[杭州]通航孔空间缆索自锚式悬索桥设计.ppt

1、杭州市江东大桥及接线工程通航孔空间缆索自锚式悬索桥设计汇 报 提 纲一、工程概况二、建设条件三、设计规范与技术标准四、总体设计五、主梁设计六、主塔与基础设计 七、缆索系统设计 八、附属工程 九、结构分析 十、施工工艺十一、施工技术规范十二、科学研究 一、工程概况1.地理位置 江东大桥位于杭州经济技术开发区和萧山江东工业园区之间，为杭州德胜快速通道的重要组成部分，西起经济技术开发区高教2号路与11号路交叉口，东至萧山江东滨江2号路东侧。一、工程概况自锚式悬索桥自锚式悬索桥连续刚构桥连续梁桥连续梁桥 江东大桥由两座通航孔空间缆索自锚式悬索桥（西侧、东侧）、辅通航孔连续刚构桥、非通航孔连续梁桥、陆上

2、段引桥组成，连接沪杭高速公路、正在建设的杭州至上海浦东高速公路、规划中的杭州绍兴宁波高速公路复线。该大桥按照城市快速路标准设计，全长4332米，其中桥梁长度3520米，双向八车道的桥面设计时速达到80公里。大桥建成后，杭州主城与江东工业功能区之间将形成快捷的沟通渠道，并完善城市东部的高速公路网络。工程预计在2008年竣工。1.地理位置一、工程概况2.工作过程 预可研究（2003.052003.10）方案竞赛（2003.112004.01）工可研究（2004.022005.05）初步设计 （2005.062005.12）技术设计 （2006.012006.04）施工图设计（2006.042006

3、.12）方案竞赛钱江三桥钱江三桥独塔单索面斜拉桥、连续梁桥组合体系,跨径布置:80+168+168+80m,桥宽:30.06m 钱江四桥钱江四桥双层双主拱的钢管混凝土组合系杆拱桥,跨径布置:285+190+585+190+285米,桥宽:32m 钱江二桥钱江二桥预应力混凝土连续梁公铁两用桥，铁路桥全长2861.4米，公路桥全长1792.8米。钱江六桥钱江六桥五跨预应力混凝土刚构一连续组合梁体系,跨径布置:127 3 X 232 127米,桥宽:34.5 m钱江一桥钱江一桥我国自行设计建造的第一座公铁两用的现代化桥梁。桥长1453m，正桥十六孔钢桁架桥。方案竞赛 其中钱江六桥、钱江二桥、钱江五桥

4、为混凝土梁式桥结构；钱江三桥为独塔单索面斜拉桥；钱江四桥为拱梁组合桥；钱江一桥为双层桁架桥。离本桥位置最近的钱江六桥，其结构形式是梁式桥，若本桥主通航孔也采用梁式桥，那就与钱塘江上既有桥梁雷同。当时在建的钱江四桥，是一座拱梁组合桥，造型优美，风格独特，若本桥再选用拱桥，又会给人有风格相似感。根据上述分析，主跨方案构思初步确定为自锚式悬索桥和无背索斜拉桥。钱塘江上还没有悬索桥，悬索桥纤柔轻巧，优雅舒展，其经典的桥型可以园杭州市民钱江悬索之梦；而对于220230m主通航孔选用斜拉桥技术经济较为合理，若采用无背索斜拉桥，则可以避免与钱江三桥桥型重复。方案竞赛1.方案A(一等奖)方案竞赛1.方案A(一

5、等奖)景观设计的主题：景观设计的主题：“钱江帆影钱江帆影”。南宋诗人陆游在观潮送友人江上所作的诗句中“江平无风面如镜，日午楼船帆影正”描绘了风光日丽钱塘江江潮来临之前恬静的氛围。而我们在桥梁景观的设计中追求的正是这样一种钱塘江西子文化的优雅境界。本方案的设计采用独柱自锚系列组合成全桥的形体，由独塔引伸出两条曲线的主缆形成江上孤舟的船形，宛如钱塘江上一叶小舟。主缆与吊索的组合更加增强了这一形态的特征。而独柱式的主塔形似江面上的根根立起帆杆，表达出“钱江帆影”的佳境，给人以恬静、轻松的感觉。自锚式悬索桥与地锚式悬索桥不同的是，它的主缆直接锚固在加劲梁的两端，由加劲梁直接承受主缆的水平拉力和主缆锚固

6、点的竖向力，在加劲梁的水平方向形成自平衡体系。与地锚式悬索桥相比，自锚式悬索桥有以下几方面的优点：u不需要修建大体积的锚碇，所以适用于地质条件较差及不宜修建锚碇的城市地区；u受地形限制较小，可结合地形灵活布置。u保留了传统悬索桥的外形，以满足人们对桥梁美观性的追求。u在150300m跨径范围，自锚式悬索桥的造价可与同等跨径的预应力混凝土桥、斜拉桥和拱桥等比较。目前，在国内外已有多座自锚式悬索桥建成。国外已建成的日本此花大桥和韩国永宗大桥两座自锚式悬索桥跨径均已达到300m，我国已建成的广东佛山平胜大桥跨径也达到350米。桥名国家建成年份跨径(m)矢跨比加劲梁梁宽(m)缆型此花大桥（北港桥）日本

