港珠澳大桥主体工程桥梁工程特点及设计技术创新(全国桥梁建设技术交流会20141021)

2015/9/11
中交公路规划设计院有限公司
九洲航道桥设计
造型：风帆 塔顶高程：+120m 塔 高：114.7m
塔底高程：+5.3m 材料：钢—砼混合结构 立柱：塔顶局部Q345 其余区段Q370 混凝土C60 曲臂：Q345 混凝土塔柱高：13.7m 钢—混结合段： 2.0m
钢
塔
柱：99.0m
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上塔柱高56.35m，中塔柱高 66.65m，下塔柱高40m
塔柱为钢筋混凝土构件，下横梁
为全预应力混凝土构件，上横梁 采用钢结构“中国结”造型
塔上锚固为钢锚箱方案，采用耐
候钢
塔柱及下横梁采用现浇施工
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青州航道桥设计
结形撑
结形撑采用中国结造型,高50.15m。 由上至下分为T1、J1、J2、J3、T2五种节段 。其中，T1、T2分别为塔柱与结形撑之间的上 、下连接段。 采用钢结构箱型横断面，宽度（顺）为4m， 高度渐变为2.60m～4.20m。横断面带有矩形内 凹倒角，尺寸为0.5m×0.5m。 结形撑采用带切角的矩形断面，钢结构，
隔 板 断 面
框架式横肋板 4.25m 加 劲 肋：板式加劲肋 剪 力 钉：圆头焊钉，集束式布置 箱形横梁：高3.94~3.96m 宽4.0m
桥 面 板：厚0.26m，支点处0.5m
悬臂长度3.50m 2015/9/11
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九洲航道桥设计
主塔
钢塔柱
混凝土塔柱
为避免浪溅区水位变动对钢塔柱的腐蚀，底节采用混凝土结构。
青州航道桥设计
钢箱梁横断面及构造
横隔板
横肋板 横隔板间距7.5m，中间包含2道横肋板，横肋板间距2.5m 斜拉索锚固采用钢锚箱结构
箱外设置检查车，箱内设置2台顺桥向全自动小车，各部设置有
人孔通道，能实现钢箱梁所有部位的“可达、可检、可维修”
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青州航道桥设计
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九洲航道桥设计
塔梁固结区
塔梁固结区，主塔顺桥向壁板同时作为主梁腹板，与两侧腹板对齐。主塔横桥向壁板
同时作为主梁隔板，与主梁箱内隔板对齐。
主塔施工时，主
梁0#段和固结区塔柱作
为一个吊装节段，先行 安装。待主塔施工完成 后，再在0#段主梁两端 拼装其余主梁节段。 •塔梁固结构造示意
钢桥面铺装
……
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港珠澳大桥工程特点
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•二、青州航道桥 青州航道桥设计
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青州航道桥设计
桥跨布置
桥跨布置：110+236+458+236+110=1150m 主梁采用扁平流线形的整体式正交异性桥面板钢箱梁 索塔采用横向H形框架，索塔高度与主跨之比=0.246 标准索距15m；斜拉索采用扇形式布置，空间双索面，在两侧锚固
• • 极限状态：通航孔桥1200年、非通航孔桥600年 结构完整性状态：2400年
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自然建设条件特点和要求
近海离岸跨海通道工程
气象条件恶劣，台风多，风力大，高温高湿 水文条件复杂，水动力条件差，行洪、纳潮、防淤要求严 海上航线密集，船多而杂，船行密度大；船撞作用 机场航空限高影响 环保要求高且穿越白海豚保护区 地震设防水准高 地质条件变化大 重要管线穿越桥区
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青州航道桥设计
辅助墩、过渡墩墩身及基础
墩身采用预制节段拼装矩形空心墩身，与非通 航孔桥墩形一致 辅助墩、过渡墩墩身高度分别为37.6m、35.4m，
其中0.5m伸入承台
墩身截面外侧尺寸为15m（横）×5.5m（顺 墩身单节最大吊重约2533t
采用Q345qD。分节段制造安装，节段间栓接、
焊接组合形式。最大吊重约249t。总用钢量约 1570t
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青州航道桥设计
索塔承台及基础
索塔承台平面呈哑铃形，由2个分离的D36.5m的圆形承台通过系梁连接而成。
