跨海桥梁工程特点及设计技术创新144页（详细）

1、跨海桥梁工程特点及设计技术创新,港珠澳大桥总体情况 港珠澳大桥工程特点 港珠澳大桥设计技术创新 结语,汇报内容,港珠澳大桥总体情况,港珠澳大桥的责任和使命,“一国两制”条件下跨越粤港澳三地、国内外具有空前影响力的跨海通道工程. 以之为平台,建立推动工程技术创新的激励机制,把跨海通道技术创新贯穿工程建设的全过程,形成具有领先地位的创新型技术,促进我国工程建设全面发展,为后续特大型跨海通道工程建设提供范本. 实现交通行业上的突破,成为交通建设工程的典范,提升我国交通建设科技发展水平. 是中国交通建设史上规模最大、技术最复杂、标准最高的工程,其创新建设理念将引领中国桥梁及交通建设领域的工业化革命,是

2、中国迈向桥梁强国的里程碑项目.它无疑是中国交通人的骄傲与梦想.,主要技术标准,应同时满足三地标准“就高不就低”原则 公路等级：高速公路 设计速度：100km/h 行车道数：双向六车道 设计使用寿命：120 年 建筑限界：桥面标准宽度33.1m,净高5.1m 设计汽车荷载：按汽车-提高25%用于设计计算.按香港United Kingdom Highways Agencys Departmental Standard BD 37/01汽车荷载进行计算复核 抗风设计标准：运营阶段设计重现期120年,施工期重现期30年 地震设防标准：地震基本烈度为 VII 度,采用如下的抗震设防标准（重现期）： 工作

3、状态：120年 极限状态：通航孔桥1200年、非通航孔桥600年 结构完整性状态：2400年,自然建设条件特点和要求,近海离岸跨海通道工程 气象条件恶劣,台风多,风力大,高温高湿 水文条件复杂,水动力条件差,行洪、纳潮、防淤要求严 海上航线密集,船多而杂,船行密度大；船撞作用,机场航空限高影响 环保要求高且穿越白海豚保护区,地震设防水准高 地质条件变化大 重要管线穿越桥区,大桥设计思想和理念是依据大桥建设条件和大桥建设目标和需求提出来的,也服务于大桥建设条件和建设需求. 提出了设计思想,也是大桥的建设理念,即“大型化、工厂化、标准化、装配化”. 全面践行全寿命设计理念.,建设理念和总体方针,海

4、中桥梁勘察设计标段划分情况,江海直达船航道桥,青州航道桥,深水区非通航孔桥,主体工程桥梁工程,九洲航道桥,浅水区非通航孔桥,港珠澳大桥主体工程桥梁工程,非通航孔桥梁采用埋床法全预制墩台 大型全预制墩身的起吊、安装、连接技术 超大尺度箱梁的制作、运输和安装.钢桥面板耐疲劳、长寿命技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计保障技术 钢桥面铺装 ,桥梁工程面临的技术难题,港珠澳大桥工程特点,二、青州航道桥,青州航道桥设计,桥跨布置 桥跨布置：110+236+458+236+110=1150m 主梁采用扁平流线形的整体式正交异性桥面板钢箱梁 索塔采用横向H形框架,索塔高度与主跨之比=0.246

5、 标准索距15m；斜拉索采用扇形式布置,空间双索面,在两侧锚固,青州航道桥设计,钢箱梁横断面及构造,钢箱梁为扁平流线形整体单箱三室箱室断面；梁高4.5m,不计检修道风嘴顶面33.8m,全宽41.8m 除边跨跨中70m范围内顶板、底板、斜底板及其加劲采用Q420qD材质外,其余均为Q345qD,青州航道桥设计,钢箱梁横断面及构造,横隔板间距7.5m,中间包含2道横肋板,横肋板间距2.5m 斜拉索锚固采用钢锚箱结构 箱外设置检查车,箱内设置2台顺桥向全自动小车,各部设置有人孔通道,能实现钢箱梁所有部位的“可达、可检、可维修”,青州航道桥设计,横隔板,横肋板,斜拉索布置及构造,全桥共112 根斜拉索