7、1990120+300+1201:6钢箱梁26.5平行索面永宗大桥韩国1999125+300+1251:5桁架35空间索面奥克兰海湾新桥美国在建385+180钢箱74空间索面苏州竹园大桥中国200333+90+331/8叠合梁37.5平行索面抚顺万新大桥中国200415+70+160+70+151:6钢筋砼箱梁41平行索面广东佛山平胜大桥中国2006108+3501/12.5钢箱梁2x26平行索面长沙三叉矶大桥中国200670+132+328+132+701/5钢箱梁35平行索面杭州江东大杭州江东大桥桥中国在建83+260+831/4.5钢箱梁47空间索面宁波庆丰大桥中国在建34.85+36+

8、38+280+38+36+34.851/6钢箱梁41平行索面广州猎德大桥中国在建47+167+219+471/13钢箱梁36空间索面天津富民桥中国在建86.4+157.081钢箱梁38.6空间索面方案竞赛1.方案B(一等奖)方案竞赛1.方案B(一等奖)景观设计的主题：景观设计的主题：“钱塘飞雁钱塘飞雁”。元代诗人王冕在为著名画家赵千里的夜潮图上题写的诗句“叫霜鸿雁零乱飞，正是今年画中见”中描绘了钱塘江鸿雁纷飞的景色，而我们的设计正是追求这样一种钱塘江上独有的境界。选用现代手法，采用斜塔体系斜拉桥设计展示出“钱塘飞雁”主题的景观再现。本方案的造型如飞雁般的优美，中桥塔采用双组合桥柱造型，形似伸展

9、双翅飞翔的大雁，舒展大方。两侧无背索桥塔仿似振翅飞向两岸的鸿雁，其景象仿佛众雁齐飞，其气势又好比钱江涌潮，成为钱塘江上永驻的动感标志建筑。3.工程规模u通航孔自锚式悬索桥（西侧、东侧）u辅通航孔连续刚构桥u非通航孔连续梁桥u陆上段引桥江东大桥总体布置图江东大桥总体布置图 总体布置 技术标准u城市快速路，设计车速80km/hu双向八车道，两侧各设2m人行道u桥梁荷载标准：城A级一、工程概况自锚式悬索桥自锚式悬索桥连续刚构桥连续梁桥连续梁桥在建设条件、设计和施工方面具有以下特点5.技术特点u桥位属钱塘江强潮河段，河床“洪冲潮淤”，冲淤变化剧烈；u独柱式主塔高度近100m，其抗风、抗震和稳定性必须引

10、起足够重视；u分离式钢箱主梁不仅需要承受巨大的轴力，而且空间效应明显；u空间缆索系统；u施工顺序先梁后缆；u缆索系统施工需要经过体系转换和空间转换过程。一、工程概况设计主要在以下方面开展工作6.主要工作内容u调查研究：国内、国外，设计、施工、加工等；u总体布置优化调整；u总体施工方法研究：顶推法、斜拉法；u结构分析：总体分析、局部分析、施工验算；u结构设计：主梁、主塔、基础、缆索系统；u关键节点设计：主缆锚固、主鞍座、吊索；u施工工艺研究；u体系转换和施工控制；u施工技术规范编制；u科学研究。一、工程概况二、建设条件1.水文特征及河床演变钱塘江河口形势图钱塘江河口形势图1.水文特征及河床演变桥

11、位断面历史包络线图桥位断面历史包络线图二、建设条件2.河势分析各桥墩百年一遇局部冲刷高程各桥墩百年一遇局部冲刷高程 桥墩类型桥墩编号冲刷高程(m)桥墩类型桥墩编号冲刷高程(m)悬索桥主墩Pm21-22.780m连续粱桥墩Pm11-15.5Pm22-24.2Pm12-15.5Pm27-26.6Pm13-14.2Pm28-25.9Pm14-14.1悬索桥边墩Pm20-11.9Pm15-13.9Pm23-14.3Pm16-13.7Pm26-15.5Pm17-13.7Pm29-15.6Pm18-13.6160m连续刚构桥墩Pm24-21.2Pm19-13.7Pm25-21.4Pm30-16.0二、建设

