悬索桥大修改造工程方案设计方案

1、莞佛高速虎门大桥段大修改造工程方案设计汇报中交公路规划设计院有限公司二一九年十一月目 录2. 交通量分析与预测3. 技术标准4. 建设条件1. 工程概况6. 问题与建议5. 桥梁方案Contents1 工程概况莞佛高速虎门大桥段是位于珠江口核心区域的一条重要的过江通道，是省高速公路网“十二纵七横”中第五横通道中的莞佛高速过江段，全长约15.76km。其中虎门大桥于1997年6月9日正式通车。1 工程概况莞佛高速虎门大桥段。东起东莞虎门镇，与广深高速及沿江高速相接，西至广州的南沙区，接广珠高速公路。项目于1992年10月28日动工兴建，于1997年6月9日正式通车。工程全线设计为双向六车道，路线

2、全长15.762公里，共有桥梁29座，其中特大桥3座，大桥20座，中桥6座，桥梁总长9.92公里。1 工程概况太平大桥59+106+106+59预应力混凝土连续刚构广济2号桥39+72+39预应力混凝土连续刚构虎门大桥东引桥左线：270+45+34.46右线：370+26.36预应力混凝土连续刚构虎门大桥888m单跨吊钢箱梁悬索桥虎门大桥辅航道桥150+270+150预应力混凝土连续刚构桥梁名称中心桩号跨径布置（m）桥梁全长(m)上部构造下部构造广济2号桥K2+467.50039+72+39150预应力混凝土连续刚构双壁双柱式桥墩、桩基础太平大桥主桥K3+007.50059+106+106+5

3、9330预应力混凝土连续刚构双壁式桥墩、桩基础虎门大桥东引桥左线K7+942.270270+45+34.46219.46预应力混凝土连续刚构薄壁墩、Y型桥墩、扩大基础虎门大桥东引桥右线K7+933.820370+26.36236.36预应力混凝土连续刚构薄壁墩、Y型桥墩、扩大基础虎门大桥主桥K8+496.000888888钢箱梁门式塔、桩基础、扩大基础虎门大桥辅航道桥K9+925.000150+270+150570预应力混凝土连续刚构双薄壁墩、桩基础 国家道路及桥梁质量监督检验中心虎门大桥悬索桥检验报告 （2018年3月） ：“虎门大桥悬索桥技术状况评定为3类桥，表示该桥处于“有中等缺损，尚能

4、维持正常使用功能”。 莞佛高速虎门大桥悬索桥钢箱梁专项检查报告 （2018年3月） ：“目前虎门大桥悬索桥钢箱梁抗疲劳性能不能满足剩余设计使用年限的需求。”1 工程概况虎门大桥悬索桥检测结果主缆主缆开缆检查发现：1.中跨跨中位置附近主缆顶、底面腐蚀较严重；2.入东锚口处位置附近主缆两侧腐蚀较严重。中跨和入东锚口处主缆位置均有34层腐蚀较严重的钢丝，继续往主缆中心腐蚀较轻。1 工程概况主缆开缆检查腐蚀情况虎门大桥悬索桥检测结果吊索 上游侧38号吊索钢丝绳断裂，发生于钢箱梁内侧锚头处，旧索从内而外发生锈蚀。已拆除吊索又发现多根出现锈蚀。1 工程概况西行38号吊点病害吊索拆除前虎门大桥悬索桥总体布置

5、示意图拆卸下来的西行38号吊点病害吊索吊索 对更换完成的双向33号至40号吊点旧吊索进行初步外观检查，发现共有12根吊索有断丝现象（均位于吊索根部或吊索与索夹交汇区），其余吊索均有不同程度锈蚀情况。其它锈蚀断丝病害吊索其它锈蚀病害吊索虎门大桥悬索桥检测结果钢箱梁主要病害为箱梁内横隔板、U肋与顶板间的疲劳裂纹。疲劳裂纹的数量每年均有不同程度的增加。1 工程概况虎门大桥悬索桥检测结果裂纹类别2012年及之前2013年新增2014年新增2015年新增2016年新增2017年新增2018年合计特检新增定检新增I5818195358116160II12561756211264617423III10661

6、521530103250I502425122111716157VI30800575358合计38217217196565290451064备注单位：条2012年开始进行裂纹分类，所以统计时间起始于2012年。箱内裂纹数量统计表年度车道数量（条）总长（m）2008左幅慢车道36396.3732008左幅快车道23923.7412009右幅慢车道52794.7012010右幅快车道23449.2402011左幅超车道20.5052012右幅超车道435.905合计1408270.465顶板焊接裂纹数量统计表1 工程概况虎门大桥悬索桥检测结果箱内裂纹分类 I类裂纹：桥面板与

