公铁两用跨海大桥结构设计（ppt）

1、中铁大桥勘测设计院集团有限公司2013年 12月公铁两用跨海大桥结构设计简 介 内 容一、工程概述二、建设条件三、主要技术标准四、总体设计五、桥梁主体结构设计六、桥梁附属及其他工程七、指导性施工组织设计八、工程预算一、工程概述 项目概况 设计范围一、工程概述 项目位于福建省中东部。平潭海峡公铁大桥平潭公路桥福州市平潭岛一、工程概述平潭岛福州方向大桥是福平铁路控制性工程跨海桥梁全长16.34km。 我院设计全长11.15km。二、建设条件 地形地貌 气象条件 海域水文 通航状况 工程地质 地震2.1 地形地貌陆地：低丘陵、台地和冲积平原水域：岛屿多、地形变化大、礁石多、航道窄、水急浪高松下岸边人

2、屿岛小练岛长屿岛2.2 气象条件桥址区气象站长屿气象站平潭站2.2 气象条件雾雾日数年平均20.8天风8级大风天数 117125基本风速10 (ms)44.82.3 海域水文项目工程区域桥位区海水深度040m 百年一遇最大设计流速3.09 m/s100年重现期浪高(m）9.69 m2.4 通 航松下平潭岛1规划航道243港口航道牛头湾作业区山前作业区2.4 通 航通航净空尺度及桥跨航道等级通航孔布置通航净空BxH(m)通航孔桥跨 (m)备注50000t单孔双向46152.1532元洪航道单孔单向26052.1336大小练岛水道5000t单孔双向24640.91364鼓屿门水道500t双孔单向7

3、519.72x168北东口水道B1HB1BH2.5 工程地质覆盖层主要为淤泥及砂土，厚度变化大，最大覆盖层达40m；基岩主要为花岗岩、流纹岩、凝灰岩、英安岩和火山角砾岩。2.5 工程地质球形风化危岩与崩塌 断裂破碎带和节理裂隙带不利地质条件三、主要技术标准 铁路技术标准 公路技术标准3.1 铁路技术标准双线I 级铁路设计速度：200km/h最大纵坡：133.2 公路技术标准 高速公路双向六车道 设计速度：100 km/h四、总体设计 桥位概况 平面设计 纵断面设计 横断面设计 桥跨布置长屿岛松下人屿岛小练岛平潭岛大练岛4.1 桥位概况4.2 平面设计 平面线形 减小桥轴线法线与水流夹角，满足通

4、航要求； 避免过多弯折和绕行，提升服务水平； 减少征地拆迁，节省工程投资；4.3 纵断面设计 满足各通航孔的通航净空要求； 满足铁路线路规范及两侧接线要求；4.4 横断面设计航道桥引桥4.5 桥跨布置 桥梁分类(1) 元洪航道桥(2) 鼓屿门水道桥(3) 大小练岛水道桥(4) 深水高墩区引桥 (水深15m)(5) 浅水区引桥 (水深15m)(6) 陆地高墩区引桥 (平均墩高30m)(7) 陆地低墩区引桥 (平均墩高30m )(8) 铁路路基通航孔桥非通航孔桥4.5 桥跨布置 实施方案桥跨布置元洪航道：主跨532 m钢桁混合梁斜拉桥；鼓屿门水道 ：主跨364m 钢桁混合梁斜拉桥；大小练岛水道：主

5、跨336m 钢桁混合梁斜拉桥；深水高墩区引桥 跨度80m、88m简支钢桁结合梁；浅水及陆地高墩区引桥 跨度48米混凝土箱梁；陆地低墩区引桥 跨度40米混凝土箱梁；4.5 桥跨布置 全桥局部效果图五、桥梁主体结构 元洪航道桥 鼓屿门水道桥 大小练岛水道桥 深水高墩区引桥 浅水及陆地高墩区引桥 陆地低墩区引桥 铁路路基5.1 元洪航道桥 总体布置 桥跨布置：（132+196+532+196+132）m斜拉桥； 主梁公路面：有索区为钢桥面板、无索区为混凝土桥面板； 主梁5.1 元洪航道桥公路钢桥面横断面布置带副桁的“N”形桁架；桁高13.5m；节间长度14m；主桁间距15m；公路、铁路均采用整体钢桥