12、条件气温 属亚热带季风性湿润气候，常年平均气温15.317，最冷月平均气温35，极端最低气温-15；最热月平均气温为27.428.9，极端最高气温3843。风环境 78月受台风影响，台风每年23次，历年实测最大风速28m/s，风向ESE。3.气象二、建设条件4.工程地质层序土层名称钻孔灌注桩岩石单轴极限抗压强度RaiKPa0KPaqpkKPa平均MPa标准值MPa1砂质粉土15952粉砂25100砂质粉土夹粘土20110粘土502001粘土401302砂质粉土501658003粉质粘土401801粉质粘土602409502粉砂5520010003粉质粘土6524011001全风化砂砾岩、泥质粉

13、砂岩6524013002强风化砂砾岩、泥质粉砂岩9045020003中风化砂砾岩、泥质粉砂岩1208001.861.704微风化砂砾岩、泥质粉砂岩2.682.27桩基设计参数桩基设计参数二、建设条件5.地震反应谱曲线反应谱曲线基本烈度6度，设防烈度7度，动峰值加速度0.05g，场地类别类。二、建设条件5.地震100年年10时程曲线时程曲线二、建设条件100年年3时程曲线时程曲线三、设计规范与技术标准u城市桥梁设计准则（CJJ11-93）u城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）u公路工程技术标准(JTG B01-2003)u公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)u公路钢筋混凝土及预应

14、力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）u公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）u公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-85）u公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）u公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）u公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）u通航海轮桥梁通航标准（JTJ311-97）u桥梁用结构钢（GB/T 714-2000）u低合金高强度结构钢（GB/T1591-94）u碳素结构钢（GB/T70088）u一般工程用铸造碳钢件（GB 11352-89）1.设计规范u焊接结构用碳素钢铸件（GB/T 7659-1987）u大型低合金钢

15、铸件（JB/T6402-92）u结构用无缝钢管（GB/T81621999）u桥梁缆索用热镀锌钢丝（GB/T 17101-1997）u公路悬索桥吊索（JT/T 449-2001）u公路悬索桥设计规范（报批稿）u铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.299）u铁路钢桥制造规范（TB10212-98）u桥梁焊接规范(美国)（ANSI/AASHTO/AWS D1.5-96）u钢结构焊接规范(美国)（ANSI/AWS(D1.1-2000)uBS5400：钢桥、混凝土桥及结合桥（英国标准学会）u道路桥示方书.同解说（日本道路协会）u钢床版设计要领.同解说（日本本四联络桥公团）u上部构造设计基准.同解说（

16、日本本四联络桥公团）u公路桥梁设计规范（AASHTO，1994）u道路和人行钢桥设计与施工标准（DIN 18809）1.设计规范三、设计规范与技术标准道路等级u城市快速路，双向八车道、两侧各设2m人行道。设计车速uV=80km/h桥梁荷载标准u汽车荷载：城A级（加载长度150m）、公路级（加载长度150m）；u人群荷载：按城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）取用。净空界限u车行道净高5m；u人行道净高2.5m。通航标准u通航净高24米，通航净宽为单孔双向通航220米；u设计通航水位取20年一遇7.64m，设计最低水位0.4米。2.技术标准三、设计规范与技术标准三、设计规范与技术标准风荷载u

17、运营风速：桥面有车最大设计风速V25m/s；u极限风速：桥面无车100年一遇10m高度处设计风速 V10m28.6m/s。地震设防标准u地震基本烈度6度，7度设防，动峰值加速度0.05g，结构重要性修正系数1.7。u按两概率水平进行抗震验算：水准：100年超越概率10%；水准：100年超越概率3%。船舶撞击力u按1000DWT海轮考虑：P顺 7590kN,P横15180kN。2.技术标准三、设计规范与技术标准桥梁设计基准u设计基准期为100年；u成桥状态设计基准温度：20；u桥梁设计安全等级：一级；u耐久性设计环境类别：水下区及大气区类，水位变动区及潮溅区类。2.技术标准三、设计规范与技术标准

18、3.计算原则设计荷载u 永久作用：l 一期恒载l 二期恒载l 基础变位l 砼收缩、徐变u 可变作用：l 汽车荷载l 人群荷载l 温度作用：整体均匀温差、局部温差；l 风荷载：极限风速、运营风速，横桥向、顺桥向u 偶然作用：l 地震作用：反应谱、时程分析l 船舶撞击作用三、设计规范与技术标准3.计算原则荷载组合u 组合一：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群u 组合二：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群+温度+沉降u 组合三：恒载+（徐变+收缩）+汽车+人群+顺桥向风（有车）+温度u 组合四：恒载+（徐变+收缩）+风（无车）+温度u 组合五：恒载+（徐变+收缩）+地震u 组合六：恒载+（徐变+收缩）+