6、 7种型号,PES7-121PES7-475 抗拉强度1860MPa,疲劳应力幅为200MPa、250MPa 单根最长约249 米,单根最大重量约约为37.5 吨,青州航道桥设计,青州航道桥设计,索塔,采用H桥塔,塔身高163m；其中上塔柱高56.35m,中塔柱高66.65m,下塔柱高40m 塔柱为钢筋混凝土构件,下横梁为全预应力混凝土构件,上横梁采用钢结构“中国结”造型 塔上锚固为钢锚箱方案,采用耐候钢 塔柱及下横梁采用现浇施工,结形撑采用中国结造型,高50.15m. 由上至下分为T1、J1、J2、J3、T2五种节段.其中,T1、T2分别为塔柱与结形撑之间的上、下连接段. 采用钢结构箱型横断

7、面,宽度（顺）为4m,高度渐变为2.60m4.20m.横断面带有矩形内凹倒角,尺寸为0.5m0.5m. 结形撑采用带切角的矩形断面,钢结构, 采用Q345qD.分节段制造安装,节段间栓接、焊接组合形式.最大吊重约249t.总用钢量约1570t,青州航道桥设计,结形撑,索塔承台及基础,索塔承台平面呈哑铃形,由2个分离的D36.5m的圆形承台通过系梁连接而成. 整个承台平面轮廓尺寸横桥向为83.75m、纵桥向为36.5m,系梁宽15m. 承台厚度方向可分为两级,一级承台厚度为5m,二级承台厚度为4m. 承台采用有底钢套箱施工,封底混凝土厚度为2m.,青州航道桥设计,钢管复合桩基础,每个承台下采用3

8、8根D2.5m/D2.15m钢管复合桩,梅花形布置,按支承桩设计 左、右承台设计成不等桩长,桩底嵌入中风化岩深度不小于1.5D；桩长约为103137m 钢管内径2450mm,钢管壁厚分2类：上部壁厚25mm,下部约2m范围壁厚36mm 桩身配置普通钢筋,青州航道桥设计,辅助墩、过渡墩墩身及基础,墩身采用预制节段拼装矩形空心墩身,与非通航孔桥墩形一致 辅助墩、过渡墩墩身高度分别为37.6m、35.4m,其中0.5m伸入承台 墩身截面外侧尺寸为15m（横）5.5m（顺 墩身单节最大吊重约2533t 承台平面呈八边形,横桥向为39.5m、纵桥向为27.4m；厚度方向分为两级,一级厚度为3.5m,二级

9、厚度为2.m 桩基采用20根2.52.15 m变截面钢管复合桩,青州航道桥设计,斜拉索两端锚固,青州航道桥设计,索塔钢锚箱最大吊重12.4t,索塔施工流程,塔柱采用爬模节段现浇施工,下横梁采用搭设支架现浇施工. 塔柱间设置临时支撑； 钢结形撑采用分节段工厂制造、现场吊装施工.,青州航道桥设计,上部结构施工流程,无索区边跨采用大节段整体吊装,其余部分采用小节段桥面吊机悬臂拼装法施工.类似规模及结构的桥梁施工在国内具有丰富经验,施工方法均为成熟工艺. 本桥取消塔旁支架和施工期间的临时墩,代之以临时抗风索.,最大双悬臂长度195m 最大单悬臂长度225.2m,青州航道桥设计,江海直达船航道桥设计,桥

10、跨布置,江海直达船航道桥设计, 桥型： 三塔斜拉桥中央单索面、钢箱梁、钢塔 桥跨布置：六跨110+129+258+258+129+110 = 994 m,索塔,江海直达船航道桥设计, 索塔造型：海豚、风帆形； 塔身形式：全钢结构-Q345qD； 高约109m,塔底尺寸9m9m,江海直达船航道桥设计,主塔柱,副塔柱,联系杆,江海直达船航道桥设计,主塔柱断面,副塔柱断面,联系杆断面,三角撑断面,热轧H型钢,各部件断面,江海直达船航道桥设计,塔底锚固构造,确定方案螺栓锚固（无粘结）方式： 形式简洁、受力明确、技术成熟,74根130mm螺杆/每个塔,螺杆,九洲航道桥设计,桥跨布置为：（85+127.5

11、+268+127.5+85)m=693m 通航净空：210m40m,九洲航道桥总体布置图,通航净空 21040m,九洲航道桥设计,主梁,标准断面,隔板断面,主梁采用双开口钢箱结合混凝土桥面板的整幅断面形式,两片主梁间通过箱形断面的大横梁连接.,钢 箱 梁：顶宽12.80m 底宽11.52m 梁高4.485m 标准节段长12.5m 材质Q345qD 横隔系统：箱型横梁间距 12.5m 横隔板间距 4.25m 框架式横肋板 4.25m 加 劲 肋：板式加劲肋 剪 力 钉：圆头焊钉,集束式布置 桥 面 板：厚0.26m,支点处0.5m 悬臂长度3.50m,箱形横梁：高3.943.96m 宽4.0m,

