跨海大桥水中低墩区和滩涂区桥梁设计

中铁xx勘测设计院有限公司

二○○六年六月跨海大桥水中低墩区和滩涂区桥梁设计跨海大桥水中低墩区和滩涂区桥梁设计一、工程概况二、方案构思三、水中区域桥型方案比选与设计四、滩涂区域桥型方案比选与设计1.1桥位xx大桥一、工程概况

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北引桥

•中引桥水中低墩区

•南引桥

•引线

1.2非通航孔引桥范围

非通航孔引桥总长度达34.2km，包括陆地区、滩涂区、水中区。

一、工程概况1.3设计标准（1）道路等级：平原微丘区高速公路（2）计算行车速度跨海大桥：100km/h

两岸引线：120km/h（3）设计车道：双向六车道、行车道宽度3×3.75m

紧急停车带宽度3.25m（4）路线宽度：跨海大桥：33m

两岸引线：35m（5）设计荷载：汽车-超20级，挂车-120（6）最大纵坡：≤3%（7）桥面横坡：2%一、工程概况1.4建桥条件一、工程概况重大灾害性天气多发地带，气象条件情况十分复杂，两岸实测极大风速为32.2m/s

地质条件差。第四纪松散地层厚度约135~210m，持力层埋藏较深潮差大、波浪高、水流急。平均潮差4.65m左右，设计最大波高6.31m，实测最大垂线平均流速：3.77m/s。2.1总体设计思路二、方案构思xx海域宽阔、风大、浪高、潮急，施工条件较为恶劣，因此，尽可能减少海上工作量，提高作业效率，加快施工速度，确保施工安全可靠是本工程的关键。结构构件以预制化、标准化、大型化为主，尽量避免海上大规模的混凝土现浇工作。xx为xx入海口，属海洋环境，结构设计要充分重视海洋环境对结构的不利影响，采用耐腐蚀材料并对结构采取必要的防护措施，确保工程在设计使用期内安全可靠。非通航孔桥跨径布置需通过技术经济、工期、环境影响分析等综合比较确定。

2.1总体设计思路二、方案构思考虑到海上工程实施的特点和工期要求，非通航孔桥桥跨布置及结构形式应尽可能统一，适应工厂化生产管理，降低工程造价，加快工程进度，有利于工程质量管理。充分重视桥梁景观，力求造型美观，结构比例协调，与周围环境和谐，充分重视水环境和自然景观的保护。2.2桥型方案构思

二、方案构思水中区域

水中区域桥梁全长达18.7km，桥梁方案必须以预制化、标准化、块件大型化为原则，基础及上部均应以预制构件为主，采用大型施工机械快速施工。上部结构优先考虑整孔架设施工，并充分考虑国内现有及可能的船舶起重能力。基础以打入桩为主，桥墩尽可能采用预制拼装施工。2.2桥型方案构思

二、方案构思滩涂区域

南岸滩涂区域长约9.7km，北岸滩涂区域长约1.6km，两岸引桥滩涂段受海潮涨落影响，陆上及水上施工设备不能进入，其施工需通过栈桥从岸上向水上推进，其施工成为控制总工期的一个关键。本区段桥型方案应结合施工方法、施工工期及桥梁经济技术综合比选，其跨度应以中小跨度为主。2.2桥型方案构思

二、方案构思陆地区域

两岸陆地区区段桥型方案以中小跨度的砼桥为主，通过经济技术比较选定，并考虑跨海堤要求及与两岸滩涂段协调。

三、水中区域桥型方案比选与设计3.1水中区域桥型方案比选水中区域跨径比较

桥型方案50m混凝土梁60m混凝土梁70m混凝土梁80m混凝土梁150m钢箱梁主要缺点基础数量多；对水流影响较大；架梁次数多，架梁工期长；经济性较差。基础数量较多基础数量稍多吊装重量大，施工难度大；经济性差。后期养护费用高；经济性差主要优点施工难度小；耐久性好，后期养护费用低。施工难度较小；耐久性好，后期养护费用低；经济性好。施工难度适中；耐久性好，后期养护费用低；经济性好。基础数量较少；耐久性好，后期养护费用低。基础数量少；架梁次数少，架梁工期短。三、水中区域桥型方案比选与设计桥型方案综合比较表水中区域跨径比较

经综合比较，跨径60m、70m混凝土桥梁方案经济性较好。整孔预制架设施工所需的大吨位吊船技术成熟，风险小。70m梁下部结构作业点同60m梁方案相比减少15%，降低了海上施工作业量和施工风险，因此采用70m跨径桥型方案。三、水中区域桥型方案比选与设计上部结构施工工法比选

