.5米的引导。然后是一座长2563.5米的混凝土箱梁的矮高架桥。这导致了第一高架斜拉桥结构跨度两湾的航道。最南边的斜拉桥长908米，住跨径是448米，靠两座钻石型索塔支撑。上部结构的深3.5米，宽37米的钢箱梁。索塔高178.8米，宽48.8米，基础的直径2.5米的现浇混凝土墩。通向斜拉桥的两边是一系列跨径为70米的预张拉混凝土钢箱梁。通向北边的桥梁是以砖孔灌注桩支撑，而南边的则是钢桩。向南再走9380米到达了一个建在钢桩上的70米长预应力张拉混凝土箱梁。到达第二座斜拉桥时，钢桩的标高上升了，这座桥梁长578米，主跨长318米，由单独一个A型索塔支撑。如第一座斜拉桥结构，是由高3.5米宽37.1米的钢箱梁组成。塔高94.4米，宽76.9米。尽管它的形式与其他两个索塔稍微不同，这种“A”型塔柱如北边的双子塔柱一样传达了同样的强度。所有三座索塔的纵向结构紧紧相连，导致了向南边偏移斜拉桥结构两边都是70米长，一共有1400米的后张法预应力连续混凝土箱梁。桥址在水下8到10米处经受着潮汐的强烈波动，1000000万方水量以2.39米每秒的速度流经海湾。雾和强风是其他的危害，桥梁沿线两侧已经安装了扶手和雾灯及不同高度的挡风玻璃。超过一半的桥的长度是到最南端的航道.z这段18270米长的部分是有3段组成。第一段，长6020米横跨在外海上有70米长的横跨钢桩构成。第二段， 50米长的十字架在预应力混凝土箱形梁与地基钻轴横跨在10100米长的浅滩上。最后，3253米长的土地段也包括了3080米钻轴长梁。这个心爱那个木最后以311.5米长的直达道路结束。在南边尽头长578米的斜拉桥有一座独立的主跨为318米的“A”型索塔支撑。这座索塔高194.4米，宽76.9米。尽管它的形式与北边的两个索塔稍微不同，但是在设计上所承受的强度是相同的。这座新的跨海大桥缩短了宁波到上海的120公里的距离由于在杭州湾施工的困难。这个施工团队选择施工方案旨在尽可能减少在外海的合作和建设的风险。为此，为满足预制桥梁设计的具体内容，承包商的业主尽可能机械化设备。这座桥梁的设计包括了四个主要部分的预制构件：70米长的预制箱梁，50米长的预制箱梁。支撑矮高架桥的预制混凝土墩身，还有钢管柱。第一种用于外海的70米跨径的钢箱梁预制构件，一共有540跨。为了一步到位，一次被纳入的跨越是6至8只，使他们作为一个连续的单位，而不是一个跨度简支。每个钢箱梁都有截面斜腹板，顶端斜面板宽15.8米。底面板宽6.25米，每个70米长的箱梁重2200吨。大量预制构件的应用减轻了再流动海水上的工程建造量，包括预制混凝土墩台轴。这些轴都被设计成空心薄壁矩形形式，顶部尺寸是6.25*4米。大量的技术也用来提高梁的预制效率。例如，加快钢筋的安装，工人制作了两个钢笼。一个是用于底面板，另一个用于顶面板，并将它们放入模架构成一块。震动的进程有利于确保混凝土灌注的质量。用到了真空促进灌浆方法。波纹塑料管在网络中和法兰安装之前被放置了混凝土预应力张拉钢筋。为控制收缩导致混凝土破裂还用到了特别的方法。综合，每个月有8台生产床生产30片梁。70米箱梁的生产由自身高度决定两种生产方式任其一种。小组用最大起重高度是30米的特制起重船，抬起梁端只相对较低的桥墩。在桥墩稍高的地方，就用不着起重机，一方面是由于高度的限制，另一方面是由于快的流速。承包人用了一个巨大流动的起重机。这台起重机高93.4米，宽40米，最大抬起高度是53米，最大抬起中来那个是3000吨。