6、面板； 主梁5.1 元洪航道桥公路结合梁横断面布置带副桁的“N”形桁架；桁高13.5m；节间长度14m；主桁间距15m； 公路采用结合梁，混凝土板厚40cm；铁路采用整体钢桥面板；梁段以2个节间钢桁梁全焊桁段构造为主。 斜拉索5.1 元洪航道桥 为7mm高强平行钢丝索，最大索力1370 t； 平行双索面，索面间距35.6m，扇形布置； 梁上纵向索距14m，塔上竖向索距2.5m； 主塔5.1 元洪航道桥塔高222m；纵向尺寸915m，横向610m； 上横梁宽9.5m，高7.0m；下横梁宽12m，高8.0m；主塔斜拉索锚固采用钢锚梁。 主墩基础5.1 元洪航道桥N03#主墩设计 38根直径3.0m

7、钻孔桩，桩长27m； 承台平面尺寸75.936m，厚7.5m，带圆端的哑铃型 。 主墩基础5.1 元洪航道桥N04#主墩设计 36根直径3.0m钻孔桩，桩长44m； 承台平面尺寸与N03#相同。 辅助墩基础设计5.1 元洪航道桥 15根直径3.0m钻孔桩； 承台平面尺寸35.618m，厚5.5m； 桥墩采用门式桥墩，顺桥向墩顶厚6.5m，横桥向宽24m； 静力计算静力结果项目挠度梁端转角（弧度）公路(mm)铁路(mm)挠跨比中跨-249-6121/666-辅助跨-37-811/1806-边跨-21-441/2214+1.50 6.1 元洪航道桥5.1 元洪航道桥 抗风计算工况弯扭耦合颤振临界风

8、速Vcr1 (m/s)分离流扭转颤振临界风速Vcr2 (m/s)临界风速检验值Vcr (m/s)成桥状态98.2116.281.1最大单悬臂101.3156.170.2最大双悬臂82.0138.270.2成桥或施工状态，主梁的颤振临界风速均超过检验风速，满足规范要求。5.1 元洪航道桥 风车桥耦合分析项 目计算值限定标准结论风速（m/s）3038安全性脱轨系数 0.2750.3940.8满足 轮重减载率0.3960.5730.6满足横向力(KN) 35.74052.38080.0满足舒适度横向加速度（m/s2） 0.7830.9101.0满足竖向加速度（m/s2 ） 0.7150.9521.3

9、满足横向舒适指标SP 2.1972.2402.5（优秀）2.75（良好）优秀 竖向舒适指标SP 2.1222.2972.5（优秀）2.75（良好）优秀200km/h动车响应评定5.2 鼓屿门水道桥 总体布置 桥跨布置：（128+154+364+154+128）m斜拉桥；5.3 大小练道水道桥 总体布置 桥跨布置：（80+140+336+140+80）m斜拉桥；5.4 深水区80m 88m跨度钢桁梁桥 立面布置全桥80m简支钢桁梁共26孔，88m简支钢桁梁共8孔，总长2784m。5.4 深水区80m 88m跨度钢桁梁桥结构设计华伦桁架；桁高13.5m；桁间距14m；节间长度：80m跨：9.6m、

10、9.8m88m跨：10.6m、10.8m公路面为混凝土结合板，板厚25cm；铁路采用混凝土槽板。 主梁主梁采用整孔厂制全焊钢桁梁结构。5.4深水区80m 88m跨度钢桁梁桥 下部结构设计下部结构共有五种类型；铁路采用门式空心墩；承台顶高程-3m；钻孔桩采用直径2.8m；桩数最少8根，最多14根。5.4 深水区80m 88m跨度钢桁梁桥静力结果项目挠度梁端转角（弧度）公路(mm)铁路(mm)挠跨比80m梁-5.48-13.061/4315+1.3 静力计算 铁路采用跨度48m的预应力砼简支箱梁，共73孔； 公路为跨径49.2m的预应力混凝土连续箱梁。 5.5 跨度48m箱梁 总体布置5.5 跨度

11、48m箱梁铁路主梁公路主梁 铁路采用单箱单室箱梁，梁高4.0m。 公路分幅布置，采用单箱单室斜腹板箱梁，梁高3.0 m。 上部结构5.5 跨度48m箱梁 下部结构公铁合建墩（1）公路采用分离式花瓶墩。（2）铁路采用门式空心墩。（3）承台顶高程-3m。（4）钻孔桩采用直径2.0m和2.2m两种；最少桩数12根2.0m，最多桩数12根2.2m。5.5 跨度48m箱梁 下部结构单建铁路墩（1）墩顶横桥向宽8.6m，纵向宽4.0m。（2）空心墩，壁厚0.6m。（3）承台顶高程-3m。（4）钻孔桩采用直径2.0m；最少桩数10根，最多桩数13根。 铁路为跨度40m的预应力砼简支箱梁，共38孔； 公路主梁

