港珠澳大桥桥梁工程预制化技术应用PPT课件

-,1,2015.05,设计所所长,-,2,目录,-,3,1概述,-,4,珠海,澳门,工程总长约50公里，是世界上规模最大的跨海工程。建成通车之后，“香港上班、珠海居住”将成为可能。,1概述,香港,-,5,珠海、澳门口岸,深水区钢箱梁,珠海侧接线,浅水区组合梁,沉管隧道,1概述,-,6,东人工岛,西人工岛,沉管隧道,香港侧接线,香港口岸,1概述,-,7,2主要技术标准,-,8,(1)公路等级：高速公路；(2)设计速度：海中桥梁设计速度为100km/h；(3)行车道数：双向六车道；(4)设计寿命：120年；(5)建筑限界：路面总宽度：33.10m；(6)设计规范：同时满足三地规范要求；(7)设计荷载：将现行交通运输部颁公路桥梁设计通用规范（JTGD60-2004）第4.3.1条规定的汽车荷载中规定的汽车荷载（公路级）提高25%用于本项目设计计算。按香港UnitedKingdomHighwaysAgencysDepartmentalStandardBD37/01规定的汽车荷载进行计算复核；,2.1主要技术标准,2主要技术标准,-,9,(8)设计最高通航水位：3.52m（1985国家高程基准）；(9)设计最高水位：3.82m（1985国家高程基准）；(10)设计通航净空：桥区通航孔设置以及通航孔净空尺度要求见下表所示；,其中，海事部门要求青州航道桥桥跨净宽（扣除承台及防撞设施）不小于410m。,2.1主要技术标准,各通航孔净空尺度表,(11)地震设防标准：地震基本烈度为VII度；(12)设计洪水频率：1/300。,2主要技术标准,-,10,3建桥条件,-,11,桥址区建桥条件复杂，归纳起来主要有以下几点：,3建桥条件,1）风况复杂，台风登陆频繁，桥址区设计基本风速高达48.7m/s2）桥位处航道众多、航行密度大、对航行安全要求高3）工程建筑高度（含施工期）需满足香港及澳门机场航空限制,-,12,3建桥条件,1）风况复杂，台风登陆频繁，桥址区设计基本风速高达48.7m/s2）桥位处航道众多、航行密度大、对航行安全要求高3）工程建筑高度（含施工期）需满足香港及澳门机场航空限制4）桥轴线穿越珠江口中华白海豚保护区，环保要求严格,桥址区建桥条件复杂，归纳起来主要有以下几点：,5）工程处于珠江三角洲重要的泄洪纳潮通道，减小阻水率以满足防洪要求,-,13,4设计理念,-,14,4设计理念,4.设计理念,港珠澳大桥项目的建设目标是：采用一流管理、一流理念、现代化技术，将港珠澳大桥建设成为世界一流品质的跨海通道和地标性建筑，为用户提供优质服务建设理念：需求引导设计,-,15,4设计理念,4.设计理念,设计使用年限：120年技术标准高：同时满足三地技术标准工程规模浩大建桥条件复杂,桥梁构件预制化是核心内容,建设方针：大型化、工厂化、标准化、装配化,-,16,4设计理念,4.设计理念,本项目桥梁工程全长22.9公里，非通航孔桥占87.6%，是本项目建设工期、工程质量、工程投资的控制因素。为全面实现大桥总体建设目标，非通航孔桥建设广泛应用了预制化技术，基础采用墩台预制吊装施工，上部结构均采用整孔预制、架设。,-,17,5预制墩台,-,18,5预制墩台,5.1预制墩身技术应用回顾,东海大桥模式底节墩身预制，现浇接高不足：未能实现最大限度减小海上现浇作业的目标杭州湾跨海大桥模式在控制吊高及吊重的基础上，整体预制不足：港珠澳平均墩高较高，无法实现全部墩身预制目标。,上述工程均采用一次吊装，没有多节段安装的先例，无法解决高墩预制安装。,-,19,5预制墩台,东海大桥和杭州湾跨海大桥预制墩身与承台连接方式：均采用现浇湿接头的连接方式，节段之间不设接头。不足：现浇接头放在墩身和承台之间，受力比较复杂，接头区域出现裂纹病害；承台和较高的墩身均需现浇，质量无法保证。上述问题需要进一步研究解决。,杭州湾湿接头方案,5.1预制墩身技术应用回顾,-,20,5预制墩台,5.2港珠澳大桥预制墩台技术的突破,杭州湾跨海大桥施工方案的确定，基于当时施工装备和施工能力；港珠澳大桥建设者秉承“需求引导设计”的理念，考虑到机具设备能力的大幅提升，提出了墩身、承台采用大节段预制安装方案，最大程度减少海上施工，从技术上突破吊装重量、接头施工的限制。