港珠澳大桥桥梁工程预制化技术应用_图文

珠
珠 海
澳 门
江
核
试 验
缓心 冲区 区
区
中华白海豚自
口然保护区
香港 机场
大 屿 山
粤港分 界线
桥轴线与中华白海豚保护区关系图
4 设计理念
4.设计理念
4 设计理念
n 港珠澳大桥项目的建设目标是：采用一流管理、一流理念 、现代化技术，将港珠澳大桥建设成为世界一流品质的跨 海通道和地标性建筑，为用户提供优质服务
深水区非通航孔桥综合考虑景 观、防撞、水流、抗震、基础规 模、施工及航行安全、环保等因 素，采用了110m跨径整墩整幅钢 箱连续梁方案；
浅水区非通航孔桥考虑长大纵 坡钢桥面铺装耐久性、景观、养 护和工期等方面因素，采用了 85m跨径整墩分幅组合连续梁方 案。
6 钢主梁制作及架设技术
6 钢主梁制作及架设技术
港珠澳大桥钢结构制作从板单元制作、小节段拼装、整孔大节段组装 、钢塔制作及组拼、钢结构整体涂装等所有工序均在车间内完成，制作环 境的改善对钢结构质量及耐久性的提升奠定了坚实的基础。
钢板下料车间
板单元生产车间
钢塔制作车间
钢塔加工车间
钢主梁制作车间
6.2 板单元制作的机械化和自动化
6 钢主梁制作及架设技术
上述问题需要进一步研究解决。
5 预制墩台
杭州湾湿接头方案
5.2 港珠澳大桥预制墩台技术的突破 5.2.1 设计理念的突破
5 预制墩台
杭州湾跨海大桥施工方案的确定，基于当时施工装备和施工能力；港 珠澳大桥建设者秉承“需求引导设计”的理念，考虑到机具设备能力的大幅 提升，提出了墩身、承台采用大节段预制安装方案，最大程度减少海上施 工，从技术上突破吊装重量、接头施工的限制。
5 预制墩台
5.3.1 大圆筒干法安装方案 优点
l 能提供较宽阔的海上干施工区域 ，作业空间大；
l 整体性、独立性强，止水性好； l 支撑体系可灵活调整，筒内施工
设备利用率高； l 与传统围堰施工方法相比，减少
了封底施工的步骤，施工周期短 ； l 大圆筒能周转使用，具有较好的 经济效益。
5 预制墩台
优点
l 不需进行围堰等附加止水结构的 施工；
l 承台顶面以下范围不需要围堰， 施工较方便；
l 对大型机械施工设备的依赖性相 对较小，经济性比较好。
缺点
l 钢套箱与承台形成的整体围水结 构直接与海水接触，在海水作用 下发生相对摆动，施工过程墩台 止摆难度较大；
l 分离式胶囊止水结构的构造复杂 ，施工工序较繁琐，操作环节多 ；
Ø 预制墩身技术 非通航孔桥墩身全部采用预制方案，
摒弃了过往依据施工机具设备能力 确定预制墩身范围的思路，对于提 高工程质量具有积极意义；为降低 阻水比，港珠澳大桥下部结构采用 整墩布置，预制墩身规模大大超过 以往，墩身采用多段预制、接高成 为必然选择。
5 预制墩台
墩身预制
5.2.2 技术上的突破
5 预制墩台
5.4.2 湿接方案
5 预制墩台
5.4.2 湿接方案
5 预制墩台
墩身的大节段预制安装要满足安装精度，势必大幅提高承台的安装精 度，这对于恶劣海况条件下施工是极大的挑战。
采用湿接头连接方式，具有以下优点： 1）便于在现浇混凝土范围内，调整上节预制墩身的安装精度，从而消 除安装误差，这对于高度较大的预制墩身安装精度控制具有重要意义。 2）避免采用预应力体系，回避预应力体系失效或遭腐蚀带来的耐久性 风险，且结构动力性能较优。
n 建设理念： 需求引导设计
4.设计理念
n 设计使用年限：120年 n 技术标准高：同时满足三地技术标准 n 工程规模浩大 n 建桥条件复杂
4 设计理念
n建设方针：大型化、工厂化、标准化、装配化
桥梁构件预制化是核心内容
4 设计理念
4.设计理念
本项目桥梁工程全长22.9公里，非通航孔桥占87.6%，是本项目建设工 期、工程质量、工程投资的控制因素。
5.4 预制墩身接高技术 5.4.1 干接方案
深水区非通航孔桥预 制墩身之间在国内率先采 用干接缝形式进行连接， 避免了现场浇筑混凝土， 不仅简化了现场作业工序 ，缩短施工周期，而且有 利于确保结构的工程质量 ，提高了结构耐久性。
5 预制墩台
5.4.1 干接方案
