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跨海大桥关键技术及实例介绍2015年10月15日湖南大学桥梁工程系目录1.跨海大桥的意义2.桥渡设计关键技术3.下部结构4.预制构件运输安装5.耐久性措施6.跨海大桥实例1.跨海大桥的意义对于位于沿海的大江入海口的城市和在海上的岛屿来说，跨海大桥是解决跨海湾、跨海峡交通运输的最佳方式使人们只用一种交通工具，就可以越过海湾直达对岸，省时省力，安全经济桥梁建设涉及自然科学、技术科学、人文社会科学等各方面的知识，是一项复杂的系统工程促进文化交流，有利于和平与发展（夏金跨海大桥）改善交通运输效率，对解决周边交通拥堵问题有很大的帮助带动周边城市区域经济发展2.桥渡设计关键技术桥位选择不仅取决于两岸接线及路网规划等方面，还要受到港口、通航及所跨海域地形条件等多方面制约桥址应选择在航道顺直、海床稳定、水深充裕、水流良好的航段上应远离弯道、滩险、汇流口、港口作业区和锚地，其距离应保证船舶航行安全通航孔净空宽度确定一方面直接影响工程规模及造价，另一方面关系到船舶过桥航行安全和桥梁遭受船舶撞击的风险大小桥渡冲刷计算1）潮流作用下的冲刷潮流具有双向往复运动，潮位、流速、流向均具有随时间发生变化的特点两种观点：①潮流作用下反向流供给了泥沙，潮流最大冲刷深度为单向流冲刷深度的75%～90%②两者的最大冲刷深度基本是一致的多个工程的试验值与计算值对比，认为第①种结论更合理2）波浪对桥墩冲刷的影响当水流动力相对较强时，波浪和水流共同作用下的桥墩局部最大冲刷深度与单纯水流作用下的值相差不大当水流动力相对较弱时，波浪对桥墩局部最大冲刷深度的影响很大3.下部结构下部结构钻孔灌注桩钢管桩承台超长大直径钻孔灌注桩基础，一般用于主通航跨基础施工设备简单、轻便、易于操作和造价较低被广泛认可是用来作为大型桥梁的主墩基础易塌孔，需要对泥浆性质进行实时监控钻孔灌注桩针对非通航段，由于基础数量大，海上可施工时间短等特点，采用了相对造价较高但所需施工时间最少的钢管桩基础钢管桩为了加快施工的进度，宜采用高桩承台，套箱法施工a）混凝土套箱b）钢套箱承台非通航孔主通航孔4.预制构件运输安装预制构件运输安装陆上运输落驳海上运输架设安装尽量减少现场浇筑的混凝土用量，对于能够预制的部分尽量采用预制的施工方法这样不仅能减少工期，还能减少现场的工作量，达到模块化施工的要求大吨位预制件的主要特点预制的意义1）由于自重、体积大，产生的水化热高，选用合理的原材料和配合比2）控制运输的速度和加速度，保证运输中的稳定性和抗倾覆性a）滑道滑移b）轮胎式搬运陆上运输落驳施工是实现预制墩柱的移运从陆地转向海上的一道重要环节落驳海上运输是指预制件通过驳船从预制场码头运输到施工目的地的过程海上运输a）长大52号平驳船b）长大21号远洋拖轮尽量利用海水退潮时出运以及注意回避大风、大浪等需要对承台+墩身，墩身，墩顶三种预制件进行抗倾覆计算运输设备非通航段下部结构建设中，采用了预制墩柱的施工方法墩台架设安装a）混凝土梁吊装b）钢梁吊装梁体架设安装5.耐久性措施耐久性措施海工高性能混凝土透水模板布（CPF）有机涂层防护有机硅烷类浸渍防护外加电流阴极防护/保护抗氯离子渗透能力高抗冻融耐久性高大掺量矿物掺合料（50~65%）适当降低水胶比（0.38~0.31）适当引气（4~6%，3~4%）提高抗Cl-渗透性提高抗冻融能力采用防渗防裂混凝土适当加大保护层厚度使用环氧涂层钢筋或不锈钢筋海工高性能混凝土CPF是粘附于钢性模板内壁与混凝土接触，能够排出结构表面混凝土的多余拌合水的产品一般为2~3层结构，分别具有透水透气和排水功能CPF+钢板立模多种CPF对比试验排出表面水分CPF粘结透水模板布（CPF）普通钢模板CPF表层下2~3mm即有可视气泡CPF表面几乎无可视气泡带CPF养护3d+7d回弹硬度提高30%使用CPF后效果隔绝外界侵蚀性介质H2O、Cl-、O2、CO2、SO42-冻融破坏氯盐污染钢筋锈蚀硫酸盐腐蚀承台底~6.0m高程范围内全部涂装；分三层施工（封闭底漆+中间漆+面漆）有机涂层防护必须避免钛网与钢筋接触造成短路。在施工和浇注混凝土期间要实时监控以保证电绝缘。外加电流阴极防护/保护涂覆工艺对混凝土基底要求较低，可直接在混凝土表面涂刷，数日后，硅烷的颜色消失，混凝土恢复以前颜色。有机硅烷类浸渍防护多用于箱梁湿接头6.