嘉兴至绍兴跨江通道栈桥栈桥设计说明

1、说明-5-1. 设计范围本册图纸为嘉兴至绍兴公路跨越钱塘江大桥栈桥施工图， 内容包括： 南北两岸栈桥平面位置、立面图、钢管桩基础、上部结构（贝雷片组、型钢分配梁） 、错车平台、调头平台、桥面附属设施、交通安全设施。2. 设计依据 委托合同：浙江省嘉兴至绍兴高速公路杭州湾大桥勘察设计合同（2004.4.22 ） 国家发展改革委员会关于浙江省嘉兴至绍兴跨江通道项目建议书的批复嘉兴至绍兴高速公路杭州湾大桥初步设计阶段工程地质勘察报告 现行相关规范、标准、法规等3. 设计规范3.1 设计遵守的主要规范公路工程技术标准 （JTG B01-2003 ）公路桥涵设计通用规范 （ JTG D60-2004 ）

2、公路桥涵地基与基础设计规范 （ JTJ024-85 ）海港水文规范（JTJ213-98 ）3.2 设计参考资料钢结构设计手册路桥施工计算手册装配式公路钢桥多用途使用手册公路施工手册 -桥涵上下册4. 主要技术标准设计荷载：公路 I 级，履带吊 -100 ，200 吨超重车辆荷载施工控制活载：公路 I 级， 200 吨超重车辆荷载设计行车速度： 15km/h设计使用寿命： 5 年荷载永久荷载：栈桥自重 +水管+电缆管基本可变荷载：公路 I 级， 200 吨超重车辆荷载，履带吊 -100人群荷载 3kN/m 2其他可变荷载：风力： 8 级风力，设计风速取 Vd =19m/s20 年一遇风速为 32

3、.9m/s波浪力及涌潮力： 20 年一遇，按水文专题研究取值汽车制动力：按公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004 ）采用温度作用：全年平均气温 15.8 ，历年极端最高气温 39.7 ，历年极端最低气温 -10.6 ，合拢温度 10 25，体系升温 39.7-1029.7 ，体系降温 25+10.6 35.6 荷载组合：A 栈桥自重 +波流力 1+20 年一遇风B 栈桥自重 +涌潮力 1+20 年一遇风C 栈桥自重 +公路 I 级+8 级风力+波流力 2+ 温升（温降） D 栈桥自重 +公路 I 级+8 级风力+涌潮力 2+ 温升（温降） E 栈桥自重 +公路 I 级+8 级风力+波

4、流力 2+ 汽车制动力F 栈桥自重 +公路 I 级+8 级风力+涌潮力 2+汽车制动力G 栈桥自重 +200t 重车+8 级风+波流力 2H 栈桥自重 +200t 重车+8 级风+汽车制动力河床的计算冲刷深度双排桩考虑为10.9m ，单排桩为 8.4m 。5. 主要材料及性能桥面板考虑到桥面板在施工过程中的变形问题， 以及使用时间比较长的特点， 桥面板采用 Q345C钢材。 Q345C 的屈服强度为 345MPa ，抗拉强度 470MPa ，弹性模量 Eg=2.1×10 5MPa 。普通钢材钢管桩、型钢等采用 Q345C 钢材，必须符合国家标准（GB/T1591-94 ）的有关规定，

5、Q345C 的屈服强度为 345MPa ，抗拉强度 470MPa ，弹性模量 Eg=2.1×105MPa 。桁架梁桁架梁采用工厂加工成型的 “321型装配式公路钢桥 ”标准桁片，板材为 Q345C 钢，型材为 Q345B 钢；支撑架采用 63×5与50×5，材质为 Q235B 钢，自行加工；桁架片剪刀撑采用8。6. 自然条件6.1 气象本工程地处我国东部沿海地区，属亚热带季风气候区，气候特点为四季分明、雨量充沛、 温暖湿润。工程区域的主要灾害性天气有热带气旋、暴雨、龙卷风、冰雹、雪、雾、飑等。6.2 水文 径流尖山河段上接钱塘江河口上游段， 钱塘江流域的来水量对塑