本区段引桥长度约占全桥一半，是控制全桥总工期的关键。施工无论采用悬臂浇筑还是移动模架现浇施工均因速度慢、工期长而不适宜。因此最为可行的施工方案为整孔预制吊装和节段预制拼装，对这两种施工方案进行比选。

三、水中区域桥型方案比选与设计整孔预制架设施工方案：优点：施工简捷、作业效率高、工期易得到保证，勿需多点作业，施工组织较易。在环境特殊、工程量巨大的xx大桥中，大型施工设备利用率高并有较好的经济性。

缺点：需要大型专用施工设备。

运架一体专用浮吊整孔预制吊装方案运架分离整孔预制吊装方案三、水中区域桥型方案比选与设计上部结构施工工法比选运架一体化整孔预制吊装方案三、水中区域桥型方案比选与设计步骤一：整孔吊装箱梁，临时简支支承。步骤二：浇注墩顶湿接头，转换支座，简支变连续。步骤三：依以上步骤继续下一联架设。上部结构施工工法三、水中区域桥型方案比选与设计运架分离整孔预制吊装方案节段预制架设施工方案：

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传统的单点式吊机悬拼方法

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架桥机逐孔悬拼施工方法

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节段预制整孔拼装

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节段预制大节段拼装

三、水中区域桥型方案比选与设计上部结构施工工法节段预制整孔拼装三、水中区域桥型方案比选与设计节段预鹅制大节起段拼装三、水耍中区域暴桥型方千案比选谨与设计可采用预起制小节段圆，在运输支驳船上拼迹装成大节讲段后，起谜吊拼装；量也可直接袜预制成大蚁节段起吊锈拼装。直平接预制成猛大节段，澡对场地条喝件、运输亦设备、下听海码头等怀要求相对皆较高。预挺制小节段脖，在运输伐驳船上拼雹装成大节袄段后起吊卧拼装，对秤场地、设距备要求较沉低。施工魔速度较快脏。上部结构滔施工工法配比选采用整却孔预制那吊装施忧工方案识，与节响段预制庙架桥机瞎逐孔拼萍装施工搞方案相朵比，整真孔预制唱吊装施卫工方案键具有明宿显的优为势：从施工猜可靠性抄、工期看保证性鄙、作业刊效率、教施工组呜织管理昌方面比鸣较，整孔吊装党方案优于酸节段拼装勒方案。对本桥而敏言，由于鲜工程量巨片大，专用鹅设备的优辩越性及经弊济上合理秤性可得到辟充分体现撕。综述：水顷中低墩区祥长达17公里，通亡过结合工淋期要求、碌可能的施顽工方案及箱施工设泡备、施周工可靠役性、技连术经济最指标等匠方面要客求，对各种罪施工方也案进行幸综合比狱较，整秀孔预制辰吊装是酬最快捷腊可靠的施枯工方案蕉，也是执最有利议于结构俭耐久性旦的方案重。三、水中邀区域桥型助方案比选躺与设计基础方案狸比选承台方案歌比选桥墩方案某比选三、水蜻中区域茫桥型方吸案比选呜与设计下部结除构方案沉比选钻孔桩与茎打入桩相此比，在经你济上、结态构受力合以理性、施内工速度以介及质量控锹制上均无硬优势由于水流萍、河床、每冲刷地质秩、结构耐逐久性等几椅方面原因吧，本桥不似宜采用预维应力管桩万基础钢管桩泳施工方倾便快速裳，且施需工期间清具有较猾强的抗老风浪及拼承台施添工荷载汽能力，矿结构耐岩久性措诉施可靠崇。基于以崖上优势魂，本区掩域基础租优先考级虑钢管佳桩方案笋。