7、U肋连接角焊缝处纵向开裂类裂纹：横隔板与U肋相交线处，源于下根部焊缝的竖向或竖斜向上开裂类裂纹：横隔板弧形缺口处横向开裂 类裂纹：U肋对接缝开裂类裂纹：横隔板与U肋焊缝开裂，横隔板与顶板焊缝开裂类裂纹：其他形式疲劳裂纹1 工程概况虎门大桥悬索桥检测结果悬索桥桥面板腐蚀2019年11月桥面板裂纹探伤检测结果：检测东行慢车道（全长888m），缺陷长度45.7m，数量196处。检测西行慢车道（长442m），缺陷长度14.4m，数量79处。1 工程概况主塔 塔壁内外侧存在裂缝；主塔顶（索鞍底部位置）外墙网裂；塔壁内侧锈胀、露筋（基础稳定） 。锚碇 锚碇外墙存在大量裂缝（锚碇稳定）。主塔外墙竖向裂缝塔壁

8、内侧锈胀、露筋西锚外侧墙裂缝西锚外顶面油漆剥落虎门大桥悬索桥检测结果1 工程概况序号时间加固内容12006年对悬索桥主塔外表面进行了防腐涂装。22008年至2013年对悬索桥桥面铺装逐年采用日本环氧沥青混凝土进行铺装重置。32009年及2012年分别对西锚碇及东锚碇外表面进行了防腐涂装。42010年对吊索进行二次防腐涂装，对短吊索（长度小于20米）和长吊索（长度大于等于20米）采用不同方案进行了防腐涂装。 52012年对主缆进行了二次防腐涂装。62015年对钢箱梁外表面进行二次防腐涂装。 72017年实施了西锚外侧工艺性试验段加固及索夹紧固。82017年2018年对东、西锚室进行了防腐涂装及开

9、缆检查。92019年4月7月更换双向33号至40号吊点吊索。102019年10月11月对双向慢车道桥面铺装采用日本环氧沥青砼重置。虎门大桥悬索桥加固历史虎门大桥辅航道桥检测结果国家道路及桥梁质量监督检验中心虎门大桥辅航道桥检验报告 （2018年3月30日）表明“目前结构强度和刚度较桥梁建成初期下降显著，结构耐久性不能满足剩余设计使用年限需求，结构性能和技术状态表现出极为显著的的劣化趋势，该桥目前已不能满足现行设计规范和虎门大桥荷载研究成果中车道荷载的承载需求。”箱内腹板斜裂缝箱内顶板裂缝箱内横隔板裂缝1 工程概况1 工程概况现阶段主要病害情况 （1）箱梁顶板、腹板、横隔板、齿板及翼板等部位出现

10、不同程度裂缝。裂缝数量不断提升，发展趋势显著，以顶板、腹板细小裂缝为主，深度超过保护层厚度；裂缝具有活动性，且分布与结构受力呈相关性。右幅桥箱梁裂缝数量及2018年分布示意图虎门大桥辅航道桥检测结果1 工程概况现阶段主要病害情况 （2）通车情况下桥面挠度测量（1年4次） 自通车以来，辅航道桥桥面持续下挠，通车3年后即超过设计预留徐变挠度112.4，此后挠度持续增长。2006年，经体外预应力索等一系列加固后，辅航道桥结构性能有所提升，主跨跨中挠度曲线变化趋缓，但仍未收敛，截至2019年8月，上下游主跨跨中下挠量分别为322.72mm及367.93mm。通车情况下辅航道桥主跨跨中(晚上)累积沉降-

11、时间曲线(单位：mm)虎门大桥辅航道桥检测结果1 工程概况现阶段主要病害情况 （3）顶板横向预应力筋锚头锈蚀较严重。（1）施加体外预应力；（2）桥面铺装及顶板调平层厚度的调整；（3）碳纤维布的粘贴； （4）箱梁外表进行了防腐涂装；（5）裂缝灌浆处理等。虎门大桥辅航道桥检测结果虎门大桥辅航道桥历年加固措施国家道路及桥梁质量监督检验中心虎门大桥太平大桥主桥检验报告 （2018年3月30日）表明“过快增长的交通量、长期超负荷运营，影响结构完整性和承载力，造成桥梁使用性能降低。加固未能从根本上解决问题，结构仍在不断劣化，该桥目前已不能满足现行设计规范和虎门大桥荷载研究成果中车道荷载的承载需求。”箱内腹

12、板斜裂缝延长箱内顶板裂缝延长箱外腹板斜裂缝延长1 工程概况太平大桥检测结果现阶段主要病害情况（1）箱梁顶板、腹板、横隔板、齿板及翼板等部位出现不同程度裂缝。裂缝数量不断提升，发展趋势显著，以顶板、腹板细小裂缝为主，深度超过保护层厚度；裂缝具有活动性，且分布与结构受力呈相关性。左幅桥箱梁裂缝分布示意图2014年发现左、右两幅桥主跨腹板在1/4至3/4跨径间出现许多结构受力裂缝（宽度未超限）。1 工程概况太平大桥检测结果现阶段主要病害情况（2）顶板横向预应力筋锚头锈蚀较严重。（3）通车情况下桥面挠度测量（1年4次）自1999年3月第一次测量以来，太平大桥主桥桥面持续下挠，左右幅表现出一致的规律性。