跨海大桥实例通车年份大桥名称全长（公里）名次2005东海大桥32.542008杭州湾大桥3632011青岛海湾大桥36.482预计2017港珠澳大桥49.9681中国跨海大桥东海大桥开工时间：2002年06月26日通车时间：2005年05月25日大桥总长：32.5公里东海大桥位置示意东海大桥起始于上海浦东南汇区的芦潮港，跨越杭州湾北部海域，在浙江省嵊泗县崎岖列岛中大乌龟岛登陆，它是我国真正意义上的第一座跨海大桥。东海大桥是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥全长约32.5公里，它以东海长虹为创意理念，宛如我国东海上一道亮丽的彩虹。大桥色彩是大桥外观形象及展示桥梁个性的直接表现，采用白色、浅灰色作为大桥的主色调，使其与环境和谐统一。东海大桥的建成通车，为洋山深水港年内建成开港，加快上海国际航运中心的建设奠定了基础。工程基本介绍本设计弥补了现行规范没有涵盖跨海桥梁设计的内容，指导了跨海桥梁的设计与施工。本工程提高了我国超大跨海桥梁的建设水平，对我国之后规划建设的一大批超大跨海桥梁工程建设起到了示范与推动作用。主通航孔斜拉桥跨径布置为73+132+420+132+73m双塔单索面钢箱—混凝土结合梁斜拉桥倒Y形塔，塔高150m，桥面以上塔高106m结构新颖受力性能较好斜拉索应力幅较低抗疲劳性能好梁塔受力状况好采用钢管桩基桩、混凝土套箱工艺具有力学性能优、经济性好等优点，可减少海上作业量、加快施工速度非通航孔桥整体预制架设非通航孔桥规模大（占海上桥梁90％）、时间紧、难度高70m梁均先预制，然后大型浮吊整体吊装，单片梁重达2200t无论从预制节段长度还是吊装重量均居于国内领先水平杭州湾跨海大桥开工时间：2003年6月8日通车时间：2008年5月1日大桥总长：36公里总投资：约118亿元长桥卧波，呈S形曲线杭州湾跨海大桥上三线杭甬高速61省道329国道南岸连接线北岸连接线七塘公路沪杭高速320国道乍嘉苏东西大道07省道宁波绕城路新卫一级公路杭州湾大桥总体布置郑家埭水路湾项目功能杭州湾大桥是国道主干线同三线跨越杭州湾最便捷的通道，它的建设有利于长江三角洲区域经济一体化发展需要，有利于长江三角洲区域经济的整体发展。建成后，从浙江宁波到上海莘庄的陆路距离只有179公里，缩短了120公里左右，从而缓解了已经拥挤不堪的沪杭甬高速公路的压力，形成以上海为中心的江浙沪两小时交通圈。大桥建设首次引入了景观设计概念，借助“长桥卧波”的美学理念，呈现S形曲线，具有较高的观赏性、游览性。平面线形生动活泼、立面线形起伏跌宕南航道桥稳重挺拔、气势恢弘北航道桥若隐若现、遥相呼应海中平台高视点效果图南航道桥-独塔斜拉桥桥跨布置为100＋160＋318m主梁采用钢箱梁，主塔锚固区采用钢锚箱结构基础均为钻孔灌注摩擦桩北航道桥-双塔斜拉桥桥跨布置为70＋160＋418＋160＋70m引桥效果图70m等高预应力混凝土连续箱梁主梁采用整孔预制、架设施工方案青岛海湾大桥又称胶州湾跨海大桥全长36.48公里投资额近100亿2011年6月30日通车是我国北方寒冷冰冻海域修建的首座特大型桥梁集群工程；通航孔桥：沧口航道桥、红岛航道桥、大沽河航道桥；互通两个：李村河互通、红岛互通；连接青、红、黄岛，终结了“青黄不接、青红不接”的历史青岛海湾大桥沧口航道红岛航道李村河互通红岛互通大沽河航道红岛连接线青岛红岛黄岛胶州湾收费站收费站收费站大桥总体布置沧口航道桥主跨260m稀索钢斜拉桥，塔、梁、索均为直线条简洁轻盈、极具现代气息、视野开阔索塔呈变截面八边形，施工速度快，造价低（国内首次）红岛航道桥与沧口航道桥协调一致，遥相呼应主跨120m独塔斜拉桥既挺拔轻灵，又给人一种对称美、均衡美大沽河航道桥主跨260m自锚式悬索桥取消了锚碇，减少了对海洋环境的影响与胶州湾海景融为一体，气势宏伟，美观大气红岛互通立交采用Y型互通式立交有大鹏展翅之势港珠澳大桥全长49.968公里开工时间：2009年12月15日投资超1000多亿元，预计2017年完成涉及“一国两制三地”九洲航道桥江海直达船航道桥青州航道桥深水区非通航孔桥浅水区非通航孔桥澳门珠海香港大桥总体布置青州航道桥“中国结”双塔空间双索面钢箱梁斜拉桥桥跨布置：110+126+458+126+110m江海直达船航道桥三塔独柱中央索面钢箱梁斜拉桥桥跨布置：129＋258＋258＋129m九洲航道桥风帆塔双塔独柱钢箱梁斜拉桥桥跨布置：85+127.5+268+127.5+85m深水区非通航孔桥110m等跨单箱双室整幅钢箱梁6孔一联，全宽33.1m，梁高4.5m浅水区非通航孔桥85m等跨单箱单室分幅组合梁6孔一联，全宽33.1m，梁高4.3m