6、造此河段的水下地形起着重要作用。尖山河段中部有曹娥江汇入，曹娥江的汇流量也影响此河段的水下地形。尖山河段径流来自上游钱塘江干流和中部曹娥江支流。钱塘江的大洪水芦茨埠以上88% 由梅雨造成，多发生在 6 月下旬，过程一般 37 天，以复峰型为多；下游支流如浦阳江、曹娥江则主要是台风暴雨所造成，多发生在7 9 月份，历时较短，多为尖瘦单峰型。 潮汐具有如下特点：工程断面各测点大、中潮期流速较大，实测的涨潮最大垂线平均流速已达到4.78m/s 。涨潮流速分布呈 “北强南弱 ”，即由北向南递减。落潮流速分布与涨潮有所不同，以深槽附近流速较大，出现中间大，往南北两侧减弱的现象。桥址断面总体上涨潮流速大于

7、落潮流速。由于桥址断面没有全潮水文测验资料， 本桥址根据澉浦断面同步水文测验资料及 2000 年9 月杭州湾跨海大桥水文测验资料呈现的规律，对本次水文测验期间桥址断面的各测点的最大流速进行了推算，并依据测点水流速度和桥址处潮差的相关关系，由设计潮差来推求设计水流 速度，成果见表 1。不同重现期桥址断面各水文测点垂线平均最大流速 单位（ m/s ） 表 1潮差 (m)频 率1#2#3#4#5#6#9.770.33%8.798.738.617.628.677.819.551%8.508.438.307.348.347.449.442%8.348.268.147.188.167.239.285%8.

8、128.027.906.967.906.94设计波要素桥址区水域设计波要素以乍浦、 滩浒两波浪站的实测波浪和风速资料为依据，采用大范围的波浪数学模型来计算，成果详见表2。桥址区沿线不同重现期设计波要素表 2钱塘江河口受东海传入杭州湾的潮波影响，水位每日两涨两落， 属半日潮港性质。 潮波在杭州湾上溯传播过程中，潮差从北岸湾口处的芦潮港开始，至桥址北岸明显呈逐步增大趋势，过桥址北岸后经海宁大缺口至盐官又相继减小；南岸从湾口处的镇海开始至余姚西三站迅速增大，而自西三站至萧山廿二工段则增大相对变缓。南、北岸最高潮位和平均高潮位的沿程变化 与潮差所揭示的规律完全相同。南、北两岸平均涨、落历时的演变规律相

9、同，即由湾口至湾顶河口段， 平均涨潮历时逐渐缩短， 平均落潮历时逐步延长， 其中镇海外游山与金山卫有所接近， 余姚西三与澉浦大体相同，廿二工段与桥址北岸又相当接近。 水流尖山河段的潮流为非正规半日浅海潮流， 呈往复流， 浅水分潮流的作用显著， 往复流中不对称性明显，涨潮流速大于落潮流速，落潮流历时显著长于涨潮流历时。尖山河段水域附近潮流复杂，潮动力强，是水上作业十分危险的区域，至今无实测大、中 潮期全潮最大流速。拟建桥址现场实测水流资料为大、中潮期间在涌潮过后的可观测时段的流速与流向以及小潮汛期一个完整潮周期的测验资料。从实测时段潮流资料分析，工程断面潮流重现期1#3.22.27.63.42.

10、37.73.12.17.52#3.62.47.63.72.57.73.32.27.53003#3.72.57.63.82.67.73.42.27.54#3.82.57.63.82.57.73.32.27.55#3.52.47.63.52.47.73.02.07.51#3.02.06.83.12.16.82.71.86.82#3.32.26.83.41.56.82.91.96.81003#3.42.36.83.52.36.82.91.96.84#3.52.36.83.52.36.82.91.96.85#3.22.26.83.22.26.82.71.86.81#2.61.76.62.61.76.7

11、2.41.56.12#2.81.86.62.91.86.72.51.66.1503#3.01.96.63.01.96.72.51.76.14#3.01.96.63.01.96.72.51.66.15#2.71.86.62.71.86.72.31.56.11#2.11.36.12.21.46.11.91.25.52#2.31.56.12.41.56.12.01.35.5203#2.41.66.12.41.66.12.01.35.54#2.41.66.12.41.66.12.01.35.55#2.31.56.12.31.56.11.91.25.5（年） 涌潮NE-ENEENE-EE-ESEH13%