12、九洲航道桥设计,主塔,为避免浪溅区水位变动对钢塔柱的腐蚀,底节采用混凝土结构.,九洲航道桥设计,造型：风帆 塔顶高程：+120m 塔 高：114.7m 塔底高程：+5.3m 材料：钢砼混合结构 立柱：塔顶局部Q345 其余区段Q370 混凝土C60 曲臂：Q345 混凝土塔柱高：13.7m 钢混结合段： 2.0m 钢 塔 柱：99.0m,九洲航道桥设计,塔梁固结区,主塔顺桥向壁板同时作为主梁腹板,与两侧腹板对齐.主塔横桥向壁板同时作为主梁隔板,与主梁箱内隔板对齐.,塔梁固结构造示意,主塔施工时,主梁0#段和固结区塔柱作为一个吊装节段,先行安装.待主塔施工完成后,再在0#段主梁两端拼装其余主梁节

13、段.,塔梁固结区,九洲航道桥设计,深水区非通航孔桥,(1) 桥跨布置,接岛桥结合部非通航孔桥采用5110m=660m五跨连续梁桥.接江海直达船航道桥采用5110m550m五跨变宽连续梁桥.接浅水区非通航孔桥采用4110m四跨连续梁桥.其余采用6110m660m六跨连续梁桥.,(2) 结构体系,采用减隔震支座作为约束体系的钢箱连续梁桥.,深水区非通航孔桥,等宽段标准横断面,等宽段钢箱梁梁宽33.1m,底板宽15m.钢箱梁梁高4.5m,梁高与跨径比值为1/24.4. 采用大悬臂单箱双室结构,悬臂长度5.675m,根部高度1.45m,端部高度0.5m. 钢箱梁内部横隔板标准间距10m,横隔板之间设三

14、道横肋,横肋间距2.5m.,(3) 上部结构构造设计,深水区非通航孔桥,变宽段整箱变宽横断面,变宽段分离箱变宽横断面,变宽段钢箱梁通过四跨（440m）梁宽由33.1m变化为38.8m（三次抛物线）,采用整箱变宽+分离线变宽的结构形式.钢箱梁梁高4.5m,梁高与跨径比值为1/24.4.,(3) 上部结构构造设计,深水区非通航孔桥,为减少现场焊接工作量,加快施工进度,主梁架设采用大节段整孔逐跨吊装方案.最大控制吊装重量为：2750吨.,(3) 上部结构施工方案,深水区非通航孔桥,立面,平面,低墩区基础每个承台设6根钢管复合桩,横向三排,桩径2m.承台为六边形,边缘顺桥向宽为10.3m,中心顺桥向宽

15、11.1m,横桥向长14.8m,高4.5m. 高墩区及变宽段基础设6根钢管复合桩,横向三排,桩径2.2m.承台为六边形,边缘顺桥向宽为11.2m,中心顺桥向宽12m,横桥向长16m,高5m. 下节段墩身及承台整体最大吊装重量2850吨.,承台复合桩连接件,(4) 下部结构构造设计,深水区非通航孔桥,支座 支座具有常规使用和减隔震功能,同时还具备在罕遇地震作用下防落梁功能；支座设计寿命为60年.等宽段高墩区采用高阻尼支座,等宽低墩区采用铅芯橡胶支座及双曲面球型减隔震支座,变宽段采用双曲面球形减隔震支座.进行分区段设计. 调频质量阻尼器(TMD) 为了抑制钢箱梁涡激共振,在每联的次边跨跨中均布置4

16、个TMD,每联共8个.TMD的阻尼比在为10%左右,安装TMD后,主梁结构的等效阻尼比大于1.0%. 伸缩缝 采用多向变位梳形板桥梁伸缩装置,分为480型、560型、720型三种型号.,(5) 附属结构,深水区非通航孔桥,浅水区非通航孔桥,总体布置,85m连续组合梁分幅方案,56孔一联,全长5.44km.桥面总宽33.1m,两幅主梁中心距16.8m,桥梁中心线处梁缝宽0.5m,单幅桥面宽16.30m,桥面横坡2.5.,浅水区非通航孔桥,横断面布置,浅水区非通航孔桥,梁高：4.3m 梁宽：16.30m 悬臂：3.50m 钢主梁：顶宽9.30m 底宽6.70m 设一道纵梁,横隔系统： 桁架式横隔板