采用强度高、锚固回缩 小的大直径高强螺纹钢筋， 滚压连续全螺纹可有效降低 锚具的回缩，提高锚固性能 。
数控切割机下料
焊接边及坡口加工
板单元自动除锈设备
板单元精确定位组装
6.2 板单元制作的机械化和自动化
6 钢主梁制作及架设技术
门式多电极焊机焊接板单元
隔板焊接机器人系统
6 钢主梁制作及架设技术
6.3 钢主梁节段制作技术 6.3.1 焊接数字化群控技术
采用焊接数字化群控技术，对焊接过程的电流、电压及焊接速度有效控制。能实 现对施焊电流、电压、施焊速度等参数实现在线监控，确保焊接质量的可控性、可追 溯性。
设计阶段开展的专题研究 钢箱梁：钢箱连续梁合理构造系统和设计标准研究 钢箱连续梁制造及安装关键技术研究 连续钢箱梁桥面铺装方案加速加载试验研究 钢箱梁防腐及维护关键技术研究 组合梁：组合连续箱梁合理构造系统和设计标准研究 组合连续箱梁制造及安装关键技术及运营阶段性能研究
6.1 车间化生产
6 钢主梁制作及架设技术
(11) 地震设防标准：地震基本烈度为VII 度； (12) 设计洪水频率：1/300。
3 建桥条件
3 建桥条件
桥址区建桥条件复杂，归纳起来主要有以下几点： 1）风况复杂，台风登陆频繁，桥址区设计基本风速高达48.7m/s 2）桥位处航道众多、航行密度大、对航行安全要求高 3）工程建筑高度（含施工期）需满足香港及澳门机场航空限制
止水原理：分离式止水胶囊由环形托 盘、内侧止水胶囊、顶面GINA止水带以 及张拉收紧装置组成。预制墩台调整到位 后，通过收紧张拉装置，压合GINA止水 带，实现环形托盘与承台间的水平向止水 ，之后向设置于环形托盘与钢管桩间的止 水胶囊充气，实现钢管桩与承台间的竖向 止水。
5 预制墩台
5 预制墩台
5.3.2 分离式胶囊柔性止水方案
不足：港珠澳平均墩高较高，无法实现全部墩 身预制目标。
上述工程均采用一次吊装，没有多节段安装的先例，无法解决高墩 预制安装。
5.1 预制墩身技术应用回顾
东海大桥和杭州湾跨海大桥预制墩身 与承台连接方式：均采用现浇湿接头的连 接方式，节段之间不设接头。
不足：①现浇接头放在墩身和承台之 间，受力比较复杂，接头区域出现裂纹病 害；②承台和较高的墩身均需现浇，质量 无法保证。
为全面实现大桥总体建设目标，非通航孔桥建设广泛应用了预制化技术 ，基础采用墩台预制吊装施工，上部结构均采用整孔预制、架设。
5 预制墩台
5 预制墩台
5.1 预制墩身技术应用回顾
Ø 东海大桥模式—底节墩身预制，现浇接高 不足：未能实现最大限度减小海上现浇作业的
目标
Ø 杭州湾跨海大桥模式—在控制吊高及吊重 的基础上，整体预制
5 预制墩台
5.4.3 小结
设计者基于不同的视角对连接方式采取了不同的方案，两种连接方式 在本项目均取得了很好的应用，也同样存在一定的不足，仍需根据工程实 践经验进一步总结完善，两者间的比选尚需在运营期更长的时间内予以验 证。
6 钢主梁整体制造及架设技 术
6 钢主梁制作及架设技术
6 钢主梁制作及架设技术
3 建桥条件
桥址区建桥条件复杂，归纳起来主要有以下几点： 1）风况复杂，台风登陆频繁，桥址区设计基本风速高达48.7m/s 2）桥位处航道众多、航行密度大、对航行安全要求高 3）工程建筑高度（含施工期）需满足香港及澳门机场航空限制 4）桥轴线穿越珠江口中华白海豚保护区，环保要求严格 5）工程处于珠江三角洲重要的泄洪纳潮通道，减小阻水率以满足防洪要求
港珠澳大桥桥梁工程预制化技术应用_图文 .ppt
1
概
述
2
主要技术标准
3
建桥条件
4
设计理念
5
预制墩台
6
钢主梁整体制造及架设技术
7
钢主塔预制及架设技术
1概 述
1 概述
珠海 澳门
香港
工程总长约50公里，是世界上规模最 大的跨海工程。建成通车之后，“香港上 班、珠海居住”将成为可能。
1 概述
江海直达船航道桥
2 主要技术标准 2.1 主要技术标准
(8) 设计最高通航水位：3.52m（1985 国家高程基准）； (9) 设计最高水位：3.82m（1985 国家高程基准）； (10) 设计通航净空：桥区通航孔设置以及通航孔净空尺度要求见下表所示；
