1、中鐵xx勘測設計院有限公司二六年六月跨海大橋水中低墩區和灘涂區橋梁設計跨海大橋水中低墩區和灘涂區橋梁設計一、工程概況二、方案構思三、水中區域橋型方案比選與設計四、灘涂區域橋型方案比選與設計1.1 橋位xx大橋一、工程概況 北引橋 中引橋水中低墩區 南引橋 引線1.2 非通航孔引橋范圍 非通航孔引橋總長度達34.2km，包括陸地區、灘涂區、水中區。 一、工程概況1 .3 設計標準（1）道路等級：平原微丘區高速公路（2）計算行車速度 跨海大橋：100km/h 兩岸引線：120km/h（3）設計車道：雙向六車道、 行車道寬度33.75m 緊急停車帶寬度3.25m（4）路線寬度： 跨海大橋：33m 兩

2、岸引線：35m（5）設計荷載：汽車-超20級， 掛車-120（6）最大縱坡：3%（7）橋面橫坡：2%一、工程概況1 .4 建橋條件一、工程概況重大災害性天氣多發地帶，氣象條件情況十分復雜 ，兩岸實測極大風速為32.2m/s 地質條件差。第四紀松散地層厚度約135210m，持力層埋藏較深 潮差大、波浪高、水流急。平均潮差4.65m左右，設計最大波高6.31m，實測最大垂線平均流速：3.77m/s。 2 .1 總體設計思路 二、方案構思xx海域寬闊、風大、浪高、潮急，施工條件較為惡劣，因此，盡可能減少海上工作量，提高作業效率，加快施工速度，確保施工安全可靠是本工程的關鍵。結構構件以預制化、標準化、

3、大型化為主，盡量避免海上大規模的混凝土現澆工作。xx為xx入海口，屬海洋環境，結構設計要充分重視海洋環境對結構的不利影響，采用耐腐蝕材料并對結構采取必要的防護措施，確保工程在設計使用期內安全可靠。非通航孔橋跨徑布置需通過技術經濟、工期、環境影響分析等綜合比較確定。 2 .1 總體設計思路 二、方案構思考慮到海上工程實施的特點和工期要求，非通航孔橋橋跨布置及結構形式應盡可能統一，適應工廠化生產管理，降低工程造價，加快工程進度，有利于工程質量管理。充分重視橋梁景觀，力求造型美觀，結構比例協調，與周圍環境和諧，充分重視水環境和自然景觀的保護。2 .2 橋型方案構思 二、方案構思水中區域 水中區域橋梁

4、全長達18.7km，橋梁方案必須以預制化、標準化、塊件大型化為原則，基礎及上部均應以預制構件為主，采用大型施工機械快速施工。上部結構優先考慮整孔架設施工，并充分考慮國內現有及可能的船舶起重能力。基礎以打入樁為主，橋墩盡可能采用預制拼裝施工。 2 .2 橋型方案構思 二、方案構思灘涂區域 南岸灘涂區域長約9.7km，北岸灘涂區域長約1.6km，兩岸引橋灘涂段受海潮漲落影響，陸上及水上施工設備不能進入，其施工需通過棧橋從岸上向水上推進，其施工成為控制總工期的一個關鍵。本區段橋型方案應結合施工方法、施工工期及橋梁經濟技術綜合比選，其跨度應以中小跨度為主。 2 .2 橋型方案構思 二、方案構思陸地區域

5、 兩岸陸地區區段橋型方案以中小跨度的砼橋為主，通過經濟技術比較選定，并考慮跨海堤要求及與兩岸灘涂段協調。 三、水中區域橋型方案比選與設計3.1 水中區域橋型方案比選 水中區域跨徑比較 橋型方案50m混凝土梁60m混凝土梁70m混凝土梁80m混凝土梁150m鋼箱梁主要缺點基礎數量多；對水流影響較大；架梁次數多，架梁工期長；經濟性較差。基礎數量較多 基礎數量稍多吊裝重量大，施工難度大；經濟性差。后期養護費用高；經濟性差主要優點施工難度小；耐久性好，后期養護費用低。施工難度較小；耐久性好，后期養護費用低；經濟性好。施工難度適中；耐久性好，后期養護費用低；經濟性好。基礎數量較少；耐久性好，后期養護費用