,5.2.1设计理念的突破,-,21,5预制墩台,预制承台技术在国内首次采用预制技术施工埋置式承台，设计过程中开展了埋置式墩台专题研究及现场足尺试验，对于相关技术难点和关键技术予以验证。实践表明，该方案具有施工便捷、迅速，混凝土质量优良，结构整体性好等优点。,承台预制,5.2.2技术上的突破,-,22,5预制墩台,预制墩身技术非通航孔桥墩身全部采用预制方案，摒弃了过往依据施工机具设备能力确定预制墩身范围的思路，对于提高工程质量具有积极意义；为降低阻水比，港珠澳大桥下部结构采用整墩布置，预制墩身规模大大超过以往，墩身采用多段预制、接高成为必然选择。,墩身预制,5.2.2技术上的突破,-,23,5预制墩台,预制墩身与承台的连接杭州湾大桥采用湿接头连接，由于接头区受力复杂，容易开裂。港珠澳大桥采用底节墩身与承台整体预制，避免在两者交界面形成施工缝，从而改善接头受力，提高了结构耐久性。,5.2.2技术上的突破,-,24,5预制墩台,5.3港珠澳大桥埋床法预制墩台施工技术,-,25,5预制墩台,5.3.1大圆筒干法安装方案,该方案源于港珠澳隧道人工岛成岛方案：,-,26,5预制墩台,5.3.1大圆筒干法安装方案,缺点,优点,-,27,5预制墩台,5.3.2分离式胶囊柔性止水方案,-,28,5预制墩台,止水原理：分离式止水胶囊由环形托盘、内侧止水胶囊、顶面GINA止水带以及张拉收紧装置组成。预制墩台调整到位后，通过收紧张拉装置，压合GINA止水带，实现环形托盘与承台间的水平向止水，之后向设置于环形托盘与钢管桩间的止水胶囊充气，实现钢管桩与承台间的竖向止水。,5.3.2分离式胶囊柔性止水方案,-,29,5预制墩台,5.3.2分离式胶囊柔性止水方案,缺点,优点,-,30,5预制墩台,5.3.3无内支撑结构双壁锁口钢套箱围堰方案,-,31,5预制墩台,5.3.3无内支撑结构双壁锁口钢套箱围堰方案,施工照片,特点：技术成熟，风险小，适用于水深不大、基岩埋深较浅的区域,-,32,5预制墩台,5.3.4小结,实践表明，三种方案各有特点，从预制承台的设计思路上来讲，分离式止水胶囊方案构造简单，与预制承台设计理念更为接近，针对其施工工序繁琐和止水风险等，可进一步研究，以优化构造设计，完善止水措施，实现设计理念和施工工艺的完美融合，以促进预制承台技术推广应用。,-,33,5预制墩台,5.4预制墩身接高技术,5.4.1干接方案,深水区非通航孔桥预制墩身之间在国内率先采用干接缝形式进行连接，避免了现场浇筑混凝土，不仅简化了现场作业工序，缩短施工周期，而且有利于确保结构的工程质量，提高了结构耐久性。,-,34,5预制墩台,5.4.1干接方案,采用强度高、锚固回缩小的大直径高强螺纹钢筋，滚压连续全螺纹可有效降低锚具的回缩，提高锚固性能。锚固体系包括四个部分：张拉锚固系统、固定端锚固系统、钢筋接长系统、波纹管连接密封系统。,-,35,5预制墩台,采用强度高、锚固回缩小的大直径高强螺纹钢筋，滚压连续全螺纹可有效降低锚具的回缩，提高锚固性能。锚固体系包括四个部分：张拉锚固系统、固定端锚固系统、钢筋接长系统、波纹管连接密封系统。,5.4.1干接方案,-,36,5预制墩台,5.4.2湿接方案,-,37,5预制墩台,墩身的大节段预制安装要满足安装精度，势必大幅提高承台的安装精度，这对于恶劣海况条件下施工是极大的挑战。采用湿接头连接方式，具有以下优点：1）便于在现浇混凝土范围内，调整上节预制墩身的安装精度，从而消除安装误差，这对于高度较大的预制墩身安装精度控制具有重要意义。2）避免采用预应力体系，回避预应力体系失效或遭腐蚀带来的耐久性风险，且结构动力性能较优。,5.4.2湿接方案,-,38,5预制墩台,5.4.3小结,设计者基于不同的视角对连接方式采取了不同的方案，两种连接方式在本项目均取得了很好的应用，也同样存在一定的不足，仍需根据工程实践经验进一步总结完善，两者间的比选尚需在运营期更长的时间内予以验证。