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1雅康高速公路泸定大渡河特大桥创新设计创新设计第一部分工程基本概况第二部分主要建设条件第三部分主要结构设计提纲纲第四部分总体设计创新第五部分抗震设计创新第六部分抗风设计创新第七部分边坡设计创新第一部分工程基本概况线路、标准对岩紫新沟泸定康定雅安二郎山隧道大渡河特大桥草坝天全紫石雅安项目技术标准公路等级双向四车道高速公路设计速度80km/h桥梁宽度整体式24.5m、分离式12.25m设计荷载公路-Ⅰ级第一部分工程基本概况桥位、桥轴¾桥位—咱里高桥位1951，132×4.52018，1100×24.5设计推荐边坡稳定第三方认证交通运输部批复1706，103×3第一部分工程基本概况¾桥跨—1100m单跨悬索桥3×34(30)m连续梁桥+1100m单跨悬索桥+3×34m+3×34m连续梁桥桥跨第二部分主要建设条件¾复杂的建设条件№2地震烈度高№1地形、地质复杂¾高难度的设计目标№1风险可控、安全可靠№4风环境复杂№3边坡稳定问题突出№6施工条件困难№5电站、移民安置区№2造价经济合理№4养护维修方便№3预留枢纽立交、安检站2第二部分主要建设条件气象水文条件¾气象条件中亚热带季风气候，干燥、多风、光热充足、降水不足，昼夜温差较大多年平均气温15.5℃，平均相对湿度66%，平均降雨量642.9mm¾水文条件位于泸定电站库区，水库正常蓄水位1378.0米，最高蓄水位1381.2米，最低蓄水位1370.0米，总库容2.195亿立方米，装机容量880MW第二部分主要建设条件地质条件¾地质条件蚀变二长花岗岩巨厚冰碛层密实碎石土闪长岩密实碎石土第二部分主要建设条件地震场地条件¾抗震要求高位于三大断裂带交汇区域距活动断裂带—鲜水河断裂带约22km地震动参数高，地震基本烈度：Ⅷ度未受芦山7.0级地震影响咱里桥位50年超越概率100年超越概率10%2%10%3%基岩215370275415地表275490345545鲜水河断裂带大渡河桥地震安评成果(gal)大渡河桥第二部分主要建设条件风场条件¾风环境复杂设计基准风速32.6m/s(0°攻角),与国内其它山区大跨悬索桥相当局部热力驱动效应明显，风攻角和风向角较大，大风时段长24262830m/s）月最大风速月最大风速波动规律6810m/s）日常大风均值日平均风速变化规律123456789101112141618202224风速（时间（月）每年的6～11月份最大风速最小12月至第二年5月期间风速较大04812162024246风速（时间（h）0～12时平均风速5m/s以下12时过后风速迅速增大第二部分主要建设条件场地条件¾场地条件受限大渡河不具水运条件，只能汽车运输雅安岸地形陡峭、场地布置、便道修建困难康定岸地势较缓，主要场地宜布置在康定岸临水平台土地平整可作为主梁拼装场地库区静水深50m宽580m便于浮箱运输康定岸地势较缓库区静水，深50m、宽580m，便于浮箱运输库区静水便于场地水运318国道主梁拼装场雅安岸地形陡峭¾主梁主桁、横梁为带竖腹杆的华伦式结构，上、下平联均采用K形体系主桁桁宽27.0m、桁高8.2m，宽跨比1/40.7，高跨比1/134.1采用Q345D钢材，主梁节间长度10m，每一节间处设一道横梁第三部分主要结构设计主梁和桥道系¾桥道系采用纵向工字梁与混凝土桥面板的钢－混组合结构形式主梁用钢量为9095吨桥道系用纲量3169吨3¾主缆1/9矢跨比，计算跨径：220m+1100m+253mPPWS制作，单缆：187×91×φ5.3mm钢丝镀锌高强钢丝标准强度为1860MPa主缆防护采用S形缠绕钢丝，除湿系统第三部分主要结构设计主缆系统主缆共重1.03万吨S型缠丝单缆断面¾吊索纵向双吊索，单根：91×φ5.0mm钢丝镀锌高强钢丝标准强度为1770MPa¾索夹上下夹紧索夹，高强螺栓上下夹紧第三部分主要结构设计吊索、索夹、中央扣¾中央扣¾主索鞍铸焊结合，纵向分两半制作，吊重60t内第三部分主要结构设计索鞍¾散索鞍模块化滑转式结构上部鞍体+下部柱面钢支座可有效减低散索鞍总高度第三部分主要结构设计隧道锚¾雅安岸隧道锚左右线锚碇均长159