19、满布人群荷载u 组合七：恒载+（徐变+收缩）+船撞力结构验算u 严格执行有关设计规范和标准四、总体设计空间缆索自锚式悬索桥，寓意“钱江帆影”跨径组合：8326083m分离式钢箱梁独柱桥塔空间主缆中跨倾斜吊索，边跨不设吊索1.总体布置四、总体设计桥型布置图桥型布置图1.总体布置四、总体设计边墩横断面边墩横断面边墩连接方式比较边墩连接方式比较1.总体布置四、总体设计总体设计参数一览表总体设计参数一览表项目初步设计阶段施工图设计阶段桥跨布置(m)85+256+8583+260+83桥型结构空间索面自锚式悬索桥空间索面自锚式悬索桥矢跨比1：4.51：4.5支承体系三跨连续半漂浮体系三跨连续半漂浮体系主

20、、引桥连接方式牛腿连接、结构关联结构分离主梁型式分离式钢箱梁分离式钢箱梁主梁宽度(m)46.547主梁高度(m)3.53.5主缆型式36915.2mm平行钢丝37915.3mm平行钢丝吊索型式钢丝绳或平行钢丝新型销接式平行钢丝吊索间距(m)129索塔型式双独塔带横梁双独塔带横梁基础型式2.5m钻孔灌注桩2.02.3m钻孔灌注桩承台标高(m)-3.0-1.01.总体布置四、总体设计约束系统布置图约束系统布置图1.总体布置 自锚式悬索桥支承体系为三跨连续半漂浮结构体系，具体布置为：1、竖向约束：主塔横梁上设置15000KN无级可调球型钢支座（每幅桥两个，全桥宽四个，其中一个为纵向滑动，三个为双向滑

21、动）；边墩顶设置20000KN拉压球型钢支座（每幅桥一个，全桥宽二 个，其中一个为纵向滑动，一个为双向滑动）。2、横向约束：在主塔横梁和边墩顶设置横向限位装置。3、纵向约束：在主塔横梁处设置非线性阻尼装置，设计参数根据抗风、抗震试验研究结果确定。四、总体设计1.总体布置约束系统四、总体设计2.总体施工方法总体施工方法比选比较项目顶推法施工斜拉法施工支架布置少支架无支架起吊设备150t吊机2台300t吊机4台或150t吊机8台运输方式栈桥运输船运水深要求对水深无要求全桥大部分范围满足吃水深度施工分幅分幅施工整幅或分幅均可施工速度较慢较快气候、潮汐影响影响较小运输、安装受气候、潮汐影响大对航道影响

22、有一定影响基本无影响施工风险在涌潮、通航条件下临时墩有一定风险风险较小体系转换较简单较复杂u 少支架：顶推法、节段吊装法u 无支架：斜拉法、转体法四、总体设计总体施工方法比选u 钢箱梁制造场地和运输方式u 钱塘江水文条件和通航条件u 施工工期u 施工设备和技术力量u 体系转换的复杂程度u 技术经济性u 施工风险分析根据施工招标结果，江东大桥标段和标段自锚式悬索桥中标施工单位均采用顶推法施工。2.总体施工方法四、总体设计3.总体计算工作内容程序名称BNLASMIDASSAP2000ANSYS主梁单元空间双主梁板壳单元空间双主梁板壳单元主塔单元空间梁单元空间梁单元空间梁单元空间梁单元缆索单元悬索单

23、元桁架单元桁架单元杆单元节点数量81615326816301623单元数量69621680696388165u 静力分析：刚度、强度u 动力分析：抗风、抗震u 稳定分析 均满足规范要求，结构合理，安全可靠。注：另外，设计单位正在研究开发空间自锚式悬索桥专用分析程序。四、总体设计3.总体计算计算模型双主梁模型双主梁模型板壳模型板壳模型五、主梁设计钢箱梁标准横断面钢箱梁标准横断面1.主梁总体设计五、主梁设计钢箱梁钢箱梁1.主梁总体设计五、主梁设计钢箱梁节段划分图钢箱梁节段划分图1.主梁总体设计五、主梁设计钢箱梁构造图（空腹式）钢箱梁构造图（空腹式）1.主梁总体设计钢箱梁构造图（实腹式）钢箱梁构造图

24、（实腹式）五、主梁设计在初步设计推荐分离式钢箱梁方案基础上进行优化调整1.主梁总体设计u施工：制造、运输、安装，顶推法、斜拉法；u节段划分：长度9m，整幅重量220t、单幅重量110t；u正交异性桥面板：横隔板间距3m，受力性能改善；u纵腹板：中腹板由实腹式调整为部分桁架式，通风条件得到改善；u钢横梁：构造措施及稳定、疲劳分析；u锚固端横梁：总体布置、构造措施及受力分析；u计算分析：总体及局部分析。五、主梁设计1.主梁总体设计项目初步设计阶段施工图设计阶段断面形式单箱三室单箱三室宽度4650047000高度35003500材料Q345qDQ345D连接形式全焊接全焊接标准节段长度1200090