6、低。基礎數量少；架梁次數少，架梁工期短。三、水中區域橋型方案比選與設計橋型方案綜合比較表 水中區域跨徑比較 經綜合比較，跨徑60m、70m混凝土橋梁方案經濟性較好。整孔預制架設施工所需的大噸位吊船技術成熟，風險小。70m梁下部結構作業點同60m梁方案相比減少15%，降低了海上施工作業量和施工風險，因此采用70m跨徑橋型方案。 三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構施工工法比選 本區段引橋長度約占全橋一半，是控制全橋總工期的關鍵。施工無論采用懸臂澆筑還是移動模架現澆施工均因速度慢、工期長而不適宜。因此最為可行的施工方案為整孔預制吊裝和節段預制拼裝，對這兩種施工方案進行比選。 三、水中區域橋型方案

7、比選與設計整孔預制架設施工方案：優點：施工簡捷、作業效率高、工期易得到保證，勿需多點作業，施 工組織較易。在環境特殊、工程量巨大的xx大橋中，大型施工設備利用率高并有較好的經濟性。 缺點：需要大型專用施工設備。 運架一體專用浮吊整孔預制吊裝方案 運架分離整孔預制吊裝方案三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構施工工法比選運架一體化整孔預制吊裝方案三、水中區域橋型方案比選與設計步驟一：整孔吊裝箱梁，臨時簡支支承。步驟二：澆注墩頂濕接頭，轉換支座，簡支變連續。步驟三：依以上步驟繼續下一聯架設。上部結構施工工法三、水中區域橋型方案比選與設計運架分離整孔預制吊裝方案節段預制架設施工方案 ： 傳統的單點式

8、吊機懸拼方法 架橋機逐孔懸拼施工方法 節段預制整孔拼裝 節段預制大節段拼裝 三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構施工工法節段預制整孔拼裝三、水中區域橋型方案比選與設計節段預制大節段拼裝三、水中區域橋型方案比選與設計 可采用預制小節段，在運輸駁船上拼裝成大節段后，起吊拼裝；也可直接預制成大節段起吊拼裝。直接預制成大節段，對場地條件、運輸設備、下海碼頭等要求相對較高。預制小節段，在運輸駁船上拼裝成大節段后起吊拼裝，對場地、設備要求較低。施工速度較快。 上部結構施工工法比選 采用整孔預制吊裝施工方案，與節段預制架橋機逐孔拼裝施工方案相比，整孔預制吊裝施工方案具有明顯的優勢： 從施工可靠性、工期保證

9、性、作業效率、施工組織管理方面比較， 整孔吊裝方案優于節段拼裝方案。 對本橋而言，由于工程量巨大，專用設備的優越性及經濟上合理性可得到充分體現。綜述：水中低墩區長達17公里，通過結合工期要求、可能的施工 方案及施工設備、施工可靠性、技術經濟指標等方面要求， 對各種施工方案進行綜合比較，整孔預制吊裝是最快捷可 靠的施工方案，也是最有利于結構耐久性的方案。三、水中區域橋型方案比選與設計基礎方案比選 承臺方案比選橋墩方案比選三、水中區域橋型方案比選與設計下部結構方案比選鉆孔樁與打入樁相比，在經濟上、結構受力合理性、施工速度以及質量控制上均無優勢 由于水流、河床、沖刷地質、結構耐久性等幾方面原因，本橋

10、不宜采用預應力管樁基礎 鋼管樁施工方便快速，且施工期間具有較強的抗風浪及承臺施工荷載能力，結構耐久性措施可靠。基于以上優勢，本區域基礎優先考慮鋼管樁方案。 三、水中區域橋型方案比選與設計基礎方案 現澆承臺方案 鋼圍堰現澆承臺方案 預制混凝土圍堰現澆承臺方案 預制整體承臺方案 三、水中區域橋型方案比選與設計承臺方案 綜述：預制整體承臺方案施工速度快，現澆混凝土工作量小，不需要龐大的圍堰和封底混凝土，承臺混凝土質量可靠。但由于預留孔尺寸的限制，對樁基施工精度要求較高，尤其斜樁較多時，斜樁的施工誤差將使承臺就位困難；承臺安裝起重設備要求高。現澆承臺方案施工方案成熟可靠，對樁基施工位置偏差的適應性較好