m锚碇总开挖方量41932m³混凝土用量29690m³¾康定岸重力锚底面尺寸86m(长)×60m(宽)总高度56m设计线以下最大埋深33.4m设计线以下开挖方量211707m³第三部分主要结构设计重力锚混凝土用量89714m³¾高强钢拉杆锚碇锚固系统第三部分主要结构设计锚碇锚固系统索股拉力钢拉杆拉力锚体混凝土锚垫板联接器平板4¾主塔塔身第三部分主要结构设计主塔塔身塔柱总高188m，四角倒圆顶面尺寸8.6m×5.8m底面尺寸12.3m×8.2m底面尺寸12.3m8.2m壁厚0.8、0.9、1.0m三道波形钢腹板组合横梁混凝土总用量26291m³¾约束体系耗能中央扣HDR支座HDR支座第三部分主要结构设计约束体系纵向阻尼器竖向拉压支座横向抗风支座纵向阻尼装置水平力分散型支座纵向阻尼器竖向拉压支座横向抗风支座纵向阻尼装置纵向阻尼器第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位康定止点高程2460m大渡河特大桥高差冬季积雪结冰线¾特大连续纵坡二郎山隧道出口高程1571m高差890m¾桥位合理区间第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位泸定康定章古¾桥位合理区间第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位桥位桥面高程桥高四湾桥位1500180咱里低桥位1563185咱里高桥位1610232中坝桥位1695317上坝桥位1709331¾抗灾能力一票否决第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位泸定西支断裂四湾大型滑坡大坝坡脚四湾桥位的大渡河特大桥与二郎山隧道、泸定西支断裂带、四湾特大型滑坡、泸定电站设施等相互重叠干扰严重、关联影响极大、安全风险极高5¾边坡稳定性能决定推荐桥位第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位右岸边坡高240m左岸边坡高400m咱里右岸边坡高1000m右岸边坡高1000m左岸边坡高500m左岸边坡高550m中坝上坝¾边坡稳定性能决定推荐桥位第四部分总体设计创新趋利避害选择桥位桥位边坡稳定性边坡失稳危害自然边坡防治便道边坡稳定性主墩平台边坡锚洞围岩稳定性综合评价上坝桥位雅安岸大规模风化卸荷带失稳极大无法防治差不稳定难度大极差无法防治康定岸岩体顺外倾结构面大规模失稳极大无法防治差不稳定难度极大好雅安岸覆盖土层失稳极大可防治较好不稳定差防治中坝桥位雅安岸覆盖土层失稳极大可防治较好可防护差防治难度大康定岸大规模覆盖土层失稳极大难度大差不稳定可防护好咱里桥位雅安岸左侧覆盖土层失稳大可防治较好不稳定可防护好可防治康定岸人工边坡稳定性无上坝桥位岸坡稳定性最差，且无法处治中坝桥位防治难度大，残余风险高咱里高桥位最优¾传统设计第四部分总体设计创新桥隧相接布局创新z需尽量压缩公路隧道左右线的间距，甚至不得不采用连拱隧道等特殊形式，致使隧悬索桥隧道锚置于公路隧道外侧道施工难度大、风险高z主缆需要向外偏转，使得塔顶主索鞍必须横向平弯，增大制造复杂程度，对索塔也会产生不利的横向力隧道锚与隧道立面重叠净距≥2H加大外张角度横向分力26550kN6.2度¾创新设计第四部分总体设计创新桥隧相接布局创新z主缆和隧道锚的布置完全不受相连公路隧道的影响z横通道为施工期运输通道隧道锚设置于左右线分离式隧道之间车行横通道隧道锚泸定隧道z泸定隧道可作为施工场地隧道锚第四部分总体设计创新¾钢桁梁自重大，但对主塔地震力影响甚微位置钢桁梁/钢-混叠合桥道系主梁296KN/m钢箱梁主梁165KN/m钢桁梁/正交异性钢桥道系主梁205KN/m轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩雅塔底126500636202711000125300627202662000125700628202666000主梁选择地震作用下，桥塔地震响应的主要贡献来自于桥塔自身雅安侧塔底承台底198500258600326600019750