12、 (m)H (m)T (s)H 13% (m)H (m)T (s)H 13% (m)H (m)T (s)涌潮是钱塘江河口潮汐的重要特征， 外海潮波经杭州湾、 钱塘江河口下游段向上游传播过程中，因河宽缩窄和河床抬高而产生剧烈变形，潮波表面水体速度大于波速从而脱体破碎，使涨潮波前形成明显的峰面。涌潮强弱常用涌潮高度来表示。影响钱塘江尖山河湾涌潮强弱的因素较多，其中最主要的是潮差和江道地形。潮差越大， 涌潮高度越高，涌潮动力越强；当河床高程较低时，低潮位也低，相应潮差较大，则涌潮强。2003 年 5 月 16 日至 22 日在桥址附近区域进行了涌潮现场观测。 本次涌潮观测桥址断面附近的涌潮高度约 1

13、.1m ，涌潮的波峰线呈马蹄状弧形推进， 北段速度快于南段， 深槽处速度快于南北两岸的浅滩处，涌潮经过桥址断面时，整个江面翻腾剧烈的湍涌。涌潮产生的水动力对桥墩建筑物的作用主要集中在低水位以上 1 倍涌潮高度范围内。6.3 工程地质根据工程物探勘察报告，得出如下基本结论：a. 桥址处两岸均有滩涂发育，北岸0m(1985 国家高程基准，下同 )线以上滩涂宽约 3km ， 南岸 0m 线以上滩涂宽约 1.5km ，河床呈不对称 U 形分布。河床底最低高程约 -5m 。b. 桥位南、北两端基岩面隆起，中间起伏不大，最大基岩埋深约120m ，初步推断存在 F1和 F2 两条断裂带，均为不活动断裂，两断

14、裂带之间基岩为白垩系泥质粉砂岩，两侧为侏罗系火山凝灰岩。c. 桥位处第四纪覆盖层厚度在 120m 左右，自上而下大致分 3 层，分别为亚砂土层、亚砂土+粘土层、中细砂 +砾砂层。d. 浅部亚砂土易发生潜蚀和液化作用，承载力和稳定性差。工程地质勘察根据初勘报告并结合 2003 年 11 月提供的工可阶段工程地质勘察报告， 有关工程地质方面的主要结论如下：a. 桥位区场地土类型为软弱场地土，建筑场地类别为类。b. 桥址区地层岩性为：表部为全新统上组冲海积亚砂土层（2），厚度约为 2032m ，状态松散稍密，物理力学性质一般；其下为上更新统上组海积亚粘土（2），流塑软塑状，厚度 28.7 32.5m

15、 ，该层土含水量较大，压缩性高，强度低，灵敏，欠固结，为不良地质层。中上部为更新统上组海积亚粘土 （2，3），软塑状。中部为上更新统下组冲积中砂、 细砂（2）、含粘性土圆砾层（ 3），厚度 16.3 25.5m ，性质良好；中下部为中更新统上组冲湖积亚粘土层（1，2，3），性质较好，局部缺失；下部为中更新统上组冲积砾砂（4）和含粘性土圆砾层（5），性质较好，可作桩基持力层。基岩埋深88.1 126.3m ，南高北低，主要为白垩系泥质粉砂岩。其中主桥位置工程地质情况参照钻孔 CZK12 、CZK13 和 CZK15 ，主桥位置的基岩顶面标高为 -117.84 -114.19m ，第四纪覆盖层厚

16、110m 左右，表层 37.5 43.7m 厚度地层为冲海积粉砂、亚砂土和淤泥质亚粘土层，状态松散，性质较差；下为最大厚度达 47m 的海积亚粘土与粉砂互层，为软塑硬塑状，压缩性高，性质差；其下为砾砂、圆砾及卵砾石层，厚度较大，厚度 26.69 31.2m ，从上向下砾石含量逐渐增多，砾径也逐渐增大，性质较好，从钻进速度和岩芯看，颗粒直径差异亦较大，钻探揭露的最大直径大于 10cm ，成份不均质，对土层的工程地质性质有一定的影响，可作一般结构的桩基持力层。下部基岩岩性为泥质砂岩及砂砾岩，但软化系数很小，为软化岩石，且强度不高，为极软岩，可作为主墩桩基持力层。c. 桥位区发育可液化土，液化判别结