17、和框架式横肋板交替布置,间距2.0m,浅水区非通航孔桥,混凝土桥面板采用C60高性能混凝土,宽16.3m,横桥向跨中部分厚26cm,钢梁腹板顶处厚50cm,悬臂板端部厚22cm,其间均以梗胁过渡.桥面板横桥向整体化、纵桥向分块预制,在钢梁腹板顶间断开孔.,桥面板分块示意图,浅水区非通航孔桥,桥面板横向采用部分预应力体系,5-s15.2,间距50 cm. 墩顶负弯矩区适当布置纵向预应力钢绞线,7-s15.2. 控裂设计,a)均布式 b）集束式,剪力钉：集束式钉群布置 直径22mm 高250mm 纵向间距126mm 横向间距125mm 钉群间距1000mm,钢筋混凝土构件,局部采用高配筋率,防腐蚀

18、钢筋,施加适量预应力,改善受力性能,提高安全储备,混凝土外掺剂,浅水区非通航孔桥,港珠澳大桥设计技术创新,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥

19、静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,项目建设目标的需要 社会发展的需要 行业发展的需要,地标性桥梁建筑设计,项目总体景观设计理念,地标性桥梁建筑设计,景观文化内涵 桥梁元素特征 视点分析,（1）中西合璧的地域文化 （2）粤港文化融合 （3）古今文化交融,地标性桥梁建筑设计,地标性的景观设计,地标性的景观设计,地标性的景观设计,地标性桥梁建筑设计,地标性桥梁建筑设计,地标性桥梁建筑设计,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁

20、制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,为将阻水比控制在10%以内,基础需埋置在海床以下.由于全线地质条件复杂,大部分区域覆盖层较厚,预制沉箱或沉井方案对不同地质的适应性差,而且下沉较深、规模大、造价高,因此桥梁工程基础采用桩基础方案. 在广泛吸收国内外跨海桥梁基础建设的有益经验的基础

21、上,通过对打入桩、钻孔灌注桩和钢管复合桩综合比选,最终确定采用钢管复合桩 .钢管与钢筋混凝土共同组成桩基础结构主体.整个桩身由两部分组成：有钢管段、无钢管段.有钢管段的长度根据地质条件、结构受力和刚度、沉桩能力、施工期承载等综合确定.复合桩钢管内径2450/2150/1950mm,桩尖约2m范围壁厚为36mm,其余壁厚为25mm.在顶部一定区段钢管内壁设置多道剪力环.复合桩混凝土强度等级采用水下C35,桩身根据受力配置钢筋. 全桥约1500根桩,方案的选择,大直径复合桩研究与应用,钢管制造,大直径复合桩研究与应用,大直径复合桩研究与应用,钢管制造,钢管制造,大直径复合桩研究与应用,基础施工,大

22、直径复合桩研究与应用,大直径钢管复合桩优点 承载力高 延性好 可靠性好 便于施工 风险可控 费用相对经济 “钢管+核心混凝土”桩以复合体形式表现出良好的共同工作性能,使得在深海桩基工程中具有极大的发展前景,大直径复合桩研究与应用,目前国内外对于钢管复合桩复合结构的受力机理、协同工作性能以及设计计算理论还不完善,缺乏系统理论研究. 工程上常常只是把钢管作为钻孔桩的临时护筒,设计时未将钢管与核心混凝土作为复合体加以共同考虑. 计算理论和设计方法的研究大大落后于工程应用.一方面,实际工程中经常出现因桩基沉降过大等引起的工程事故,另一方面也暴露出桩基设计中存在着保守的趋势和现象. 鉴于此,对钢管复合桩

23、的变形分析、承载力计算理论以及桩的合理构造形式等方面开展了系统的理论分析和试验研究,在充分了解其承载特性和受力机理的基础上,获取了大直径钢管复合桩的各项设计参数,提出了钢管复合桩竖向和水平承载能力计算方法,并将研究成果应用于设计.,研究背景,大直径复合桩研究与应用,在现场调查和测试试验基础上,针对钢管复合桩的管内剪力环加固,泥皮、防腐层削弱等效应,通过钢管复合桩压剪弯和推出试验,首次开展了在压-弯-剪复杂荷载作用下14根、16次的有/无钢管、有/无剪力环、有/无泥皮、有/无防腐涂层不同组合的钢管复合桩承载能力和变形特性的系统试验. 在此基础上,采用极限平衡理论和全过程分析法,研究了有/无钢管、