11、。 綜合比較考慮，承臺采用現澆承臺方案。 現澆墩身方案 預制墩身方案 三、水中區域橋型方案比選與設計墩身方案 本區域范圍水深條件良好，適于大型水上吊裝設備施工，預制墩身方案將海上施工轉化為陸上施工，墩身在預制廠內澆筑，作業條件得到大大改善，混凝土施工質量易于保障。大型水上運輸及吊裝設備的應用，大大減少了水上惡劣條件下施工人員數量，省時、省力 。 綜合比較考慮，橋墩采用預制施工方案。 所需水上作業船舶多，施工周期長，難度大。 三、水中區域橋型方案比選與設計3.2 水中區域橋梁設計 三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構設計 主梁結構應盡可能標準化，減少種類，方便工廠化、規模化預制作業。主梁內外輪

12、廓應能方便整體內外模的進入與脫出。主梁預應力布置及局部結構尺寸應滿足各種施工工況的受力要求。主梁鋼筋布置應適應鋼筋分片整體綁扎和整體吊裝施工。海上現澆濕接頭應盡量簡化和方便施工。 上部結構設計特別考慮 ：上部結構設計橫向布置 雙幅橋布置, 單幅橋寬15.8m,總寬33.0m. 70m連續梁結構布置:三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構設計縱向布置 基本聯長6x70m 少數5x70m. 70m連續梁結構布置:三、水中區域橋型方案比選與設計直線段預制粱 為標準的邊跨預制梁段和中跨預制梁段曲線段預制粱 曲線段預制粱構造尺寸基本與直線段預制粱相同，僅僅頂板懸臂長度不同而已；通過調整懸臂板的長度來擬合

13、橋梁曲線 掉頭區段預制粱預制粱懸臂板的長度由3.9m變為4.5m主線加寬段預制粱 特殊設計預制梁類別:三、水中區域橋型方案比選與設計頂板寬15.8m,板厚27cm 懸臂3.9m，懸臂根部厚度50cm 底板寬6.25m,板厚25cm腹板跨中厚度為50cm 腹板根部厚度為70cm 主梁標準斷面:三、水中區域橋型方案比選與設計預制梁一般構造:三、水中區域橋型方案比選與設計三、水中區域橋型方案比選與設計預制梁端構造方便內模整體脫出墩頂支座立面布置:三、水中區域橋型方案比選與設計墩頂支座平面布置:箱梁構造三、水中區域橋型方案比選與設計70m梁起吊方案:三、水中區域橋型方案比選與設計邊跨預制梁重量2160

14、 t中跨預制梁重量2140 t箱梁預應力布置預制梁段縱向預應力布置 :三、水中區域橋型方案比選與設計箱梁預應力布置三、水中區域橋型方案比選與設計后期連續預應力筋先期簡支預應力筋箱梁預應力布置三、水中區域橋型方案比選與設計采用塑料波紋管和真空壓漿技術三、水中區域橋型方案比選與設計預制梁鋼筋布置鋼筋布置方便綁扎和整體吊裝上部結構施工 本區段箱梁采用整孔預制吊裝施工方案, 即在預制場澆注70m一孔單幅箱梁，利用大型浮吊將70m箱梁從水上運至待架位置，落梁就位，然后澆注墩頂濕接頭。 施工方案 :三、水中區域橋型方案比選與設計上部結構施工三、水中區域橋型方案比選與設計70m梁后期連續狀態三、水中區域橋型

15、方案比選與設計結構受力分析計算主梁在預制場簡支存梁以及移梁狀態。主梁在起吊架設狀態。主梁在墩頂簡支狀態。主梁在墩頂連續合攏后狀態。主要受力工況 ：荷載組合恒載+活載+基礎沉降 恒載+活載+基礎沉降+溫度力（升溫）+制動力恒載+活載+基礎沉降+溫度力（降溫）+制動力恒載+基礎沉降+掛車恒載+施工荷載三、水中區域橋型方案比選與設計墩頂橫隔板有限元分析:三、水中區域橋型方案比選與設計結構空間受力分析計算70m梁起吊有限元分析:三、水中區域橋型方案比選與設計結構空間受力分析計算4.1 灘涂區域橋型方案比選 四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計通過對60、50、40m三種不同跨徑橋型方案的經濟比較，可以看

16、出在灘涂區40、50m梁經濟性略好， 但40m跨徑對水流的影響較大，孔跨多、工期較長，綜合考慮經濟性、結構合理性、施工的難易程度以及對水流影響等各方面的因素，灘涂區采用50m預應力連續梁方案。四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計跨徑的選擇與比較 灘涂區上部結構施工方案比較節段拼裝方案整孔預制架設移動模架現澆四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計節段拼裝方案方案特點節段預制拼裝在國外已廣泛應用，其設計和施工技術已較成熟。箱梁節段在梁場預制，施工管理簡單，質量易于保證。節段長度和重量可根據運輸起吊設備靈活劃分，節段重量一般可控制在100t左右。在架橋機上進行整孔節段拼裝施工速度較快，一般可達36天一孔。