25、00最大节段重量整幅320t、单幅160t整幅220t、单幅110t节段数量3754五、主梁设计1.主梁总体设计项目初步设计阶段施工图设计阶段横隔板间距40003000横隔板厚度吊点12，非吊点10,支点区加厚至1620吊点12，非吊点10，支点区加厚至1620顶板厚度14201430顶板U劲高度300，厚度810，间距600高度280，厚度810,间距600底板厚度12201230底板U劲高度260，厚度610，间距800高度260，厚度610,间距800纵腹板形式实腹式部分桁架式钢横梁宽度4000宽度3000锚固端横梁宽度6000，高度8000，设牛腿宽度4000，变高度60008000，

26、不设牛腿五、主梁设计3.桁架式纵腹板 1、空腹桁架上、下弦杆为T形截面，腹杆采用双肢25c槽钢，槽钢采用角焊缝焊接在上、下弦杆伸出的节点板上，角焊缝为三面围焊，其中侧面焊缝尺寸14mm，端焊缝尺寸10mm，围焊在转角处连续施焊；为提高抗疲劳性能，节点板和上、下弦腹板为同一块钢板，并设半径150mm的圆弧过渡段。2、下弦腹板两侧焊接密布的顶推连续支座加劲，间距300mm左右；顶推支座底板作为顶推施工滑动面，均加厚至16mm。五、主梁设计4.钢横梁 构造布置u 同梁段对应布置；u 塔梁支承区、主缆锚固区特殊处理；u 箱形断面33.5m，中跨顶底板厚度16mm、腹板厚度12mm，边跨顶底板厚度12m

27、m、腹板厚度12mm。顶板u 稳定验算：双向应力状态屈曲交叉影响准则（BS5400）；u 构造措施：钢横梁连接处圆弧过渡（R=400mm）、加劲（在钢箱梁腹板内侧顶板上对应设置一段横向加劲过渡）、焊缝（采取缓坡、打磨、锤击等防裂、防断措施，消除应力集中)。底板u 疲劳验算；u 构造措施：钢横梁连接处圆弧过渡（R=400mm）、加劲（在钢箱梁纵腹板外侧中断，并留有20mm左右间隙，以防焊缝疲劳）、焊缝。五、主梁设计4.钢横梁中跨钢横梁构造图中跨钢横梁构造图五、主梁设计4.钢横梁边跨钢横梁构造图边跨钢横梁构造图五、主梁设计4.钢横梁钢横梁计算模型钢横梁计算模型有限元分析五、主梁设计4.钢横梁顶板横

28、向正应力顶板横向正应力底板横向正应力底板横向正应力有限元分析五、主梁设计 销接式吊索锚管式锚箱熔透焊接嵌固在横隔板上，张拉端均位于斜底板上。锚管为喇叭形，可以采用无缝钢管，也可以采用焊接钢管。钢管上开孔同钢箱梁连通，以便除湿防护；钢管内要求进行电弧喷铝涂装防护。5.吊索锚箱五、主梁设计6.锚固端横梁主要功能u 主缆锚固u 散索鞍u 填芯压重u 支座、限位装置、竖向拉杆u 伸缩缝等u 双层四室断面，高度68m；u 钢锚碇横桥向位于中央分隔带内，顺桥向伸出端横梁；u 横桥向双支座，间距23.75m；u 填芯砼：C40砼，焊钉连接。主要构造五、主梁设计7.锚固端横梁锚固端横梁布置图锚固端横梁布置图

29、总体布置五、主梁设计6.锚固端横梁锚固端横梁布置图锚固端横梁布置图 总体布置五、主梁设计6.锚固端横梁钢锚碇u 材料方案：混凝土锚碇、钢结构锚碇；u 构造方案：方案一（端板不设加劲）、方案二（端板设加劲）；u 主要构造：端板、支承钢板、传力钢板；u 加工方法：全焊接、铸焊结合；u 端板处理：整体铣平，索股锚头角度钢垫块调整。五、主梁设计6.锚固端横梁锚碇方案一：比较方案钢锚碇方案一构造图钢锚碇方案一构造图五、主梁设计6.锚固端横梁锚碇方案二：推荐方案钢锚碇方案二构造图钢锚碇方案二构造图五、主梁设计6.锚固端横梁有限元分析锚固端横梁计算模型锚固端横梁计算模型五、主梁设计6.锚固端横梁有限元分析顶

30、板纵向正应力顶板纵向正应力底板纵向正应力底板纵向正应力五、主梁设计5.锚固端横梁有限元分析钢锚碇方案一钢锚碇方案一Mises应力应力钢锚碇方案二钢锚碇方案二Mises应力应力五、主梁设计7.防腐涂装钢箱梁外表面电弧喷铝（使用期4050年)，钢箱梁内部安装除湿机。双层环氧沥青混凝土结构图双层环氧沥青混凝土结构图部位部位序号序号涂装要求涂装要求设计值设计值场场地地参照参照标标准准备备注注钢箱梁外表面(除桥面)1.1表面净化处理无油、干燥厂内GB11373-891.2喷砂除锈表面清洁度Sa3级厂内GB8923-88表面粗糙度Rz50-100m1.3大功率二次雾化电弧喷铝200m厂内GB/T9793-