整个承台平面轮廓尺寸横桥向为83.75m、纵桥向为36.5m，系梁宽15m。 承台厚度方向可分为两级，一级承台厚度为5m，二级承台厚度为4m。
采用大悬臂单箱双室结构，
1.45m，端部高度0.5m。
钢箱梁内部横隔板标准间 距 10m ，横隔板之间设三道 横肋，横肋间距2.5m。
等宽段标准横断面
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深水区非通航孔桥
(3) 上部结构——构造设计
港珠澳大桥的责任和使命
“一国两制”条件下跨越粤港澳三地、国内外具有空前影响力的跨海通道工程。 以之为平台，建立推动工程技术创新的激励机制，把跨海通道技术创新贯穿 工程建设的全过程，形成具有领先地位的创新型技术，促进我国工程建设全 面发展，为后续特大型跨海通道工程建设提供范本。 实现交通行业上的突破，成为交通建设工程的典范，提升我国交通建设科技 发展水平。 是中国交通建设史上规模最大、技术最复杂、标准最高的工程，其创新建设 理念将引领中国桥梁及交通建设领域的工业化革命，是中国迈向桥梁强国的 里程碑项目。它无疑是中国交通人的骄傲与梦想。
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青州航道桥设计
钢箱梁横断面及构造

钢箱梁为扁平流线形整体单箱三室箱室断面；梁高4.5m，不计检修道 风嘴顶面33.8m，全宽41.8m

除边跨跨中70m范围内顶板、底板、斜底板及其加劲采用Q420qD材质外， 其余均为Q345qD
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江海直达船航道桥设计
主塔柱
副塔柱
联系杆
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江海直达船航道桥设计
Hale Waihona Puke Baidu
各部件断面
副塔柱断面
主塔柱断面
热轧H型钢
联系杆断面
三角撑断面
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江海直达船航道桥设计
塔底锚固构造
确定方案——螺栓锚固（无粘结）方式： 形式简洁、受力明确、技术成熟 74根Φ130mm螺杆/每个塔
(2) 结构体系
采用减隔震支座作为约束体系的钢箱连续梁桥。
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深水区非通航孔桥
(3) 上部结构——构造设计
等宽段钢箱梁梁宽 33.1m ， 底 板 宽 15m 。 钢 箱 梁 梁 高 4.5m ， 梁 高 与 跨 径 比 值 为 1/24.4。 悬臂长度5.675m，根部高度
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深水区非通航孔桥
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深水区非通航孔桥
(1) 桥跨布置
接岛桥结合部非通航孔桥采用5×110m=660m五跨连续梁桥。接江海 直达船航道桥采用5×110m＝550m五跨变宽连续梁桥。接浅水区非通航 孔桥采用4×110m四跨连续梁桥。其余采用6×110m＝660m六跨连续梁桥。
斜拉索布置及构造
全桥共112 根斜拉索 7种型号，PES7-121～PES7-475 抗拉强度1860MPa，疲劳应力幅为200MPa、250MPa 单根最长约249 米，单根最大重量约约为37.5 吨
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青州航道桥设计
索塔
采用H桥塔，塔身高163m；其中
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主要技术标准
应同时满足三地标准——“就高不就低”原则

公路等级：高速公路 设计速度：100km/h 行车道数：双向六车道 设计使用寿命：120 年 建筑限界：桥面标准宽度33.1m，净高5.1m 设计汽车荷载：按汽车-Ⅰ提高25%用于设计计算。按香港《United Kingdom Highways Agency’s Departmental Standard BD 37/01 》汽车荷载进行计算复 核 抗风设计标准：运营阶段设计重现期120年，施工期重现期30年 地震设防标准：地震基本烈度为 VII 度，采用如下的抗震设防标准（重现期）： • 工作状态：120年
承台平面呈八边形，横桥向为39.5m、纵桥向
为27.4m；厚度方向分为两级，一级厚度为 3.5m，二级厚度为2.m 桩基采用20根2.5～2.15 m变截面钢管复合桩
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青州航道桥设计