17、果表明 1 层局部为可液化土、 2 层为不液化土。场地液化等级：北引桥规划围堤以北液化等级为中等，以南液化等级为轻微；主通航桥不液化；南引桥为轻微液化。d. 据公路工程地质勘察规范 (JTJ064-98) ，所取的地表水对混凝土具结晶类弱腐蚀，需采取一级防护；所取的地下水对混凝土无结晶类、分解类及结晶分解复合类腐蚀。据岩土工 程勘察规范 (GB50021-2001) ，所取的地表水和地下水对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀，对钢结构具中等腐蚀。公路工程地质勘察规范 (JTJ064-98) ，所取的土样对混凝土无结晶类、分解类及结晶分解复合类腐蚀。据岩土工程勘察规范(GB50021-2001) ，所

18、取的土样对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀，对钢结构从PH 值方面不具腐蚀。7. 设计要点两岸栈桥的基本走向为北 南走向。栈桥桥台后侧填筑施工便道与两岸大堤相连，形成施工区和生产区、生活区连贯的便道。本次设计只涉及到水中栈桥部分，与陆地连接及便道由 施工单位自行考虑修建。两岸栈桥均布置在主桥上游侧， 两岸栈桥终点到施工期临时通航水域 ,北岸栈桥设计起点里程 ZNK0+000 ，终点里程ZNK4+663.538 ，栈桥全长4.664km ；南岸栈桥设计起点里程ZSK0+000 ，终点里程 ZSK3+911.248 ，栈桥全长 3.911km 。两岸栈桥均按双向通行设计，桥面标准宽 8.0m ，荷载

19、按两车道设计。栈桥轴线距离主线右幅桥轴线为19m （主通航孔范围内为 25m ），桥面标高为 7.06（20 年一遇设计最高水位） +3.5（20 年一遇波锋面高度） ×0.66+0.012（栈桥桥面板厚） +0.618 （桥下净空） =10.0m。北岸栈桥设 8 个错车平台，南岸栈桥设 6 个错车平台，平面尺寸为 30m× 3.2 m 。南北两岸栈桥各设 2 个调头平台，平面尺寸为 45m× 6.4 m 。本桥坐标系采用 1954 北京坐标系，高程采用 1985 国家高程基准。栈桥基本结构尺寸栈桥标准宽为 8.0m ，标高为+10.0m ，标准跨为 15m ，标

20、准跨之间采用 1000mm× 12mm的螺旋钢管桩（间距为 15m ），横桥向间距为 3.20m ，伸缩缝之间采用 800mm× 12mm 双排桩，纵桥向间距为 3.0m ，横桥向间距为 3.20m 。钢管桩横桥向间设置有 22a 钢的剪刀撑， 平联管采用 600mm× 12mm 的 Q345C 的钢管。钢管桩顶面采用 2-I36a 钢的横向连接分配梁，顶面铺设 “321型”桁架片组，桁架片组间中心距为 2.20m ，片与片间距为 0.9m ，片与片间设置支撑花架，贝雷组与组间设置8 斜撑。上面设置 I25a 横向分配梁及 I12.6 纵向分配梁，桥面板采用 =1

21、2mm厚 Q345C 钢板面板，横肋采用I25a，间距 1.5m ，纵肋采用 I12.6 ，间距 0.30m 。栈桥每五个标准跨一联，联与联之间预留0.2m 伸缩缝，伸缩缝为 0.5m 宽钢板一端焊接一端自由。栈桥附属设施本栈桥在施工过程中发挥着重要的作用，是水上施工的生命线，因此组织好栈桥的交通是至关重要的。考虑到施工过程中的车流量较大，栈桥设计成8m 宽度，为使车辆在栈桥途中可以进行错车、调头，所以每隔450m 设置一个错车平台，平面尺寸为30m× 3.2 m；每隔 2km 设一个调头平台，平面尺寸为45m× 6.4 m 。错车平台、调头平台采用多跨连续梁方案，钢管桩顶

22、面采用2I36a 钢的横向连接分配梁， 顶面铺设 “321型”贝雷片组，贝雷片组间中心距为2.20m ，片与片间距为 0.9m ，片与片设置贝雷花架，贝雷组与组间设置 8 斜撑。上面设置 I25a 横向分配梁及 I12.6 纵向分配梁，平台面板采用 =12mm厚 Q345C 钢板，平台面板横肋采用 I25a ，间距 1.5m ，纵肋采用 I12.6 ，间距 0.30m 。下部结构采用打入式钢管桩基础，按摩擦桩设计。钢管桩的直径为0.8m 和 1.0m 。顺桥向钢管桩的间距为 15m ，横桥向钢管桩的间距 3.2m 。考虑腐蚀后钢管桩壁厚采用12mm 。钢管桩间焊接型钢剪刀撑 22a。平联管采用