025800032170001980002575003215000康定侧塔底202800840004242000203500822904151000203000832104216000承台底261100292800492400026170029230048200002614002926004892000雅安侧塔底1.001.001.000.990.990.980.990.990.98承台底1.001.001.000.991.000.981.001.000.98康定侧塔底1.001.001.001.000.980.981.000.990.99承台底1.001.001.001.001.000.981.001.000.99第四部分总体设计创新¾大桥对称设计是高烈度地震区合理选择桥塔高度一致更利于提高大桥纵向抗震性能工况塔高截面轴力kN弯矩kN-m弯矩比塔高相同雅安187塔底17309329243601.00康定塔底塔高选择相同康定187塔底17330730587131.05塔高相差8m雅安187塔底17193625753601.00康定195塔底16948635834941.39塔高相差18m雅安187塔底17172526775911.00康定205塔底16901442617621.59塔高相差8m主梁无质量雅安187塔底16527924045251.00康定195塔底16012035146111.466第五部分抗震设计创新¾铰接式耗能型中央扣关节轴承耳环调节螺母核心耗能单元滑动机制单元约束单元耗能杆件耗能型中央扣普通刚性中央扣普通刚性中央扣柔性中央扣第五部分抗震设计创新¾铰接式耗能型中央扣索塔弯矩项目无中央扣刚性中央扣柔性中央扣耗能中央扣主梁应力-17%耗能型中央扣索塔剪力主梁应力MPa162734399398主梁位移mm2461898864819中央扣应力MPa6024558-20%注：未计入阻尼器，主梁弦杆壁厚不变第五部分抗震设计创新¾波形钢腹板钢混组合横梁组合横梁z钢筋混凝土横梁：抗剪无法满足要求，能需比一般只有0.6～0.8z钢横梁：塔—梁结合部受力难以通过z组合横梁：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件第五部分抗震设计创新¾波形钢腹板钢混组合横梁组合横梁z钢筋混凝土横梁：抗剪无法满足要求，能需比一般只有0.6～0.8z钢横梁：塔-梁结合部受力难以通过z组合横梁：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件第五部分抗震设计创新¾波形钢腹板钢混组合横梁波形腹板与直腹板横梁部位弯矩剪力波形腹板直腹板比值波形腹板直腹板比值上横梁5258395322280.9952541530410.99组合横梁雅安侧中横梁Ⅰ9079789585350.9576647803930.95中横梁Ⅱ114137312151110.9487924934880.94下横梁132402514176590.93972831049910.93康定侧上横梁4782814768711.0049505463991.07中横梁Ⅰ8194228475750.9769186725930.95中横梁Ⅱ105774311147680.9584557867680.97下横梁121979913274320.92923141004050.92第五部分抗震设计创新组合横梁试验验证¾1：4缩尺模型试验荷载—位移滞回曲线荷载—位移曲线7第六部分抗风设计创新¾风场规律研究成果现场观测CFD分析研究成果大桥风参数合理恰当历史资料地形模型风洞试验1960197019801990200020103691215182124年最大风速（m/s）年份年最大风速第六部分抗风设计创新¾风场规律研究成果来流攻角（°）-7-5～1357加设计基准风速26.132.627.020.915.7研究成果成桥状态加劲梁颤振检验风速41.051.342.432.824.6驰振检验风速31.339.132.425.118.8静风稳定性检验风速52.265.253.941.831.3桥塔设计基准风速VZ=32.6×(Z/160