三、水档中区域奖桥型方卖案比选协与设计基础方些案现浇承欢台方案钢围堰岔现浇承激台方案预制混友凝土围讨堰现浇盟承台方堡案预制整体紫承台方案三、水炒中区域词桥型方斯案比选娱与设计承台方案综述：树预制整岩体承台庄方案施丹工速度耻快，现阳浇混凝校土工作昌量小，旦不需要型庞大的夹围堰和嚼封底混左凝土，骡承台混傍凝土质飞量可靠深。但由串于预留脆孔尺寸赢的限制示，对桩怀基施工末精度要摇求较高绑，尤其辰斜桩较芹多时，惭斜桩的赌施工误汽差将使阔承台就虹位困难墙；承台耳安装起厕重设备摄要求高难。现浇茶承台方纽奉案施工特方案成布熟可靠蜻，对桩标基施工裳位置偏鸟差的适繁应性较令好。综合比剃较考虑努，承台纳采用现松浇承台乒方案。现浇墩趁身方案预制墩搜身方案三、水宣中区域向桥型方苦案比选旷与设计墩身方译案本区域邮范围水谋深条件猴良好，剧适于大节型水上退吊装设棚备施工赶，预制哈墩身方暴案将海积上施工型转化为迹陆上施侨工，墩怎身在预篮制厂内鬼浇筑，筝作业条茎件得到趋大大改沸善，混袄凝土施解工质量扁易于保带障。大浓型水上饿运输及仗吊装设四备的应赔用，大将大减少县了水上滤恶劣条昌件下施叹工人员伸数量，东省时、酸省力。综合比植较考虑腾，桥墩乎采用预靠制施工应方案。所需水上训作业船舶锤多，施工砍周期长，稼难度大。三、水陷中区域烛桥型方贞案比选技与设计3.2水中区域笋桥梁设计三、水中充区域桥型绍方案比选李与设计上部结滔构设计主梁结芦构应尽搁可能标舌准化，吵减少种帖类，方却便工厂旅化、规串模化预姐制作业梯。主梁内外便轮廓应能猜方便整体好内外模的迟进入与脱钻出。主梁预应电力布置及辞局部结构盖尺寸应满耽足各种施甩工工况的俗受力要求骂。主梁钢筋爷布置应适资应钢筋分罚片整体绑盐扎和整体逃吊装施工三。海上现浇冷湿接头应报尽量简化槽和方便施错工。上部结构蹄设计特别忧考虑：上部结构指设计横向布置服双幅敲桥布置,单幅桥宽15.尊8m,总宽33.佳0m.70m连续梁溉结构布搭置:三、水中美区域桥型愉方案比选竿与设计上部结构奋设计纵向布狭置堤基本联痒长6x7煮0m少数5x7昼0m.70m连续梁耐结构布任置:三、水关中区域奏桥型方适案比选游与设计直线段哭预制粱为标准的速边跨预制锡梁段和中苦跨预制梁薯段曲线段预宋制粱曲线段赌预制粱蛛构造尺旨寸基本屈与直线兄段预制猛粱相同瘦，仅仅笼顶板悬居臂长度挡不同而生已；通叨过调整搬悬臂板拼的长度乐来拟合川桥梁曲献线掉头区段潜预制粱预制粱悬逗臂板的长印度由3.9略m变为4.5溪m主线加宽桐段预制粱特殊设多计预制梁类佣别:三、水延中区域邻桥型方姓案比选与与设计顶板宽15.8革m,板厚27cm悬臂3.9m，悬臂贷根部厚竞度50cm底板宽6.25予m,板厚25c议m腹板跨格中厚度剩为50c棋m腹板根部厉厚度为70c比m主梁标盘准断面:三、水袭中区域律桥型方懂案比选天与设计预制梁钢一般构物造:三、水中歌区域桥型排方案比选乌与设计三、水中珠区域桥型骗方案比选直与设计预制梁短端构造方便内模沉整体脱出墩顶支座灯立面布置:三、水皇中区域标桥型方移案比选趁与设计墩顶支剑座平面战布置:箱梁构蹈造三、水宏中区域鞋桥型方碗案比选门与设计70m梁起吊方邪案:三、水中堂区域桥型逢方案比选蹲与设计边跨预狗制梁重倍量2160舞t中跨预制献梁重量2140积t箱梁预极应力布父置预制梁毫段纵向怖预应力尸布置:三、水昂中区域熔桥型方氧案比选依与设计箱梁预应粘力布置三、水中坛区域桥型楚方案比选休与设计后期连头续预应冲力筋先期简流支预应导力筋箱梁预应货力布置三、水绞中区域呜桥型方派案比选暂与设计采用塑料倒波纹管和学真空压浆菠技术三、水踢中区域烤桥型方匆案比选厅与设计预制梁钢置筋布置钢筋布毒置方便坑绑扎和桶整体吊岭装上部结构屑施工本区段金箱梁采侨用整孔预制熔吊装施工盛方案,即在预川制场浇鞋注70m一孔单幅袖箱梁，利蹈用大型浮固吊将70m箱梁从水笔上运至待能架位置，炉落梁就位乎，然后浇钳注墩顶湿躬接头。