24、有/无剪力环、有/无泥皮、有/无防腐涂层的钢管复合桩在弹性状态、弹塑性阶段、极限状态下的组合强度、换算刚度、联结性能等重要指标和相关参数,揭示在多工况下钢管复合桩的承载能力和变形特征的发展变化规律.,研究内容,大直径复合桩研究与应用,研究成果不仅对于大桥工程建设具有重要的指导意义,而且对于完善钢管混凝土桩基设计计算理论、优化施工工艺、拓展应用范围、为相关规范的修订和完善提供技术支持等具有重要的现实意义和直接的应用价值.,研究意义,大直径复合桩研究与应用,近年来美国、日本、新西兰和加拿大等国家对采用钢管混凝土结构制作桩基进行了大量的研究.日本已采用离心法工艺生产空心钢管复合桩 加拿大学者对钢管复

25、合桩在海洋环境中的防腐蚀性能进行了试验研究.认为在钢管中灌注聚合物混凝土具有可靠的应用价值,研究结果表明,钢管复合桩中钢管的锈蚀程度以及可见缺陷,均处于容许限度之内. 钢管复合桩在国外已成功应用在一些重要工程中： 旧金山第二Benicia-Martinez大桥、孟加拉国Jamuna河大桥 、日本喜入油田终端海港、Kosan大桥、多多罗大桥、本四3线生口桥、东神户大桥、韩国西海大桥.,国外研究现状,大直径复合桩研究与应用,近些年来,随着水下高性能混凝土配方与工艺的开发和工程机械的发展,大大地促进了钢管复合桩在深水工程中的推广应用.,国内研究现状,大直径复合桩研究与应用,大直径复合桩研究与应用,大

26、直径复合桩研究与应用,大直径复合桩研究与应用,大直径复合桩研究与应用,大直径复合桩研究与应用,不足与建议 未形成桩基作为钢管混凝土构件的承载能力计算的直接计算公式 关于尺度对复合构件的套箍效应的影响尚缺乏系统研究 成果应用尚需工程长期运营实践检验,大直径复合桩研究与应用,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于12

27、0年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,预制承台及首节墩身的构造设计,埋床法全预制墩台设计与施工技术,非通航孔桥钢管底没有进入全风化层时,钢管复合桩竖向倾斜不大于1/400； 若钢管底进入全风化时,钢管复合桩竖向倾斜不大于1/320； 钢管复合桩中心平面位置允许绝对误差小于150mm,各桩之间允许相对误差小于50mm.,采用整体式导向架、液压振动锤同时振沉,确保其精度.根据埋置式预制承台的模型试验成果,可以达到以上精

28、度的要求.,钢管复合桩精度控制,埋床法全预制墩台设计与施工技术,预制承台与钢管复合桩连接施工流程（一）,步骤一：钢管插打完毕后采用三维激光扫描系统测量桩顶平面坐标和倾斜度参数,根据测量数据调整承台中心与墩身中心及倾斜度等几何关系,采用调整后的几何参数在复合桩施工期间进行承台墩身预制,同时制作钢套箱、悬挂系统及吊具等； 步骤二四：承台及墩身预制完毕后,分块安装钢套箱、支撑系统、悬挂系统及吊具.,埋床法全预制墩台设计与施工技术,施工方案及工艺设计,埋床法全预制墩台设计与施工技术,预制承台与钢管复合桩连接施工流程（二）,步骤五六：吊装预制承台,将悬挂系统搁置在4根钢管复合桩桩帽上；利用桩帽顶部调位装

29、置调整承台及墩身的平面位置及垂直度； 步骤八：利用胶囊止水（胶囊的止水能力应不小于16m水深） ,抽水后灌注速凝砂浆,焊接承台与钢管复合桩连接件； 步骤九十：浇注轴线处两个预留孔混凝土；拆除悬挂系统完成体系转换,浇注其余四个预留孔混凝土； 步骤十一：钢套箱内部充水,拆除钢套箱,完成预制承台与钢管复合桩的连接.,施工方案及工艺设计,埋床法全预制墩台设计与施工技术,首节墩台吊具总体结构,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创

