杭州湾跨海大桥设计创新

面对严峻的海洋环境条件及高达250 万m2 的混凝土用量，如何实现 大桥混凝土工程的耐久性，确保100 年设计使用寿命，是迫切需要解 决的技术难题之一。为解决混凝土结构耐久性的两个基本问题，从整 体结构的角度出发，系统地提出了以下措施 1)基本措施限制氯离子扩散系数和设置合理的钢筋保护层，采用以氯 离子扩散系数为控制参数的海工耐久混凝土 2)附加措施根据不同的情况和环境研究采用不同的防腐措施，针对性 地引进国际先进的防腐技术和工艺，以降低氯离子扩散速度， 3) 监测措施根据环境特征和大桥的耐久性要求，引进国外预埋式耐久 性监测系统，用于长期动态获取耐久性参数，掌握大桥混凝土结构脱 钝前锋面的发展进程，验证混凝土结构耐久性防护措施的有效性。 4) 验证措施通过引入与研究对象具有相似环境条件且具有一定服役年 限的第三方参照物，以解决室内试验环境与现场实际环境之间的相似 性问题。
杨俊峰 2012级道桥学硕班 2012.12.04
Ⅰ概述 Ⅱ世界跨海长桥建设概况 Ⅲ杭州湾跨海大桥设计原则和总体方案 Ⅳ杭州湾跨海大桥防风设计创新 Ⅴ杭州湾跨海大桥防腐蚀设计创新 Ⅵ总结

杭州湾跨海大桥是国道主干线——同三线(黑 龙江省同江市至海南省三业市)跨越杭州湾 的通道，大桥位于钱塘江入海的河口海湾， 海湾北面为浙江省杭嘉湖平原和我国的经 济中心上海市，南面为姚北平原和我国东 南沿海重要港口城市宁波。大桥北起嘉兴 海盐郑家埭，跨越宽阔的杭州湾海域后止 于宁波市慈溪水路湾，全长36km。


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根据上文的论述，结合杭州湾建设的经验和过程，大桥 的总体设计原则可以总结如下： 1）全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针， 充分吸取世界范围内建桥的新理论、新材料、新工艺和 先进经验，做到因地制宜。 2）将大型化、工厂化、标准化的预制装配方案作为研 究、确定杭州湾跨海大桥桥型方案的指导思想，有针对 性地开发或引进海上作业的大型起吊及安装设备。 3）重视景观设计，力求造型美观，总体上与周围环境 协调。同时充分重视水环境和自然景观的保护。 4）针对杭州湾的特点，充分重视施工方案研究和施工 组织设计，贯彻“施工决定设计”的理念

防风( 减风) 设计创新 增设风障是当前国外桥梁工程中最为有效的技术措施。 借助风洞试验和数值风洞分析技术，研究了不同断面形 式和透风率的风障对桥面减风效果的影响。推荐的减风 方案为:在大桥全线将护栏由原设计高1. 25m 加至1. 5m; 主桥与高墩区在护栏上另加设1. 5m 高的弧形风障( 总高 3m) ，同时在里程桩号K50 + 249. 000 ～ K51 + 579. 000( 北航道桥北引桥高墩区起点) 的区域再加设1. 5m 高风障;南、北航道桥桥塔两侧区域考虑局部增加风 障的高度( 总高4. 2m) ;无风障区与有风障区、高风障区 与低风障区采用逐渐过渡的方式。







1)水中区引桥均采用钢管桩基础，钢管桩总计5474根，总用钢量约37 万吨，采用大型船机施工和GPS(RTK)测量定位； 2)除少量高墩外，水中区引桥均采用预制桥墩，预制墩共计474个， 混凝土总量约6万立方米，最大吊重440t； 3)水中区引桥采用跨度为70m的预应力混凝土箱梁，整孔预制，单片 梁重2200t，共540片，共计混凝土44．8万立方米，采用运架一体船 运输和吊装； 4)南岸滩涂区引桥采用钻孔桩基础，长栈桥法施工。上部结构采用跨 度50m预应力混凝土箱梁，共26联，404片，共计混凝土23．8万立方 米，单片梁重1430t，采用整孔预制、梁上运输和架桥机架梁的方案； 5)北岸滩涂区较短，采用钻孔桩基础，栈桥法施工。上部结构采用移 动模架原位制梁和悬臂现浇两种工法施工： 6)南、北航道桥均为钢箱梁斜拉桥，采用大直径钻孔桩基础，海上搭 建平台施工。航道桥的主塔和墩身均为现浇施工； 7)对海上各类混凝土结构和钢结构，特别是处于浪溅区和水位变动区 的结构，进行了专门的防腐蚀设计，以确保结构的设计使用寿命。

风对桥面行车安全影响 当汽车在桥面上行驶时，考虑到风力、惯 性力、重力等共同作用，汽车可能出现以 下状态:①弯道中侧风作用下汽车行驶极限; ②弯道中侧风作用下汽车侧向倾翻;③上坡 道迎风作用下汽车行驶极限;④下坡道背风 作用下汽车驻坡制动极限;⑤侧风作用下汽 车转向稳定性。其中，车辆侧风效应是需 要重点关注解决的问题。

杭州湾气候环境特点 杭州湾跨海大桥交通量大，行驶车型复杂，有 32km 完全暴露在海洋环境之中，影响营运安全的 气象因素主要有风、雨、雾、冰和雪等。杭州湾地 处北亚热带南缘，属东亚季风区，冬夏季风交替显 著。冬季风向集中于西北方位，春夏季风向集中于 东南方位。平均最大风速为17. 7 ～ 22. 6m / s，极 大风速为31. 9 ～32. 2m / s，台风平均每年2 ～ 3 次。 根据分析，灾害天气对海上桥梁交通的影响远比陆 地严重，其中大风的影响最为严重。因此，风影响 成为大桥运行安全管理中首要应对的难题。