1、楊俊楊俊峰峰20122012級道橋學碩班級道橋學碩班2012.12.042012.12.04概述概述世界跨海長橋建設概況世界跨海長橋建設概況杭州灣跨海大橋設計原則和總體方案杭州灣跨海大橋設計原則和總體方案杭州灣跨海大橋防風設計創新杭州灣跨海大橋防風設計創新杭州灣跨海大橋防腐蝕設計創新杭州灣跨海大橋防腐蝕設計創新總結總結 杭州杭州灣跨海大橋是國道主干線灣跨海大橋是國道主干線同三同三線線(黑龍江省同江市至海南省三業市黑龍江省同江市至海南省三業市)跨越杭跨越杭州灣的通道，大橋位于錢塘江入海的河口州灣的通道，大橋位于錢塘江入海的河口海灣，海灣北面為浙江省杭嘉湖平原和我海灣，海灣北面為浙江省杭嘉湖平原和

2、我國的經濟中心上海市，南面為姚北平原和國的經濟中心上海市，南面為姚北平原和我國東南沿海重要港口城市寧波。大橋北我國東南沿海重要港口城市寧波。大橋北起嘉興海鹽鄭家埭，跨越寬闊的杭州灣海起嘉興海鹽鄭家埭，跨越寬闊的杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣，全長域后止于寧波市慈溪水路灣，全長36km。1)水中區引橋均采用鋼管樁基礎，鋼管樁總計水中區引橋均采用鋼管樁基礎，鋼管樁總計5474根，總用鋼量約根，總用鋼量約37萬噸，采用大型船機施工和萬噸，采用大型船機施工和GPS(RTK)測量定位；測量定位；2)除少量高墩外，水中區引橋均采用預制橋墩，預制墩共計除少量高墩外，水中區引橋均采用預制橋墩，預制墩共計47

3、4個，個，混凝土總量約混凝土總量約6萬立方米，最大吊重萬立方米，最大吊重440t；3)水中區引橋采用跨度為水中區引橋采用跨度為70m的預應力混凝土箱梁，整孔預制，單的預應力混凝土箱梁，整孔預制，單片梁重片梁重2200t，共，共540片，共計混凝土片，共計混凝土448萬立方米，采用運架萬立方米，采用運架一體船運輸和吊裝；一體船運輸和吊裝；4)南岸灘涂區引橋采用鉆孔樁基礎，長棧橋法施工。上部結構采用跨南岸灘涂區引橋采用鉆孔樁基礎，長棧橋法施工。上部結構采用跨度度50m預應力混凝土箱梁，共預應力混凝土箱梁，共26聯，聯，404片，共計混凝土片，共計混凝土238萬立方米，單片梁重萬立方米，單片梁重14

4、30t，采用整孔預制、梁上運輸和架橋機架，采用整孔預制、梁上運輸和架橋機架梁的方案；梁的方案；5)北岸灘涂區較短，采用鉆孔樁基礎，棧橋法施工。上部結構采用移北岸灘涂區較短，采用鉆孔樁基礎，棧橋法施工。上部結構采用移動模架原位制梁和懸臂現澆兩種工法施工：動模架原位制梁和懸臂現澆兩種工法施工：6)南、北航道橋均為鋼箱梁斜拉橋，采用大直徑鉆孔樁基礎，海上搭南、北航道橋均為鋼箱梁斜拉橋，采用大直徑鉆孔樁基礎，海上搭建平臺施工。航道橋的主塔和墩身均為現澆施工；建平臺施工。航道橋的主塔和墩身均為現澆施工；7)對海上各類混凝土結構和鋼結構，特別是處于浪濺區和水位變動區對海上各類混凝土結構和鋼結構，特別是處于

5、浪濺區和水位變動區的結構，進行了專門的防腐蝕設計，以確保結構的設計使用壽命。的結構，進行了專門的防腐蝕設計，以確保結構的設計使用壽命。杭州灣氣候環境杭州灣氣候環境特點特點 杭州杭州灣跨海大橋交通量大，行駛車型復雜，有灣跨海大橋交通量大，行駛車型復雜，有32km 完全暴露在海洋環境之中，影響營運安全完全暴露在海洋環境之中，影響營運安全的氣象因素主要有風、雨、霧、冰和雪等。杭州灣的氣象因素主要有風、雨、霧、冰和雪等。杭州灣地處北亞熱帶南緣，屬東亞季風區，冬夏季風交替地處北亞熱帶南緣，屬東亞季風區，冬夏季風交替顯著。冬季風向集中于西北方位，春夏季風向集中顯著。冬季風向集中于西北方位，春夏季風向集中于

6、東南方位。平均最大風速為于東南方位。平均最大風速為17. 7 22. 6m / s，極大風速為，極大風速為31. 9 32. 2m / s，臺風平均，臺風平均每年每年2 3 次。根據次。根據分析，災害分析，災害天氣對海上橋梁天氣對海上橋梁交通的影響遠比陸地嚴重，其中大風的影響最為嚴交通的影響遠比陸地嚴重，其中大風的影響最為嚴重。因此，風影響成為大橋運行安全管理中首要應重。因此，風影響成為大橋運行安全管理中首要應對的難題。對的難題。風對橋面行車安全風對橋面行車安全影響影響 當當汽車在橋面上行駛時，考慮到風力、慣汽車在橋面上行駛時，考慮到風力、慣性力、重力等共同作用，汽車可能出現以性力、重力等共同