30、新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,在“四化”方针的指导下,桥墩均采用工厂预制、现场安装. 受制于预制、吊装能力,墩身划分为23节,并通过D75mm的预应力筋进行连接. 墩身接缝采用干接缝,设置匹配的凹凸剪力键,接缝处涂抹满足技术要求的环氧树脂. 经技术经济综合比较,预应力采用全螺纹粗钢筋. 最大吊重

31、3000ton,构造设计,全预制墩身设计、安装和连接新技术,步骤一：下节段墩身承台与钢管复合桩连接施工； 步骤二：浮吊起吊中节段墩身,搁置于临时垫块上,连接预应力粗钢筋和塑钢复合波纹管,接缝面喷涂环氧树脂,取走垫块下落墩身,张拉连接预应力粗钢筋； 步骤三：安装上节段墩身； 步骤四：28天后,补张预应力粗钢筋至设计值； 步骤五：实施真空辅助压浆,浇注封锚混凝土.,全预制墩身设计、安装和连接新技术,大直径高强螺纹钢筋性能及研发,全预制墩身设计、安装和连接新技术,鉴于预应力混凝土用螺纹钢筋（GB/T 20065-2006）最大规格仅50mm,为此,在广泛调研国内外相关技术水平及市场情况基础上,确定采

32、用75mm预应力螺纹粗钢筋,屈服强度830MPa,抗拉强度1030MPa.要求采用精轧螺纹钢筋或滚压连续外螺纹粗钢筋,均应符合预应力混凝土用螺纹钢筋（GB/T 20065-2006）、Guideline for European Technical Approval of Post-tensioning Kits for Prestressing of Structures（ETA-013 2002）、Hot Rolled and Hot Rolled and Processed High Tensile Alloy Steel Bars for the Prestressing of Con

33、crete（BS 4486）、Standard Specification for Uncoated High-Strength Steel Bars for Prestressing Concrete（ASTM A 722/A 722M-07）等规定的尺寸、外形及技术性能要求.,高强螺纹钢筋的两种型式：精轧、滚压型式,1、精轧螺纹钢筋,大直径高强螺纹钢筋性能及研发,目前国内精轧螺纹钢筋最大直径为50,国外DSI精轧螺纹钢筋最大直径为75.,钢筋外形为热轧无纵肋不连续螺纹,全预制墩身设计、安装和连接新技术,2、滚压螺纹钢筋,目前国外freyssinet采用滚压螺纹钢筋,直径系列较多,可按工程需

34、要选用.,钢筋外形为滚压连续全螺纹,全预制墩身设计、安装和连接新技术,国内成功开发了屈服强度达835MPa以上级别的 直径高强螺纹钢筋锚固体系,其主要性能指标均优于国内同类产品,达到国外同类产品要求.,高强螺纹钢筋采取滚压方式,全预制墩身设计、安装和连接新技术,主要力学性能：屈服强度835MPa,抗拉强度1035MPa 公称截面积：4418mm2,国内外现有预应力用高强螺纹钢筋性能对比表,全预制墩身设计、安装和连接新技术,高强螺纹钢筋锚固及连接设计,全预制墩身设计、安装和连接新技术,永久防护电隔离防护真空灌浆,电隔离防护体系： 通过保持高强螺纹钢筋锚固体系与墩身的绝缘防护电阻,可以满足锚固体系

35、的高寿命要求.,根据BS EN1537：2000要求,永久防护的绝缘电阻值为：,R 0.1M,全预制墩身设计、安装和连接新技术,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研

36、究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,正交异形板：桥面板+纵肋+横肋 疲劳破坏：在远低于材料强度极限的交变应力作用下,材料发生破坏的现象 世界范围内多发,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,在细节研究及疲劳验算的基础上,确定了钢桥面板的细部构造：,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,小试件疲劳试验验证四个疲劳细节,横隔板上在U肋附近开槽处 U肋对接（焊接与栓接） 顶板与U肋焊缝 横隔板与U肋焊缝,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,横隔

37、板上在U肋附近开槽试件,U肋对接（焊接与栓接）试件,顶板与U肋焊缝试件的疲劳加载试验结果表明,这些试件没有发生疲劳破坏.据此可以判定,在正常的交通荷载作用下并确保合理养护时,港珠澳大桥以上试件对应疲劳细节能满足抗疲劳性能要求,即在当前预计的交通流量条件下在设计寿命120年内不会发生疲劳破坏.,横隔板开槽,U肋对接（焊接与栓接）,顶板与U肋焊缝,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,开展大试件疲劳试验,进一步直接验证疲劳性能,钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75m