为了固定在流动的水中，它能达到超过15.2千米每小时，能在风速为61千米每小时中工作。当海浪达到2米高时，它同样能工作。平均每天每台起重机能运输安装一到两片梁。箱梁的安装方法如下：第一，这个梁被提到造船厂的流动起重机上然后运送到现场。当起重机被固定后，它就开始安装梁到桥墩上。然后离开现场。最后，梁被精确地安装在桥墩上。第二种预制构件是用于跨越南部海岸桥梁长50米的箱梁。传统上，简支箱梁要考虑跨径，所以最终采用了连续梁。上部结构采用了长50米的404片箱梁的连续单元。箱梁的顶面板宽15.8米，底面板宽6.6米，厚3.2米。每个单元重大1430吨。50米箱梁与70米箱梁的制作工艺基本一样，但也有例外。第一，由于温度和湿度能影响到混凝土的和易性和强度。施工方已采取措施来调整这些情况。为了控制混凝土在每个调制阶段内部与外部在温度和湿度的不同，采用将温度控制在35的5之间，并用蒸汽来维持其湿度。第二，为了充分利用预制场的储存场地，预制好的箱梁采用了两层堆放的方式。这些技术保证了6个预制场每月30片箱梁的生产量。南部海岸未达到足够的水深，因此大型流动起重机不能用于这个区域。漫长的搁板大桥是便于施工的根基。一旦所有的基础设施到位，下一个挑战就是运输和安装50米的箱梁。安装过程包含了几个步骤，梁必须有预制场地运输至储存场地，然后由储存场地运至安装现场，由地面线起吊到桥梁甲板上。用两台能承受800吨的轮胎运输装置运输预制场上的箱梁。在标高位置，两个拥有相同举重能力的轨道滑轮运输机将箱梁抬起。当梁吊装到甲板上时，一块专门的特别长的梁运输器沿着桥梁走向将他们运至桥上。最后，一座桥梁龙门架被用来移动甲板上的每片梁到适当的位置。第三种预制构件是用于支持大部份跨越众多水的低高架桥的预应力混凝土钢梁。这些轴被设计成高达17.4米，重达440吨的空心薄壁矩形，总共有474个桥墩。一块标准的桥墩上部尺寸是6.25 *4米。定制模板使船员每月生产20块预制墩5个 预制床。在海上安装预制墩并不简单，原本选定的起重机安装在码头上重量限额是300吨,一高限制10.6m,使它不适合在平台施工。施工方用了一台超过500吨的起重机代替。第四种预制构件是用于桥梁基础中间及南边的钢管桩。传统的桩长度不超过60米，这样的钢管桩在中国目前的工程项目中还未用到。在杭州湾跨海大桥中，这些钢管桩直径是1500到1600毫米，70到90米长，最重的有73吨重。这些桩的最大坡度是6:1。每根桩由9到12根桩支撑，总共5513根桩，37000吨钢筋。适用于制造了桩采用螺旋焊接设备体形庞大，所以需要大量的室内的地方。为了避免了焊接效率低下，发明了一个特别的技术来制造长钢板厚度的变更。在这项技术的支持下，连接问题在加工阶段就得到了提前解决。钢桩的防腐蚀保护主要是通过3层表面涂层来解决的。这个基本层的保护为了增加刚性是辅以阴极保护，改善防防腐蚀保护，以及在每根桩的顶部注入混凝土，保护突然发生碰撞事件中桩受到的攻击伤害。最南边的斜拉桥结构是两座钻石型索塔连接，桥梁全长908米，主跨径是448米。上部、采用的是深3.5米宽37米的钢箱梁结构。两座索塔高178.8米，宽48.8米，基底部是直径2.5米的现浇混凝土桩基。这座桥始于一个矮的长2563.5m高架桥由从30跨越80米范围的预应力张拉混凝土钢箱梁组成的及长钻孔桩支撑轴组成。在桥的曲率方面，有助于耗散能量从强、快速移动的浪潮。