17、節段之間采用復式剪力鍵，環氧樹脂膠結拼縫，施工精度要求高。施工需有嚴格的工藝保證，確保拼接縫密實，滿足結構耐久性要求。四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計方案特點50m預制箱梁重量達1400t，運輸和架設技術難度大。箱梁實現整孔架設，可加快灘涂區上部結構的施工進度，架設速度可達1天1 孔（單幅），能滿足總工 期的要求。箱梁均在梁場預制，混凝 土質量有保證，有利于提 高箱梁的耐久性。整孔箱梁在橋上運輸，施 工荷載控制箱梁設計，主 體結構材料用量有所增加。整孔預制架設方案四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計移動模架現澆施工方案拼裝移動模架并移至需現澆的橋跨，移動模架支撐在橋墩上。拼裝模架，吊裝預制的鋼

18、筋骨架并綁扎成型 澆注梁體混凝土。張拉預應力鋼筋。脫模后，移動模架向前移至下一孔梁。方案特點移動模架逐跨現澆施工在國內外已廣泛運用，施工技術成熟。海上進行長距離的移動模架現澆施工，作業環境差，材料運輸量大，棧橋規模增大現澆施工，養護工作量大，構件尺寸不易控制。施工較慢，移動模架施工速度約為每孔11天，須多點施工方能滿足工期要求。 四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計上部結構采用施工方案 綜上所述，在同步研究了大型箱梁整孔預制、場內搬運、梁上運輸和架設等關鍵施工工序，并確認大型運、架設備研制無技術障礙，施工技術可行后，經綜合考慮：灘涂區箱梁整孔預制架設方案雖有一定難度，但施工進度快，施工質量可靠，

19、灘涂區上部結構50m預應力箱梁采用整孔預制、梁上運梁架設施工方案。 四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計灘涂區下部結構方案基礎采用鉆孔樁基礎 其施工方案靈活，樁徑不受限制，能適合于不同地層，單樁承載力高，單樁剛度大，能適應沖刷較深的地段。墩身和承臺墩身和承臺均采用現澆方案。 四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計4.2 南引橋灘涂區上部結構設計箱梁構造箱梁預應力布置箱梁施工四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計上部結構設計 1430噸箱梁采用梁上運梁、整孔預制架設施工方案，尚無實踐先例。箱梁承受施工荷載巨大，每片預制梁要承受500t運梁荷載施工工況復雜，每片箱梁要經歷存梁、移梁、起吊、運輸、架設、受載等

20、工況，保證箱梁施工安全是對設計一大挑戰。主梁結構設計要兼顧受力安全和施工方便。上部結構主要特點 ：四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計上部結構設計 主梁結構應盡可能標準化，減少種類，方便工廠化、規模化預制作業。主梁內外輪廓應能方便整體內外模的進入與脫出。主梁預應力布置及局部結構尺寸應滿足各種施工工況的受力要求。主梁鋼筋布置應適應鋼筋分片整體綁扎和整體吊裝施工。海上現澆濕接頭應盡量簡化和方便施工。 上部結構設計特別考慮 ：四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁構造橫向布置 雙幅橋布置, 單幅橋寬15.8m,總寬33.0m.縱向布置 基本聯長8x50m 少數7x50m. 50m連續梁結構布置:四、南

21、引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁構造頂板寬15.8m,板厚26cm 懸臂3.9m，懸臂根部厚度50cm底板寬6.625m,板厚25cm腹板厚度為40cm- 60cm 。 主梁斷面主要尺寸:四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁構造主梁一般構造:四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁構造主梁梁端及吊點構造四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁預應力布置預制梁段縱向預應力布置 :四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁預應力布置墩頂合攏段縱向預應力布置 :四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁鋼筋布置鋼筋布置方便綁扎和整體吊裝箱梁施工方案施工方案 : 灘涂區50m箱梁采用預制場整孔預制;由專用運梁車及架橋機進行整孔架設的施工方案四、南引橋灘涂區橋梁方案比選與設計箱梁施工方案箱梁在梁場整孔預制。箱梁通過梁場搬運機運至提升站。通過提升站將箱梁放至大型運梁車上。運梁車由四個輪胎式平板車組成，采用雙幅橋來承受運梁荷載，改善主體結構在施工階段的受力情況。