38、m预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,钢塔整体制造与安装技术,吊重约3000t 吊高约90m,索塔制造技术 塔身安装流程,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制

39、墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,1860MPa斜拉索研发与应用,江海直达船航道桥由于采用竖琴式布置的单索面,若采用1670MPa斜拉索,则规格超过斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝

40、拉索技术条件（GB/T 18365-2001）的最大规格；若采用1770MPa斜拉索,则也要用到大跨度斜拉桥平行钢丝斜拉索（JTT 775-2010）的LPES7-547规格.为减轻斜拉索重量,减小索体直径进而减小拉索阻风面积,在广泛调研国内外相关技术水平及市场情况基础上,确定通航孔桥采用抗拉强度1860MPa,相比1770Mpa斜拉索,重量减轻约6.5%,阻风面积减小约6.3%.,采用直径7mm标准强度1860MPa平行钢丝索 最大规格达7-511,国内最大 成品索疲劳应力幅达250MPa 钢丝采用锌-5%铝混合稀土合金镀层 采用体内外阻尼器、气动措施并用的综合减振方案 斜拉索耐久性技术改进

41、措施,1860MPa斜拉索研发与应用,1860MPa斜拉索研发与应用,1860MPa斜拉索研发与应用,国内已研发成功,1860MPa斜拉索研发与应用,盘条：宝钢B90SiQL 钢丝制作 锌-铝镀层生产线 长寿命改进：PE、锚具渗锌防腐、锚口弯曲限值装置、防水措施 7511已完成试生产.国内最大规格已达7649 静、动载试验,水密性试验等,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强

42、度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,全覆盖的运营管养装备技术,重建轻养 建养并重； 港珠澳大桥的维养尤为重要； 从设计阶段开始就应为维养创造良好条件. “以人为本”的设计理念,全覆盖的运营管养装备技术,钢箱梁,全覆盖的运营管养装备技术,索塔,全覆盖的运营管养装备技术,索塔,青州航道桥,江海直达船航道桥,全覆盖的运营管养装备技术,斜拉索,斜拉索爬索

43、机器人,斜拉索检修爬车,全覆盖的运营管养装备技术,桥墩,斜拉索爬索机器人,斜拉索检修爬车,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的

44、约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,120年设计使用寿命保障技术,总体保证策略 设计合理的结构,受力不合理的结构必然不耐久 采用有利于寿命的高性能材料 选择先进、能确保工程质量、提升工程品质的施工方法,具体而言就是“四化”.采用“四化”施工方法对工程品质而言是一个重大的保证.工程品质、工程质量都好必然会有很好的耐久性. 采用提升或者保障耐久性的防护措施 注重并改善利于耐久性的细节构造设计 加强运营期管养、维护维修、更换等的考虑并制定有效措施,120年设计使用寿命保障技术,构件类别及寿命保障策略 在设计寿命内不可更换,也不能进行养护、维修,需采取措施保证120 年设计寿命,如钢管复合桩等； 在

45、设计寿命内不可更换,可通过检修、养护提高其寿命,如墩、梁、塔等； 在设计寿命内可更换,如斜拉索、支座、伸缩装置等,设计中考虑构件寿命,在120 年内进行更换,并预留更换工作条件. 针对不同构件,需分别考虑耐久性措施和运营期维护措施等保证120 年设计寿命.,120年设计使用寿命保障技术,混凝土结构耐久性设计,明确构件设计使用寿命 基本措施： 桥梁上、下部结构采用“大型化、工厂化、标准化、装配化”原则指导下的全预制装配方案,把“建造”变为“制造”,以确保施工质量、精度及耐久性 海工高性能混凝土原材料要求.以提高混凝土本身品质为根本出发点,确保混凝土结构耐久性要求. 混凝土最大水胶比及胶凝材料用量