这儿共有3条生产线，每月制作283片梁。每天要制作14片梁之多，15片要涂层。这种施工程序足以跟上施工现场对梁的需求。在具有挑战性的条件对杭州湾，粉喷桩施工进度的主要是由设备使用决定的。7艘打桩船被用于这个项目中，每艘船都配有连接GPS的桩定位系统，大型液压动力或柴油动力潜水锤。2003年11月开始打桩，每月平均打260根桩。桩基工程将在计划工期内提前一年完成。钢板桩不是唯一的桥梁组件,但必须防止其腐蚀。海洋混凝土结构进行的一项调查显示,在桥梁混凝土腐蚀也是一个问题。这项调查发现氯离子氧化是影响结构持久性的主要因素。这个项目纳入一系列整合针对保证混凝土结构在腐蚀环境中的耐久性。防护的第一条是开发具有持久性的海洋混凝土。这种材料是用来创建一个保护层厚度,确保足够的100年之久的设计寿命。在确定的位置，需要实施额外的腐蚀防护措施。这项策略包括了混凝土表面涂层，使用模板和控制的渗透，涂层钢筋与环氧材料，采用阴极保护系统方案的防溅区主吊架沿航道。选择适当的方法对各个区域的项目，耐腐蚀环境都受到严密监测，成立测试站对这个区域设备进行测试。考虑到项目范围的长度，传统的测量方法无法有效的测出每个构件的准确位置。基于这个原因，安装连续工作的GPS参考站系统来提供重要的信息。这个系统是为了梁在预制场运输至目标位置，在两根运输轨道以类似的起重能力举起梁。这个系统能够提供24小时以内所传出的数据。它也可以立刻得到平面位置的精确度3到5厘米和精度5到10厘米左右。此外，它还被用于快速、准确的结构健康监测和高度精确的位移监测。同时，有54个独立的工程测量点被控制。 如上所述，在最初的地质勘查时，天然气在南海岸发现，因而这个项目被认为是最不平凡的建设挑战之一。随着此发现，展开一系列的后续研究来调查此处地理情况，分析它们对工程造成的潜在影响，以及研究工程实施对策。 进一步的调查显示,浅层天然气是延展到这样一个巨大的地区, 即使是调整对准它都将让杭州湾大桥处于不可避免的情况下。但是，这个分析指出将大桥建在天然气区域是可靠的。这些天然气只对钢桩有极小的影响，但在地方钻轴采用对策是必要的。研究表明,最好的预防天然气喷发的施工期间会主动控制释放气体。9个在桥下气体释放的站点已经选好了，他们都被锁在桥的上游和下游之内20m。气体释放工作是在基础施工开始的3个月前。天然气不只是影响施工的唯一自然因素。这座桥也要被设计来保证司机在最恶劣天气行驶的安全性。在剩下的开放两天来尽可能的一年,为了维持大桥的高交通容量和最大限度地提高十字路口的经济效益，这座桥梁还要提供安全的行车环境。为了解决这些问题，这个项目团队进行了一项关于在恶劣天气状况的影响在行车安全的研究。这项研究的重点是确定每年桥梁能安全运行的总日数。这项研究还检查了施工方案和改善运行服务水平的管理策略。目标是研发一套能保障行驶安全的整体方案。几个工程措施的研究出现了，栏杆的高度从1.2米调整到更为合适的1.5米。在十字路口顶部的扶手上安装不同高度的挡风玻璃，沿着桥梁两边还安装着雾灯。为了保证便利的交通流量和应急维修，设计中还包含了5个紧急回车道，和一个服务平台。杭州湾跨海大桥的建设工期是5年，总造价大约是140亿人民币（20亿美元）。消耗245万立方混凝土，80万吨钢筋。如上所述，桥梁上部结构包含了540块40米长的预制箱梁和404块长50米的预制箱梁。下部结构是9063根钢桩，其中3550个钻孔灌注桩和5513根钢管桩。这座大