,-,39,6钢主梁整体制造及架设技术,-,40,6钢主梁制作及架设技术,6钢主梁制作及架设技术,-,41,6钢主梁制作及架设技术,6钢主梁制作及架设技术,设计阶段开展的专题研究钢箱梁：钢箱连续梁合理构造系统和设计标准研究钢箱连续梁制造及安装关键技术研究连续钢箱梁桥面铺装方案加速加载试验研究钢箱梁防腐及维护关键技术研究组合梁：组合连续箱梁合理构造系统和设计标准研究组合连续箱梁制造及安装关键技术及运营阶段性能研究,-,42,6钢主梁制作及架设技术,6.1车间化生产,板单元生产车间,钢塔加工车间,钢板下料车间,钢塔制作车间,钢主梁制作车间,港珠澳大桥钢结构制作从板单元制作、小节段拼装、整孔大节段组装、钢塔制作及组拼、钢结构整体涂装等所有工序均在车间内完成，制作环境的改善对钢结构质量及耐久性的提升奠定了坚实的基础。,-,43,6钢主梁制作及架设技术,6.2板单元制作的机械化和自动化,板单元自动除锈设备,焊接边及坡口加工,数控切割机下料,板单元精确定位组装,-,44,6钢主梁制作及架设技术,6.2板单元制作的机械化和自动化,隔板焊接机器人系统,门式多电极焊机焊接板单元,-,45,6钢主梁制作及架设技术,6.3钢主梁节段制作技术,6.3.1焊接数字化群控技术,采用焊接数字化群控技术，对焊接过程的电流、电压及焊接速度有效控制。能实现对施焊电流、电压、施焊速度等参数实现在线监控，确保焊接质量的可控性、可追溯性。,控制室,电流监控界面,电压监控界面,-,46,6钢主梁制作及架设技术,6.3.2自动化焊接技术,轨道式机器人,无盲区小车,首次采用立位轨道式焊接机器人实现腹板对接焊自动化作业、无盲区焊接小车实现腹板与底板焊接自动化作业。无损检测结果表明，焊缝质量优良率大幅提高，焊缝外观质量完美，减少了焊缝修磨工作，结构耐久性和抗疲劳性能提高。,-,47,6钢主梁制作及架设技术,6.3.3无损伤制造工艺,为避免上述制造过程中对钢结构母材的损伤，港珠澳大桥大力推行无损伤制造工艺，即通过对工艺装备和工法的进一步研发，改变传统做法，从而避免钢主梁制作过程中人为操作对母材的损伤。,无马对接、压重控制焊接变形,无损吊运、翻身技术,-,48,6钢主梁制作及架设技术,6.4钢主梁大节段整体制作技术,-,49,6钢主梁制作及架设技术,6.5整孔架设技术,-,50,6钢主梁制作及架设技术,6.5整孔架设技术,-,51,6钢主梁制作及架设技术,6.5整孔架设技术,-,52,7主塔制作及安装技术,-,53,7主塔制作及架设技术,7主塔制作及安装技术,-,54,7主塔制作及安装技术,7主塔制作及架设技术,7.1钢塔节段无马组焊技术对几何精度要求极高的钢塔节段，采取了内外无马约束方案。,钢塔节段焊接变形约束情况,以前钢塔节段焊接变形约束情况,-,55,7主塔制作及架设技术,对钢塔节段外侧的四条棱角深坡口焊缝，采取了小车CO2气保焊或埋弧焊接；对隔板与腹板的立位角焊缝，尽可能地采用了立位CO2气保焊小车焊接。,隔板与腹板立位焊缝焊接,棱角深坡口焊接焊接及成形效果,7主塔制作及安装技术,-,56,7主塔制作及架设技术,7.2钢塔节段端面加工技术为了保证钢塔柱线形要求，对钢塔节段采用了“高精度的激光跟踪测量系统（简称API）划线及检测+数控调整系统找正定位+大型端面铣床”成套端面加工技术。,API测量划线、最终检测,钢塔节段端面加工,7主塔制作及安装技术,-,57,7主塔制作及架设技术,7.3钢塔节段水平预拼为了保证塔段接口匹配及减少桥位工作量，采用节段分步接长、整体水平预拼装、最终立式安装复位，形成整体大节段进行运输和安装，充分体现了四化理念，大幅缩短桥位安装时间和风险，提高了制作质量，降低了施工成本。,加工完的钢塔节段,钢塔节段水平预拼,7主塔制作及安装技术,-,58,7主塔制作及架设技术,7主塔制作及安装技术,主塔整体竖转施工,主塔翻身,主塔场内存放,-,59,8结语,-,60,8结语,8结语,截至目前，浅水区组合梁架设基本完成，正式转入桥面系施工，实现了32个月拉通全标段的目标。,-,61,8结语,深水区非通航孔桥主梁架设进展顺利，青州航道桥的主塔施工基本完