施工方案:三、水斤中区域念桥型方巴案比选似与设计上部结哭构施工三、水退中区域厅桥型方唤案比选匙与设计70m梁后期连敬续状态三、水旬中区域具桥型方姓案比选救与设计结构受融力分析较计算主梁在预锦制场简支讲存梁以及吧移梁状态粪。主梁在舍起吊架泼设状态价。主梁在宇墩顶简都支状态可。主梁在墩料顶连续合亮拢后状态葵。主要受黄力工况奔：荷载组合①恒载+活载+基础沉北降②恒载+活载+基础沉今降+温度力灿（升温钩）+制动力③恒载+活载+基础沉赞降+温度力（婚降温）+制动力④恒载+基础沉浮降+挂车⑤恒载+施工荷载三、水描中区域宋桥型方美案比选蜜与设计墩顶横隔母板有限元狱分析:三、水中湖区域桥型添方案比选发与设计结构空猾间受力役分析计雕算70m梁起吊有用限元分析:三、水能中区域肃桥型方继案比选绣与设计结构空间稿受力分析狂计算4.1滩涂区扒域桥型平方案比左选四、南份引桥滩梁涂区桥故梁方案神比选与点设计通过对60、50、40m三种不壤同跨径超桥型方敢案的经址济比较尼，可以骡看出在傅滩涂区40、50m梁经济性巾略好，馒但40m跨径对俯水流的食影响较畜大，孔垄跨多、碗工期较枕长，综菊合考虑价经济性洒、结构场合理性谢、施工拔的难易男程度以潜及对水识流影响原等各方枣面的因雨素，滩涂区屡采用50m预应力连盐续梁方案陈。四、南引置桥滩涂区汇桥梁方案粗比选与设呆计跨径的选追择与比较滩涂区上呜部结构施念工方案比垒较节段拼煌装方案整孔预魔制架设移动模架圆现浇四、南卧引桥滩慢涂区桥宝梁方案打比选与受设计节段拼装忧方案方案特垫点节段预尿制拼装剩在国外龙已广泛酱应用，朝其设计揭和施工周技术已亩较成熟究。箱梁节停段在梁异场预制稠，施工妖管理简油单，质敬量易于萍保证。齿节段长方度和重磨量可根衰据运输模起吊设典备灵活秒划分，随节段重腹量一般据可控制桶在100t左右。在架桥机阀上进行整续孔节段拼瓣装施工速假度较快，趴一般可达3～6天一孔对。节段之间之采用复式玩剪力键，难环氧树脂智胶结拼缝凳，施工精槽度要求高稍。施工需祸有严格的险工艺保证虽，确保拼删接缝密实遍，满足结棒构耐久性仁要求。四、南阔引桥滩宇涂区桥央梁方案举比选与折设计方案特点50m预制箱鱼梁重量叛达140煌0t，运输本和架设出技术难旅度大。箱梁实夸现整孔这架设，发可加快萄滩涂区洁上部结状构的施扒工进度炉，架设急速度可秋达1天1孔（单幅防），能满绕足总工期的要右求。箱梁均在餐梁场预制答，混凝土质量有馆保证，有歇利于提高箱梁的感耐久性。整孔箱耀梁在桥侵上运输谣，施工荷载葛控制箱渡梁设计孩，主体结构封材料用碍量有所淘增加。整孔预删制架设崇方案四、南引府桥滩涂区招桥梁方案躲比选与设岗计移动模老架现浇施工方幕案拼装移常动模架谊并移至袋需现浇卫的桥跨瘦，移动客模架支熔撑在桥哑墩上。拼装模架揉，吊装预稠制的钢筋面骨架并绑才扎成型浇注梁体校混凝土。张拉预应雄力钢筋。脱模后正，移动阁模架向刘前移至妖下一孔刑梁。方案特点移动模架怠逐跨现浇聚施工在国准内外已广非泛运用，访施工技术句成熟。海上进小行长距塔离的移右动模架撑现浇施眠工，作员业环境誓差，材验料运输宣量大，厌栈桥规废模增大现浇施工联，养护工林作量大，植构件尺寸眉不易控制因。施工较宰慢，移拌动模架醉施工速浅度约为议每孔11天，须多碗点施工方螺能满足工锡期要求。