46、 最低强度等级 氯离子扩散系数 钢筋保护层厚度 裂缝宽度限制,120年设计使用寿命保障技术,附加措施： 防腐钢筋：预制构件采用高性能环氧钢筋,现浇混凝土构件采用不锈钢钢筋 硅烷浸渍：预制墩身内外表面,索塔、承台外表面 明确并从严规定材料的技术性能 港珠澳大桥主体工程混凝土结构耐久性设计指南 港珠澳大桥主体工程混凝土耐久性质量控制技术规程,120年设计使用寿命保障技术,混凝土结构耐久性设计,钢结构耐久性设计,结构构造设计措施：从严控制应力指标；避免冷弯；提高构件疲劳性能等. 结构制造细节要求与控制：比如每一个梁段的U肋增设了钢密封板；优化承台墩身预留预埋件的设置方式,避免形成腐蚀通道等；矫形要求

47、；焊缝；打磨处理；应力集中处理等. 钢箱梁及钢索塔：梁（塔）内除湿+梁（塔）内外防腐涂装 钢管复合桩的钢管：涂层+阴极保护的联合防护 施工从严要求,梁段板件下料、单元件制作、小节段组装、大节段拼装以及涂装等作业均需在工厂厂房内完成,禁止露天作业.施工的质量及耐久性得到了保证 运营维护方面充分考虑了结构的可检、可达、可修、可换、可控和可持续性；制定桥梁系统各部分全面检查作业周期,检修方案、检修通道的综合规划、提出了检修技术及检修设备需求,120年设计使用寿命保障技术,设置全自动、人性化的可达、可检、可修、可强设施,120年设计使用寿命保障技术,对可检性、可修性、可换性、可控性、可持续性的考虑,可

48、更换性设计考虑：如采用易于更换的斜拉索锚固方案,可实现运营期拉索的更换施工；考虑支座更换的空间及作业构造；采用便于养护维修的性能优良且在不中断交通下可更换的伸缩缝. 可控性设计考虑：承台防撞钢套箱；阻尼器和气动措施的拉索综合减振措施；近塔区桥面风障；抗震阻尼器和减隔振支座等控制措施. 可持续性设计考虑：采用长寿命的索塔、钢箱梁、拉索、钢管复合桩、钢支座等构件和防护涂层,大大减少了运营期维修和更换的次数,降低了维修和更换工作的资源、能源消耗和对环境的污染.大量采用钢箱梁、钢支座、钢护栏等钢构件,在拆除后可回收和重复利用.采用绿色工法施工方案,采用预制安装工法.,对本项目营运及维护策略初步方案的考

49、虑,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,减隔震设计技术,设防标准 高标准 性能与造价,减

50、隔震设计技术,128,减隔震装置的功能,桥梁减隔振装置,减隔震设计技术,单墩拟静力试验,减隔震设计技术,1）不同隔震支座类型隔震效果的试验研究 针对高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座和摩擦摆隔震支座三种支座类型隔震桥梁在地震作用下的动力性能进行研究,分析不同隔震支座的隔震效果.,2）桥墩高差大小对隔震桥梁动力性能的影响 在本项目中,与斜拉桥连接的高架桥的桥墩非常高,且路面高度变化剧烈,不能忽略桥墩高差对隔震桥梁动力性能的影响,为了能够更加直观真实的反应桥墩高差对桥梁动力性能的影响,通过振动台试验的方法,分析研究桥墩较大高差对桥梁动力性能的影响.,3）行波效应的影响 行波效应是由地震波在不同支承点处到

51、达时间的差异造成的,为了考虑地震波在传播过程中到达结构不同支座时会发生时间的延迟现象.本研究内容将通过振动台试验研究的方法研究行波效应的影响.,振动台试验内容,减隔震设计技术,减隔震设计技术,减隔振支座布设,减隔震设计技术,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节设计技术 钢箱梁制造关键工艺及技术创新（另题介绍） 钢塔整体制造与安装技术 抗拉强度1860MPa斜拉索研发与应用 全覆盖的运营管养装备技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计技术 减隔震设计技术(桥梁抗震设计和性能优化) 钢箱连续梁涡激共振抑制技术 钢桥面铺装直道轮式加速加载试验研究 青州航道桥基于全桥静动力性能最优的约束体系设计 其他,桥梁设计技术创新,通过抗风试验研究,确定在钢箱连续梁内设置TMD,以抑制钢箱梁在运营期间可能出现的涡激共振.,钢箱连续梁涡激共振抑制技术,钢箱连续梁涡激共振抑制技术,地标性桥梁建筑设计 大直径钢管复合桩研究及应用 埋床法全预制墩台设计与施工技术 全预制墩身设计、安装和连接技术及75mm预应力螺纹粗钢筋研发 钢箱梁正交异性钢桥面板抗疲劳构造细节