12、为跨径40.7m的预应力混凝土连续箱梁。 5.6 跨度40m箱梁 总体布置 上部结构铁路主梁公路主梁 铁路采用单箱单室直腹板截面箱梁，梁高3.5m。 公路分幅布置，采用单箱单室斜腹板截面，梁高2.5m 。5.6 跨度40m箱梁 下部结构5.6 跨度40m箱梁（1）公路采用分离式花瓶墩。（2）铁路采用门式空心墩。（3）基础采用明挖扩大基础和钻孔桩基础，钻孔桩直径2.0m。5.7 铁路路基 铁路路基长325.6m，公路采用40.6跨径桥梁结构； 铁路路基宽度12.3m，道床厚度0.35m；基床表层厚0.6m。最大挖方深度约20m；六、桥梁附属及其他 桥梁附属设施 风屏障设计 防船撞设计 结构耐久性

13、设计 搭载水电管线6.1 桥梁附属设施（1）铁路电力、通信、信号等电缆过桥布置（2）供电系统（3）照明系统 （4）综合接地 ( 5）通航标志灯、桥涵牌及航空障碍灯6.1 桥梁附属设施（6）桥面附属工程（7）铁路梁端伸缩装置及轨道调节器（8）支座及公路伸缩缝（9）安全及救援设施 （10）风屏障及声屏障 6.2 风屏障设计公路风屏障铁路风屏障6.2 风屏障设计公路采用条式风屏障 ，透风率50% ； 标准公路风屏障高3.6m，主塔处加高至4.4m ； 公路风屏障6.2 风屏障设计铁路风屏障采用挡风板结构 ，透风率50% ；屏障顶距铁路轨顶3.75m ； 铁路风屏障6.3 桥墩防撞设计研究通航孔桥防撞

14、船型墩号防撞墩数元洪航道桥5万吨散货船N01N066鼓屿门水道桥5万吨散货船Z02Z054大小练岛水道桥5万吨散货船S02S054 桥墩防撞要求 船撞力计算结果6.3 桥墩防撞设计研究桥墩工况船舶撞击力（t）碰撞船速横桥向顺桥向元洪航道桥主塔墩无防撞设施125006300v=4.1m/s有防撞设施84004200辅助墩无防撞设施89004500v=2.56m/s有防撞设施40002000 采用复合材料筒形防撞系统 防撞能力强，同时对船体有保护作用； 具有耐腐蚀性，且免维护；6.4 结构耐久性设计 钢结构耐久性设计 钢桁梁保护涂装采用第7防腐体系：底漆两道；中间漆一道；面漆两道。涂层干膜总厚度1

15、90m。附属结构预埋钢构件采用渗锌处理，其他采用第6防腐体系防腐。 支座 采用耐候钢球型支座。6.4 结构耐久性设计研究混凝土结构耐久性设计采用高性能混凝土，提高混凝土等级；加大钢筋保护层，控制裂缝；严控氯离子渗透，根据耐久性研究成果进行设计；采用防腐涂料强化措施：涂装位置为浪溅区和水位变动区，高度范围-4.0+9.5m的海上混凝土结构6.5 电缆搭载方案水管、电缆搭载航道桥6.5 电缆搭载方案水管、电缆搭载引桥七、指导性施工组织设计工程特点及施工方案通航孔桥施工非通航孔桥施工施工工期大型临时工程7.1 工程特点及施工总体方案 本桥作为跨海桥，其工程特点为：风大、水深、浪高、航道多、流速大、潮

16、汐明显，施工条件差，有效作业时间短；全长被岛屿分隔成四段，水中桥梁长8.9km；海床起伏大，暗礁较多 。7.1 工程特点及施工总体方案栈桥施工段5.68km，基础先平台后围堰，混凝土梁采用移动模架水上非栈桥施工段5.47km，基础先平台后围堰 场地布置7.1 工程特点及施工方案项目长乐岸长屿岛小练岛面积(亩)4744(含预制场24亩)76(含预制场36亩)陆地混凝土工厂111砂石码头11起重码头112交通码头112 基础钻孔桩施工7.2 通航孔桥施工先施工导管架，并以其为基础进行钻孔桩平台的搭设。 承台施工7.2 通航孔桥施工双壁钢围堰在工厂加工制造，下水后浮运至墩位。 承台施工7.2 通航孔桥施工围堰在现场接高后下沉至设计高程，封底抽水进行承台钢筋、混凝土浇筑。7.2 通航孔桥施工 主塔施工支架法施工横梁，爬模法施工主塔；7.2 通航孔桥施工 钢梁架设 利用墩旁托架安装墩顶钢梁； 其它部位两节段整体吊装；最大吊重约1250吨先修建水中施工栈桥7.3 非通航孔桥施工 水中承台施工7.3 非通航孔桥施工 吊装吊箱围堰至钻孔桩平台上，再接高下沉至设计高程，封底、抽水后进行承台施