各通航孔净空尺度表
其中，海事部门要求青州航道桥桥跨净宽（扣除承台及防撞设施）不小于410m。
l 对止水胶囊的质量要求较高，有 一定难度和风险。
5.3.3 无内支撑结构双壁锁口钢套箱围堰方案
5 预制墩台
5.3.3 无内支撑结构双壁锁口钢套箱围堰方案 施工照片
5 预制墩台
特点：技术成熟，风险小，适用于水深不大、基岩埋深较浅的区域
5.3.4 小结
5 预制墩台
实践表明，三种方案各有特点，从预制承台的设计思路上来讲，分离式 止水胶囊方案构造简单，与预制承台设计理念更为接近，针对其施工工序 繁琐和止水风险等，可进一步研究，以优化构造设计，完善止水措施，实现 设计理念和施工工艺的完美融合，以促进预制承台技术推广应用。
Ø 预制墩身与承台的连接 杭州湾大桥采用湿接头连接，由于接头区受力复杂
，容易开裂。 港珠澳大桥采用底节墩身与承台整体预制，避免在
两者交界面形成施工缝，从而改善接头受力，提 高了结构耐久性。
5 预制墩台
5.3 港珠澳大桥埋床法预制墩台施工技术
5 预制墩台
5.3.1 大圆筒干法安装方案 该方案源于港珠澳隧道人工岛成岛方案：
(7) 设计荷载：将现行交通运输部颁《公路桥梁设计通用规范》（ JTG D60-2004）第4.3.1 条规定的汽车荷载中规定的汽车荷载（公路－ Ⅰ级）提高25%用于本项目设计计算。按香港《United Kingdom Highways Agency’s Departmental StandardBD 37/01》规定的汽车荷 载进行计算复核；
锚固体系包括四个部分 ：张拉锚固系统、固定端锚 固系统、钢筋接长系统、波 纹管连接密封系统。
5 预制墩台
5.4.1 干接方案
采用强度高、锚固回缩 小的大直径高强螺纹钢筋， 滚压连续全螺纹可有效降低 锚具的回缩，提高锚固性能 。
锚固体系包括四个部分 ：张拉锚固系统、固定端锚 固系统、钢筋接长系统、波 纹管连接密封系统。
控制室
电压监控界面
电流监控界面
6 钢主梁制作及架设技术
6.3.2 自动化焊接技术 首次采用立位轨道式焊接机器人实现腹板对接焊自动化作业、无盲区
焊接小车实现腹板与底板焊接自动化作业。 无损检测结果表明，焊缝质量优良率大幅提高，焊缝外观质量完美，
减少了焊缝修磨工作，结构耐久性和抗疲劳性能提高。
轨道式机器人
5.2.2 技术上的突破 Ø 预制承台技术 在国内首次采用预制技术施工 埋置式承台，设计过程中开 展了埋置式墩台专题研究及 现场足尺试验，对于相关技 术难点和关键技术予以验证 。 实践表明，该方案具有施工便 捷、迅速，混凝土质量优良 ，结构整体性好等优点。
5 预制墩台
承台预制
5.2.2 技术上的突破
缺点
l 依赖于大型先进设备组的配合， 对设备集成性要求高；
l 施工水域的水深需满足大型机械 船舶设备的吃水要求；
l 大圆筒的打拔对地质的要求较高 ，地层需均匀分布，且岩面埋藏 较深，上覆盖土层需有一定厚度 的不透水层，以满足隔水、止水 的需求。
5.3.2 分离式胶囊柔性止水方案
5 预制墩台
5.3.2 分离式胶囊柔性止水方案
6 钢主梁制作及架设技术
6.5 整孔架设技术
无盲区小车
6 钢主梁制作及架设技术
6.3.3 无损伤制造工艺 为避免上述制造过程中对钢结构母材的损伤，港珠澳大桥大力推行无
损伤制造工艺，即通过对工艺装备和工法的进一步研发，改变传统做法 ，从而避免钢主梁制作过程中人为操作对母材的损伤。
无马对接、压重控制焊接变形
无损吊运、翻身技术
6.4 钢主梁大节段整体制作技术
浅水区 组合梁 珠海珠侧海接、线澳门口岸
深水区 钢箱梁
沉管隧道青州航道桥 九洲航道桥
1 概述
西人工岛
香港口岸 东人工岛
沉管隧道
香港侧接线
2 主要技术标准
2 主要技术标准 2.1 主要技术标准
(1) 公路等级：高速公路； (2) 设计速度：海中桥梁设计速度为100km/h； (3) 行车道数：双向六车道； (4) 设计寿命：120 年； (5) 建筑限界：路面总宽度：33.10m； (6) 设计规范：同时满足三地规范要求；