7、作用，汽車可能出現以下狀態下狀態:彎道中側風作用下汽車行駛極彎道中側風作用下汽車行駛極限限;彎道中側風作用下汽車側向傾翻彎道中側風作用下汽車側向傾翻;上上坡道迎風作用下汽車行駛極限坡道迎風作用下汽車行駛極限;下坡道背下坡道背風作用下汽車駐坡制動極限風作用下汽車駐坡制動極限;側風作用下側風作用下汽車轉向穩定性。其中，車輛側風效應是汽車轉向穩定性。其中，車輛側風效應是需要重點關注解決的問題。需要重點關注解決的問題。防風防風( 減風減風) 設計設計創新創新 增設增設風障是當前國外橋梁工程中最為有效的技術措施。風障是當前國外橋梁工程中最為有效的技術措施。借助風洞試驗和數值風洞分析技術，研究了不同斷面形

8、借助風洞試驗和數值風洞分析技術，研究了不同斷面形式和透風率的風障對橋面減風效果的影響式和透風率的風障對橋面減風效果的影響。推薦的減風推薦的減風方案為方案為:在大橋全線將護欄由原設計高在大橋全線將護欄由原設計高1. 25m 加至加至1. 5m;主橋與高墩區在護欄上另加設主橋與高墩區在護欄上另加設1. 5m 高的弧形風高的弧形風障障( 總高總高3m) ，同時在里程樁號，同時在里程樁號K50 + 249. 000 K51 + 579. 000( 北航道橋北引橋高墩區起點北航道橋北引橋高墩區起點) 的區域再的區域再加設加設1. 5m 高風障高風障;南、北航道橋橋塔兩側區域考慮局南、北航道橋橋塔兩側區域

9、考慮局部增加風障的高度部增加風障的高度( 總高總高4. 2m) ;無風障區與有風障區、無風障區與有風障區、高風障區與低風障區采用逐漸過渡的方式。高風障區與低風障區采用逐漸過渡的方式。 面對面對嚴峻的海洋環境條件及高達嚴峻的海洋環境條件及高達250 萬萬m2 的混凝土用量，如何的混凝土用量，如何實現大橋混凝土工程的耐久性，確保實現大橋混凝土工程的耐久性，確保100 年設計使用壽命，是迫切年設計使用壽命，是迫切需要解決的技術難題之一需要解決的技術難題之一。為解決混凝土結構耐久性的兩個基本問題，為解決混凝土結構耐久性的兩個基本問題，從整體結構的角度出發，系統地提出了以下從整體結構的角度出發，系統地提

10、出了以下措施措施1)基本措施限制氯離子擴散系數和設置合理的鋼筋保護層，采用以氯基本措施限制氯離子擴散系數和設置合理的鋼筋保護層，采用以氯離子擴散系數為控制參數的海工耐久離子擴散系數為控制參數的海工耐久混凝土混凝土2)附加措施根據不同的情況和環境研究采用不同的防腐措施，針對性附加措施根據不同的情況和環境研究采用不同的防腐措施，針對性地引進國際先進的防腐技術和工藝，以降低氯離子擴散速度地引進國際先進的防腐技術和工藝，以降低氯離子擴散速度，3) 監測措施根據環境特征和大橋的耐久性要求，引進國外監測措施根據環境特征和大橋的耐久性要求，引進國外預埋式耐預埋式耐久性監測系統久性監測系統，用于長期動態獲取耐

11、久性參數，掌握大橋混凝土結構，用于長期動態獲取耐久性參數，掌握大橋混凝土結構脫鈍前鋒面的發展進程，驗證混凝土結構耐久性防護措施的有效性脫鈍前鋒面的發展進程，驗證混凝土結構耐久性防護措施的有效性。4) 驗證措施通過引入與研究對象具有相似環境條件且具有一定服役驗證措施通過引入與研究對象具有相似環境條件且具有一定服役年限的第三方參照物，以解決室內試驗環境與現場實際環境之間的相年限的第三方參照物，以解決室內試驗環境與現場實際環境之間的相似性問題。似性問題。根據上文的論述，結合杭州灣建設的經驗和過程，大橋根據上文的論述，結合杭州灣建設的經驗和過程，大橋的總體設計原則可以總結如下：的總體設計原則可以總結如下：1）全面貫徹）全面貫徹“實用、經濟、安全、美觀實用、經濟、安全、美觀”的技術方針，的技術方針，充分吸取世界范圍內建橋的新理論、新材料、新工藝和充分吸取世界范圍內建橋的新理論、新材料、新工藝和先進經驗，做到因地制宜。先進經驗，做到因地制宜。2）將大型化、工廠化、標準化的預制裝配方案作為研）將大型化、工廠化、標準化的預制裝配方案作為研究、確定杭州灣跨海大橋橋型方案的指導思想，有針對究、確定杭州灣跨海大橋橋型方案的指導思想，有針對性地開發或引進海上作業的大型起吊及安裝設備。性地開發或引