31、19971.4环氧封闭漆 1道30m厂内GB/T9286-1998GB6463-861.5环氧云铁中间漆 1道180m厂内1.6丙烯酸聚氨脂面漆 1道140m厂内1.7丙烯酸聚氨脂面漆 1道140m现场钢箱梁内表面（内装抽湿机）2.1喷砂除锈表面清洁度Sa2.5级厂内GB8923-88GB/T9286-1998GB6463-86表面粗糙度Rz35-70m2.2环氧富锌底漆 1道160m厂内2.4改性环氧耐磨漆 1道120m厂内钢桥面3.1表面净化处理无油、干燥厂内GB8923-88GB6484-86GB/T9286-1998GB6463-863.2无机硅酸锌底漆20m厂内3.3喷砂除锈表面清洁

32、度Sa2.5级现场表面粗糙度Rz35-70m3.4环氧富锌底漆 1道175m现场六、主塔与基础设计主塔、边墩及基础主要优化调整内容项目初步设计阶段施工图设计阶段主塔断面下塔柱为单箱双室下塔柱为单箱单室挑臂横梁单箱双室单箱单室主塔承台厚度6m5.5m主塔承台顶标高-3.0-1.0主塔桩径2.5m钻孔灌注桩22.3m钻孔灌注桩主塔桩数1418边墩桩径2.0m2.0m边墩桩数1012边墩宽度3.2m空心墩宽度4.5m空心墩边墩盖梁无L型盖梁1.总体设计六、主塔与基础设计主塔构造2.主塔u C50钢筋砼结构；u 下塔柱：高35m，圆端半径和壁厚渐变；u 上塔柱：高55m，横桥向4.8m，顺桥向68m，

33、壁厚不变；u 塔顶实心段：高6m，圆台体切割而成，塔顶6.667m。主塔横梁u C50预应力砼结构；u 空心断面，挑臂长度16m，宽度5.6m，高度36m；u 设竖向可调支座、横向限位及纵向阻尼装置。六、主塔与基础设计2.主塔主塔构造图主塔构造图六、主塔与基础设计桩基3.主塔基础u 桩端持力层：（12）3中风化砂砾岩、泥质粉砂岩；u 桩径：18根2.02.3m钻孔灌注桩；u 桩长：9799m，其中上节桩加粗段长度30m。承台u C30钢筋砼结构；u 尺寸：20.225.65.5m；u 标高：顶面-1.0m，底面-6.5m。六、主塔与基础设计3.主塔基础主塔基础布置图主塔基础布置图六、主塔与基础

34、设计桩基3.边墩u 桩端持力层：（12）2或（12）3强或中风化砂砾岩、泥质粉砂岩；u 桩径：122.0m钻孔灌注桩；u 桩长：8792m;承台u C30钢筋砼结构；u 尺寸：厚度3.5m，设系梁；u 标高：顶面-1.0m，底面-4.5m。边墩u C40钢筋砼结构，同非通航孔桥墩风格一致；u 宽度4.5m，壁厚0.6m；u 墩顶设L型盖梁。六、主塔与基础设计3.边墩边墩构造图边墩构造图模型模型七、缆索系统设计1.主缆1、主缆为三跨空间线型，中跨理论跨径260m，边跨理论跨径75.5m，锚跨理论跨径10.0m。中跨主缆设计矢跨比f/L=1/4.5，跨中处距桥面高度3m，两根主缆由塔顶鞍座处间距3

35、.0m逐步过渡到跨中最低点处间距42.5m左右。2、边跨两根主缆在中央分隔带内平行布置，间距3.0m。边跨不设吊索，主缆线型为悬链线；中跨设吊索，主缆线型为分段悬链线。3、主缆采用PPWS法施工，工厂预制平行钢丝索股，现场在猫道上逐股安装架设。七、缆索系统设计1.主缆4、为适应空间索面双向变形，采用新型销接式吊索。5、吊索上端与主缆采用销接式连接，下端与主梁采用锚管承压方式连接，张拉端位于主梁斜底板下面。6、新型销接式吊索既能适顺桥向变形又能适应横桥向变形。七、缆索系统设计1.主缆七、缆索系统设计1.主缆主缆构造u 施工方法：PPWS法；u 索股：每根主缆37个索股，每股915.3mm；u 钢