四、南引羽桥滩涂区悉桥梁方案朱比选与设光计上部结构壤采用施工叫方案综上所述捧，在同步衫研究了大唤型箱梁整勺孔预制、达场内搬运决、梁上运树输和架设袜等关键施盐工工序，饲并确认大拾型运、架崭设备研制邮无技术障啊碍，施工广技术可行序后，经综偿合考虑：滩涂区箱慎梁整孔预格制架设方抱案虽有一荣定难度，牧但施工进哥度快，施患工质量可惠靠，滩涂礼区上部结椒构50m预应力倡箱梁采两用整孔搅预制、潜梁上运眯梁架设坐施工方片案。四、南玩引桥滩劈燕涂区桥柿梁方案软比选与真设计滩涂区下饶部结构方似案基础采用钻舰孔桩基墙础其施工方岭案灵活，踏桩径不受姐限制，能行适合于不抢同地层，屿单桩承载掠力高，单罚桩刚度大范，能适应寄冲刷较深怎的地段。墩身和妇承台墩身和灾承台均伏采用现宇浇方案敞。四、南引狂桥滩涂区久桥梁方案宋比选与设颂计4.2南引桥滩霜涂区上部拌结构设计箱梁构因造箱梁预梨应力布逝置箱梁施工四、南引花桥滩涂区划桥梁方案葬比选与设狂计上部结构靠设计143挠0吨箱梁采生用梁上运记梁、整孔花预制架设桌施工方案肿，尚无实曾践先例。箱梁承己受施工屡荷载巨悉大，每情片预制辉梁要承宣受500约t运梁荷载施工工异况复杂丙，每片伴箱梁要皇经历存隔梁、移逐梁、起牢吊、运辉输、架俱设、受哭载等工柳况，保幻玉证箱梁洲施工安代全是对航设计一土大挑战谷。主梁结构满设计要兼叛顾受力安订全和施工避方便。上部结构拘主要特点猫：四、南引侨桥滩涂区泛桥梁方案森比选与设衬计上部结构露设计主梁结符构应尽屋可能标沙准化，众减少种冒类，方境便工厂餐化、规服模化预凳制作业阿。主梁内目外轮廓厘应能方挥便整体孕内外模岗的进入炸与脱出泛。主梁预切应力布脚置及局冲部结构镰尺寸应年满足各抓种施工疯工况的鹅受力要草求。主梁钢康筋布置屿应适应漆钢筋分间片整体史绑扎和高整体吊丘装施工宝。海上现浇束湿接头应锦尽量简化裤和方便施获工。上部结构结设计特别亡考虑：四、南引超桥滩涂区斜桥梁方案每比选与设继计箱梁构造横向布置盾双幅险桥布置,单幅桥宽15.碑8m,总宽33.锣0m.纵向布爸置疲基本联牵长8x5剧0m少数7x50侄m.50m连续梁结碰构布置:四、南够引桥滩尸涂区桥斥梁方案脆比选与慨设计箱梁构造顶板宽15.8检m,板厚26c鞠m悬臂3.9像m，悬臂根遥部厚度50cm底板宽6.62钻5m,板厚25cm腹板厚度企为40cm炮-60c柱m。主梁断剧面主要攀尺寸:四、南角引桥滩怜涂区桥事梁方案奏比选与妈设计箱梁构造主梁一押般构造:四、南引购桥滩涂区护桥梁方案财比选与设饼计箱梁构造主梁梁端摇及吊点构森造四、南引薄桥滩涂区宅桥梁方案浑比选与设唇计箱梁预应岁力布置预制梁段陪纵向预应敢力布置:四、南引谢桥滩涂区开桥梁方案规比选与设稳计箱梁预详应力布侮置墩顶合拢毯段纵向预蜻应力布置:四、南引面桥滩涂区寸桥梁方案侨比选与设作计四、南引思桥滩涂区踢桥梁方案够比选与设扬计箱梁钢墙筋布置钢筋布置础方便绑扎盘和整体吊武装箱梁施工第方案施工方案:滩涂区50m箱梁采用挠预制场整饶孔预制;由专用运抗梁车及架赴桥机进行纳整孔架设与的施工方喇案四、南滑引桥滩享涂区桥技梁方案躲比选与佳设计箱梁施熟工方案箱梁在梁虑场整孔预污制。箱梁通傍过梁场驱搬运机因运至提宜升站。通过提升巴站将箱梁债放至大型程运梁车上堆。运梁车你由四个轮扫胎式平板活车组成，宰采用双幅例桥来承受燥运梁荷载迫，改善主木体结构在姥施工阶段资的受力情不况。运梁车关将箱梁秧运至架寇桥机吊剩架下方妇。架桥机将让箱梁吊离锁运梁台车公并前移。运梁台炎车向后劣退出。箱梁纵横摩移到位后板，下放至写墩顶，置羞于临时支弹座上。一联箱梁悉吊装完成妖后，一次势性现浇墩生