斜拉索两端锚固
索塔钢锚箱最大吊重12.4t
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青州航道桥设计
索塔施工流程
塔柱采用爬模 节段现浇施工， 下横梁采用搭 设支架现浇施 工。 塔柱间设置临 时支撑； 钢结形撑采用 分节段工厂制 造、现场吊装 施工。
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青州航道桥设计
最大双悬臂长度195m 最大单悬臂长度225.2m
上部结构施工流程
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江海直达船航道桥设计
桥跨布置
① 桥型： 三塔斜拉桥——中央单索面、钢箱梁、钢塔 ② 桥跨布置：六跨——110+129+258+258+129+110 = 994 m
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江海直达船航道桥设计
索塔
① 索塔造型：海豚、风帆形； ② 塔身形式：全钢结构-Q345qD； 高约109m，塔底尺寸9m×9m
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建设理念和总体方针
大桥设计思想和理念是依据大桥建设条件和大桥建设目标和需求提出来 的，也服务于大桥建设条件和建设需求。
提出了设计思想，也是大桥的建设理念，即“大型化、工厂化、标准化、 装配化”。
全面践行全寿命设计理念。
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主体工程——桥梁工程
海中桥梁勘察设计标段划分情况
九洲航道桥
浅水区非通 航孔桥
江海直达船航 道桥
深水区非通 航孔桥
青州航道桥
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桥梁工程面临的技术难题
非通航孔桥梁采用埋床法全预制墩台
大型全预制墩身的起吊、安装、连接技术
超大尺度箱梁的制作、运输和安装。钢桥面板耐疲劳、长寿命技术 基于120年设计使用寿命目标的结构耐久性设计保障技术
承台采用有底钢套箱施工，封底混凝土厚度为2m。
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青州航道桥设计
钢管复合桩基础
每个承台下采用38根D2.5m/D2.15m钢管复合桩，梅花形 布置，按支承桩设计 左、右承台设计成不等桩长，桩底嵌入中风化岩深度不 小于1.5D；桩长约为103～137m 钢管内径2450mm，钢管壁厚分2类：上部壁厚25mm，下部 约2m范围壁厚36mm 桩身配置普通钢筋
螺杆
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九洲航道桥设计
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九洲航道桥设计
桥跨布置为：（85+127.5+268+127.5+85)m=693m
通航净空：210m×40m
693 85 127.5 268 127.5 85
通航净空 210×40m •九洲航道桥总体布置图
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港珠澳大桥
主体工程桥梁工程特点及设计技术创新
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汇报内容
港珠澳大桥总体情况 港珠澳大桥工程特点 港珠澳大桥设计技术创新 结语
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港珠澳大桥总体情况
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九洲航道桥设计
主梁
主梁采用双开口钢箱结合混凝土桥面板的整幅断面形式，两片主梁间通过箱形断 面的大横梁连接。
钢 箱 梁：顶宽12.80m 标 准 断 面 底宽11.52m 梁高4.485m
标准节段长12.5m
材质Q345qD 横隔系统：箱型横梁间距 12.5m 横隔板间距 4.25m
无索区边跨采用大节段 整体吊装，其余部分采 用小节段桥面吊机悬臂 拼装法施工。类似规模 及结构的桥梁施工在国 内具有丰富经验，施工 方法均为成熟工艺。 本桥取消塔旁支架和施 工期间的临时墩，代之
以临时抗风索。
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江海直达船航道桥设计
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