36、丝：镀锌高强钢丝，抗拉强度1670MPa，弹性模量2105MPa，安全系数k2.5；u 锚具：锌铜合金可调热铸锚；u 直径：索夹处335.6mm（目标空隙率16），索夹间339.6mm（目标空隙率18）；u 锚固：直接锚固在钢锚碇上，锚固中心间距400mm；u 防护：缠丝涂装。七、缆索系统设计1.主缆主缆构造主缆构造图主缆构造图七、缆索系统设计1.主缆主缆成桥线形u 边跨：悬链线，矢跨比f/L=1/390.8；u 中跨：空间分段悬链线，立面矢跨比f/L=1/4.5。主缆成桥线形主缆成桥线形七、缆索系统设计1.主缆空缆线形u 索股安装和紧缆在铅垂面内进行，空缆线形为悬链线；u 主索鞍预偏量：低塔

37、侧953mm，高塔侧941mm。空缆线形空缆线形七、缆索系统设计2.吊索吊索布置u 中跨共设26对吊索，标准间距9m，边吊索距塔中心17.5m；u 横桥向斜率2.9:1，需要能够适应纵、横双向变形。u 安全系数K3.0。更换吊索时，安全系数1.8。主缆连接方式骑跨式新型销接式主梁连接方式锚箱式锚管式吊索材料镀锌优质钢芯钢丝绳高强镀锌钢丝吊索强度1870 Mpa1670 Mpa锚具可调式热铸锚可调式冷铸锚安全系数4.03.0张拉施工每个吊点需要4个千斤顶，张拉操作复杂每个吊点只需1个千斤顶，张拉操作方便变形适应性利用钢丝绳的柔性适应纵横向变形能适应纵、横向变形弯折应力较大无吊索方案：骑跨式、新型

38、销接式七、缆索系统设计2.吊索吊索构造骑跨式吊索骑跨式吊索新型销接式吊索新型销接式吊索七、缆索系统设计3.索夹索夹构造u 分为吊点索夹、紧箍索夹和封闭索夹；u 铸钢结构，上下对合型，材料ZG35SiMnMo，长度0.562.0m；u 422根M45高强螺栓，螺杆材料40CrNiMoA；u 抗滑安全系数Kfc3.0。销接式索夹构造图销接式索夹构造图七、缆索系统设计4.主索鞍索鞍构造u 鞍体：空间结构，设竖弯、平弯，尺寸5.15.52.5m，鞍体 采用275485H铸钢，侧壁厚度100mm，纵肋厚度120mm，横 肋厚度60mm，水平劲板厚度50mm,底板厚度80mm;u 隔板：碳素钢板，厚度16

39、mm；u 上承板：厚度30mm，Q235A钢材；u 安装板：厚度29mm，35号钢；u 下承板：厚度80mm，Q235A钢材；u 不锈钢聚四氟乙烯滑动副；u 格栅系统：结合顶推反力架，Q235A钢材；u 紧固件：高强螺栓，螺杆材料40CrNiMoA；u 抗滑安全系数K2.0；u 分块：左右分块制作加工，单件重量不大于50t，高强螺栓连接。七、缆索系统设计4.主索鞍索鞍构造主索鞍总成图主索鞍总成图七、缆索系统设计4.主索鞍有限元分析主索鞍计算模型主索鞍计算模型七、缆索系统设计4.主索鞍有限元分析鞍槽侧壁竖向应力鞍槽侧壁竖向应力加劲板加劲板Mises应力应力u 全桥共设四个散索鞍，由于纵坡的影响，

40、顺桥向两端散索鞍构造上略有差别；u 转索、散索相结合的散索套，主缆首先竖向下转然后再径向发散;u 铸钢结构，上下对合型，材料ZG35SiMnMo，长度1.6m，由入口段、转索段（R=3m）和散索段（R=510m）组成；u 散索鞍理论转索中心在桥面顶板以上2.555m，顺桥向距边墩支座中心线5m，横桥向两个散索鞍中心距离3m。u M30高强螺栓24根，螺杆材料40CrNiMoA；七、缆索系统设计5.散索鞍 散索鞍底座采用高强螺栓固定在钢支架上，钢支架焊接固定在钢箱梁A梁段上，钢箱梁内部设置支撑钢板。鞍体和底座之间设置不锈钢聚四氟乙烯板滑动式移动副。散索鞍考虑标高和角度调整措施，可以在底座和钢支架

41、顶板之间垫设楔形钢板。散索鞍外面设鞍罩，鞍室和锚室连通，形成密闭空间，鞍室内除湿防护。散索鞍总成图散索鞍总成图七、缆索系统设计5.散索鞍八、附属工程桥面铺装：车行道采用55mm双层环氧沥青砼铺装，人行道采用30mm沥青砂；伸缩缝：模数式伸缩缝；栏杆：PL3钢防撞护栏、人行道栏杆；除湿机：钢箱梁、主缆锚室、散索鞍室和塔顶主索鞍室内设除湿机；养护行车：每座桥3台；主缆检修道；塔冠、锚室、鞍室；桥墩防撞设施:分离式防撞墩方案或附着式钢漂护舷方案；航空标志、航道标志、避雷针等。九、结构分析内容程序名称主梁单元主塔单元缆索单元节点数量单元数量总体结构静力分析BNLAS空间双主梁空间梁单元悬索单元8166

