嘉绍大桥设计创新研究济南汇报

L/400 L/701
主梁挠跨比
L/389
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱL/347
L/303
L/503
2
3
4
5
6
塔数
主梁刚度随塔数增加而降低
竖向刚度不满足L/400规范要求
边塔温度内力随塔数增加而增加
边塔截面不满足承载力要求
9
3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系
受力 多塔斜拉桥存在刚度和温度效应难以协调的问题，传统结构体系 均无法满足要求，必须通过调整结构支承体系增加竖向刚度和释
0 56
12
3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系
验证与 实测数据验证了“双排支座+刚性铰” 结构体系的先进性和合理性。该新 意义 型体系推动了多塔斜拉桥设计理论和技术进步，应用前景广阔
结构形式
6
2.总体方案： 因地制宜的桥型、结构形式及施工方案
主桥
创新 提出了主跨428m、总长2680m独柱六塔双幅四索面 桥型 世界最长钢箱梁斜拉桥
技术挑战
深槽摆幅＞2km
阻水率＜5%
潮位差达9m
创新桥型
5×428m
独柱形桥塔
分体双幅钢箱梁
上部结构 采用四索 面分体钢 箱梁
1、减小梁段吊装重量 2、降低吊机同步性要求 控制定位吊装时间在1小时内
减小
不明显
索塔内力
减小
不明显
支座反力 支座总竖向力
减小 减小
间距较小时明显，当达到一 定大小时，趋势逐渐减缓
托架弯矩
增大
明显
边塔支座 边塔托架弯矩 12000
次边塔支座
中塔支座
次边塔托架弯矩 中塔托架弯矩
400000
8000
300000
4000
0 16
200000
最优 间距
100000
26
36
46
支 座间距（m）
2
1. 工程背景:钱塘江强涌潮建设条件
钱塘江是世界三大强涌潮河流之一，钱江涌潮是举世闻名的自然奇观
钱江涌潮成因：
1、入海口喇叭形
2、澉浦附近存在一个沙洲；
3、风向东南风。
杭州湾大桥
退潮段
强潮段
起潮段
江东大桥
彭埠大桥 九堡大桥
西兴大桥
下沙大桥
钱江 一桥
复兴大桥
嘉绍大桥
3
1. 工程背景:钱塘江强涌潮建设条件
潮位（m） 流速（m/s）
10
8
6 潮位
4
2
0
0
2
-2
-4
-6
-8
-10
流速
有效吊梁 时间段
4
6
8
10
一次大潮过程的潮位及流速过程曲线
一般大潮 潮位过程 5年一遇大潮 潮位过程 300年一遇大潮 潮位过程 一般大潮 流速过程 5年一遇大潮 流速过程 300年一遇大潮 流速过程
时间（小时）
12
14
必须采用适 宜快速运输 吊装的上部
设计 揭示了双排支座体系支座间距对多塔斜拉桥结构受力的影响规律， 方法 提出了基于支座负反力和托架弯矩的合理支座间距确定方法
间距 变化 对索 塔受 力影 响小
基于支座负反力和托架弯矩的支座间距确定方法
支座反力（kN） 托 架弯 矩（kN·m）
支座间距增大对结构响应的影响规律
结构响应
趋势
规律
跨中挠度和塔顶水平位 移
在强涌潮环境下，面临着潮强流急、深槽摆幅大、施工风险高、保护 涌潮奇观等带来的巨大挑战
强涌潮环境主要挑战
潮强流急
河床摆动
施工受限
涌潮保护
潮压达 75kPa 流速超 10m/s
深槽摆动幅 度 2km以上
高程（m） 10
8
6
北
4
岸
规
2
划
0
线
2006-04 2006-07 2006-11 2007-04 2007-07 2007-11 系列7 系列8 系列9
中间横梁 滞后安装
分幅独立吊装
首次完成了强潮河段钢箱梁运输吊装施工（ 7.7万吨、374片）。 7
2.总体方案： 因地制宜的桥型、结构形式及施工方案
首次提出了3.8m大直径单桩独柱70m跨径连续刚构桥新型结
引桥
构，控制了结构阻水率，规避了下部承台的施工风险。
引桥占总长＞70%
结构阻水率＜5%
单桩独柱连续刚构桥新型结构
机理 放主梁轴向变形才能解决
半漂浮
全漂浮
在温度荷载受力及构造处理上有利
固结
对结构体系刚度有利
传统体系
漂浮体系 半漂浮体系
固结体系
主梁刚度
× × √
边塔温度内力
× × ×
结论
传统结构体系 均不满足要求
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3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系
结构 在国际上首创了“双排支座+刚性铰”多塔斜拉桥结构体系，科 体系 学合理地解决了结构体系刚度及长主梁温度变形的技术难题
双排支座：解决体系刚度小
实现塔梁竖向和转动约束，力学行 为接近固结，而构造上表现为分离
竖向刚度提高26%
双排支座
刚性铰：解决主梁温度变形大
释放主梁纵向位移并可约束其它 位移，能抵抗弯矩、剪力和扭矩
边塔塔底温度内力降低36%
“双排支座+刚性铰”结构体系突破了刚度和温度效应的双重制约
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3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系
南
岸
规
划
线
现
11000m 南 岸
线
-2
-4
-6 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 距北岸距离（m）
潮差达9m， 低潮位水浅
有效运输时间小 于 1h/d
确保结构阻水 率 5%以下
4
2.总体方案： 因地制宜的桥型、结构形式及施工方案
5
2.总体方案： 因地制宜的桥型、结构形式及施工方案
主桥
创新 提出了主跨428m、总长2680m独柱六塔双幅四索面 桥型 世界最长钢箱梁斜拉桥
技术挑战
深槽摆幅＞2km
阻水率＜5%
潮位差达9m
创新桥型
5×428m
独柱形桥塔
分体双幅钢箱梁
低潮位水浅，只能利用有限的高平潮时段运输，有效吊梁时间小于1小时
汇报人： 林道锦 中交公路规划设计院有限公司
2017年10月
汇报提纲
1.工程背景: 钱塘江强涌潮建设条件 2.总体方案： 因地制宜的桥型、结构形式及施工方案 3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系 4.创新技术2：刚性铰新型结构装置研发 5.创新技术3：多功能全方位钢箱梁检查车研发 6.技术总结： 项目取得的社会效益、经济效益
主桥
创新 提出了主跨428m、总长2680m独柱六塔双幅四索面 桥型 世界最长钢箱梁斜拉桥
技术挑战
深槽摆幅＞2km
阻水率＜5%
潮位差达9m
创新桥型
5×428m
独柱形桥塔
分体双幅钢箱梁
5×428m独柱六塔双幅四索面世界最长钢箱梁斜拉桥
泥下承台
通航范围＞2km、结构阻水率＜5%，保证了通航，并保护了涌潮。
独柱 墩身
设置横系梁组成 纵横向框架结构
独柱 墩身
D3.8m 桩基础
钢护筒用作 挡水和抗冲
磨结构
D3.8m 桩基础
结构阻水率仅为 4.7%，有效保护了涌潮
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3.创新技术1：多塔斜拉桥创新结构体系
嘉绍大桥为主跨428m六塔斜拉桥，为世界上最长多塔斜拉桥。 主要技术难点是主梁竖向活载刚度及长主梁温度变形问题