23、 600mm× 12mm 的 Q345C 的钢管。上游侧设置斜桩， 采用 800mm× 12mm 的 Q345C 的钢管。为方便水中各个施工标段的施工，在栈桥上设置有140mm× 3.5mm 的无缝钢管作为电缆管道， 120mm× 3.5mm的镀锌钢管作为自来水供水管道。各个施工标段可根据实际情况自行接引电缆管道及供水管道来解决各个施工标段的实际需要。桥面护栏竖杆焊接在贝雷架上的横向分配梁上，焊脚高度不小于 6mm ，扶手横杆焊接在竖杆顶端。栏杆的竖杆、扶手连续涂刷红白相间的警示反光油漆。栈桥钢管桩在低潮位以上部分涂刷醒目的橘红色面漆。每隔15m 设置有

24、安全警示灯，每隔 1000m 设置有一个高倍扬声器， 一旦发生意外情况，可及时通知作业人员在最短时间内撤离。8. 施工要点由于本次地质钻孔勘探资料为初勘资料，未能完全覆盖整个栈桥桥位，栈桥桩长以相应的 相邻近的地质钻孔资料及部分物探报告作为计算依据，两岸栈桥均采用钢管桩基础。施工时应 与详勘地质资料核对，如出入很大，需报设计重新复核，以确定最终桩长。栈桥桥台为混凝土 桩基础结构，桥台至大堤范围施工便道必需进行填筑夯实，满足行车要求；桥台周围及桥台至 大堤施工便道两侧必需设置 1:1.2 护坡，外侧设置 2 层 0.5m 厚块石。栈桥施工应先进行桥台和基桩的放样，然后采用“钓鱼法 ”工艺进行栈桥

25、上部结构施工，在后场先进行钢管桩、型钢、贝雷架配料，形成半成品，用挂车运送至前场拼装施工。由于本栈桥较长，根据工期要求，也可以开设多个工作面，即陆地工作面采用“钓鱼法 ”施工，水中具备条件的区域可采用打桩船施工。钢管桩之间的接头必需采用连续焊，各加长加劲板也需采用连续焊并符合设计的焊缝厚度 要求，焊缝应按规范要求进行超声波探伤。钢管桩顶的分配梁与钢管桩上的牛腿、牛腿与钢管桩以及分配梁上固定贝雷架的限位结构 与分配梁之间的焊缝必须符合设计的焊缝厚度要求。贝雷架与贝雷架顶上的分配梁之间用骑马螺栓固定，要求骑马螺栓拧紧力要均匀，并适当布置以不影响纵向分配梁布置。桥面纵向分配梁与贝雷架上的横向分配梁之

26、间需焊接，焊缝满足结构要求即可（一般不小 于 6mm ）。桥面板与纵向分配梁之间间断焊，桥面板沿纵桥向每块之间预留3cm 的缝隙。施工用的所有材料必须有出厂合格证明，钢管桩应有长度、厚度、材质、焊缝质量等出厂检验单。栈桥只能作为施工便道，施工单位不得占道停放车辆和施工，施工水中基桩或承台时需要 另作支栈桥与施工平台联系。栈桥运营阶段应定期复测海床冲刷标高，本设计考虑冲刷深度为10.9m ，如海床冲刷超过设计值，需回填沙袋防止更深的冲刷影响栈桥的稳定。钢管桩的加工与制造栈桥钢管桩分节长度根据设计桩长确定，桩接长采用焊接接头 （焊缝质量一级），接头应远离局部冲刷线（与局部冲刷线距离 4m）。钢管桩运输钢管桩构件运输最大长度 15m ，构件单重为 3.5t 。构件在出厂前应标计重量、重心和吊点的位置，以便吊运和安装。打桩施工采用履带起重机配合振桩锤施打钢管桩。履带吊停放在已施工完成的栈桥桥面，吊装悬臂导向支架，利用悬臂导向支架精确打入栈桥基础钢管桩;确定桩位与桩的垂直度