42、96动力特性分析MIDAS板壳单元空间梁单元桁架单元1532621680抗风性能分析MIDAS板壳单元空间梁单元桁架单元1532621680抗震性能分析SAP2000空间双主梁空间梁单元桁架单元816696全桥组合有限元分析ANSYS板壳单元空间梁单元杆单元301623388165全桥组合有限元分析MIDAS板壳单元空间梁单元桁架单元1532621680主梁钢横梁计算分析ANSYS板壳单元杆单元152631178075钢锚碇计算分析ANSYS板壳单元7796596534吊索锚箱结构分析ANSYS板壳单元120100140387主索鞍结构分析ANSYS实体单元269759150705吊索索夹结构

43、分析ANSYS实体单元5705534688顶推施工分析MIDAS平面梁单元672564斜拉施工法分析MIDAS空间双主梁空间梁单元桁架单元534696体系转换与施工控制BNLAS空间双主梁空间梁单元悬索单元8166961.工作内容计算工作内容包括：总体计算、局部计算和施工验算十、施工工艺1.施工程序基本程序u 施工准备u 栈桥施工u 基础施工u 主塔、边墩施工u 主梁制作、架设u 鞍座制作、安装u 猫道架设u 索股制作、安装u 紧缆u 索夹、吊索制作、安装u 调索、体系转换u 桥面系施工u 主缆缠丝、防护u 附属工程施工十、施工工艺1.施工程序施工程序示意图施工程序示意图十、施工工艺1.施工程

44、序施工程序示意图施工程序示意图十、施工工艺2.下部结构施工栈桥：作为施工通道，同时考虑运梁荷载；桩基：钻孔灌注桩施工反循环法成孔；承台：双壁钢围堰施工；主塔：塔柱爬模浇筑，横梁支架或托架浇筑；边墩：支架配合爬模或翻模施工。十、施工工艺3.钢箱梁施工节段尺寸与重量u 共54个梁段；u 单幅：长宽高9213.5m，最大重量约110t；u 整幅：长宽高9473.5m，最大重量约220t；u 锚固端横梁和A节段特殊处理。顶推施工u 施工设备：栈桥、运梁车、龙门吊机、导梁、临时墩及顶推装 置、牵引系统、导向系统等；u 临时墩：跨径240552240m；u 钢导梁：长度35m左右，高度1.03.5m，控制

45、重量80t；u 施工工艺：柔性墩多点顶推工艺；u 静摩擦系数0.070.08，动摩擦系数0.040.05；u 最大顶推重量约5000t，临时墩反力5490KN；u 钢箱梁顶推施工验算满足规范要求。十、施工工艺施工组织顶推施工布置图顶推施工布置图十、施工工艺4.缆索系统施工鞍座安装：主索鞍、散索鞍猫道：三跨分离结构，合并猫道或独立猫道索股安装：基准索股、一般索股紧缆：预紧缆、正式紧缆索夹、吊索安装空间转换体系转换 十、施工工艺5.体系转换目的与方法u 空间自锚式悬索桥成功之关键u 非线性三维空间有限元模型（BNLAS)u 确定吊索张拉顺序和次序，主索鞍预偏量和顶推过程等施工控制原则u 吊索：索力

46、控制u 主塔：应力、位移控制u 主梁：应力、标高控制u 主缆：线形控制技术要点u 吊索可以采用无应力索长控制方法u 需要张拉若干临时吊索u 部分吊索需要采取临时接长措施u 二期恒载预压置换（可以采用，也可以不采用）十、施工工艺5.体系转换施工方法一：主塔跨中张拉吊索，鞍座顶推5次十、施工工艺5.体系转换施工方法二：跨中主塔张拉吊索，鞍座顶推5次十一、施工技术规范u主塔施工技术规范u钢结构制造加工技术规范u钢箱梁安装技术规范u主缆索股制造加工技术规范u吊索制造加工技术规范u索夹制造加工技术规范u索鞍制造加工技术规范u缆索系统安装技术规范u体系转换技术规范 施工技术规范目录十二、科学研究科研项目课题u关键节点设计制造及施工工艺试验研究u运营阶段结构静动力性能分析研究，结构模型加载试验u自锚式悬索桥体系转换设计计算分析与模型试验研究u桥梁抗风稳定研究u桥梁抗震研究u空间自锚式悬索桥总体设计与施工方法研究u钢梁设计制造、运输、安装、施工工艺研究u桥面铺装与施工工艺研究u试桩试验研究 u水中墩大孔径钻孔桩设计与施工工艺及抗涌潮分析 科学研究的重要性结束语 江东大桥自锚式悬索桥结构新颖，造型独特，技术含量高，无论是在设计方面还是在施工方面，都极具挑战性。