13、其中，第78跨跨中位置下挠量最大，近年来基本趋于稳定，目前左右幅下挠值分别为71.24mm及74.86mm。1 工程概况太平大桥检测结果1 工程概况序号时间加固内容12001年对太平大桥主桥箱梁进行了防腐涂装。22007年10月2008年12月对腹板裂缝进行灌浆及封闭处理。在箱内每跨09节段腹板粘贴钢板；箱外主拉应力区腹板外表面粘贴碳纤维。在箱内设置体外预应力索加固。32018年完成75#过渡墩墩身偏移应急加固。75号过渡墩墩身偏移应急加固太平大桥加固历史箱内裂缝修补广济2号桥检测结果国家道路及桥梁质量监督检验中心虎门大桥广济2号桥检验报告 （2018年3月30日）表明“通车后结构损伤不断累积

14、，结构性能和技术状态表现出极为显著的的劣化趋势，加固效果的持续性较差，在重交通作用下，结构进一步劣化，该桥目前已不能满足现行设计规范和虎门大桥荷载研究成果中车道荷载的承载需求”。箱内顶板裂缝1 工程概况箱内腹板裂缝分布示意图现阶段主要病害情况 （1）箱梁顶板、腹板、横隔板、齿板及翼板等部位出现不同程度裂缝。裂缝数量不断提升，发展趋势显著，以顶板、腹板细小裂缝为主，深度超过保护层厚度；裂缝具有活动性，且分布与结构受力呈相关性。右幅桥箱梁箱外底板裂缝分布示意图箱内底板裂缝均位于体外索齿板锚面根部位置，绝大部分集中于主跨L/4及3L/4跨区域，均为横向、斜向走向，横向贯通体外索齿板锚面根部并向两齿板

15、外侧延伸。 广济2号桥检测结果1 工程概况广济2号桥检测结果现阶段主要病害情况（2）顶板横向预应力筋锚头锈蚀较严重。1 工程概况（3）通车情况下桥面挠度测量（1年4次） 自2004年8月开始(第一次测量)，持续对广济2号桥桥面下挠情况进行测量，其中，主跨跨中下挠值最大，目前主跨跨中左右幅下挠量分别为22.09及12.60mm，近年来下挠基本趋于稳定。1 工程概况广济2号桥加固历史序号日期加固内容12005年1）腹板和顶板裂缝进行封闭处理。2）顶板和腹板箱内粘贴扁钢板。3）腹板箱外粘贴碳纤维片材。22008年1）左幅原有混凝土垫层沥青混凝土面层更换为C40钢纤维混凝土。2）右幅原有混凝土垫层沥青

16、混凝土面层更换为C40陶粒混凝土。32009年1）主梁节段接缝补强。用环氧树脂胶对开裂节段接缝进行灌浆封闭。2）在箱内边跨和底板局部设置体外预应力加固。3) 箱梁裂缝修补。局部凿除疏松混凝土，用环氧砂浆修复缺陷。42016年1）表观缺陷维修，进行压浆封闭处理。2）箱梁中跨跨中箱外底板及腹板粘贴纵向钢板带。3）在中跨箱梁腹板L/4及3L/4跨径处粘贴斜向钢板条。粘贴钢板加固东引桥检测结果国家道路及桥梁质量监督检验中心虎门大桥东引桥检验报告 （2018年3月30日）表明“通车后结构损伤不断累积，结构性能和技术状态表现出极为显著的的劣化趋势，加固效果的持续性较差，在重交通作用下，结构进一步劣化，该桥

17、目前已不能满足现行设计规范和虎门大桥荷载研究成果中车道荷载的承载需求”。箱内腹板斜裂缝箱内上倒角纵向、斜向裂缝1 工程概况现阶段主要病害情况（1）箱梁顶板、腹板、横隔板、齿板及翼板等部位出现不同程度裂缝。裂缝数量不断提升，发展趋势显著，以顶板、腹板细小裂缝为主，深度超过保护层厚度；裂缝具有活动性，且分布与结构受力呈相关性。右幅桥箱梁裂缝数量及2018年分布示意图东引桥检测结果1 工程概况（2）2017年特检时发现底板节段接缝存在多处开裂现象，共计33条，其中左幅18条，右幅15条，裂缝宽度均介于0.15-0.25mm，裂缝沿横桥向断续贯通。随机抽取12条裂缝使用取芯法对裂缝深度进行检查，其中5

18、条延底板深度方向贯通，左幅4条，右幅1条。现阶段主要病害情况东引桥检测结果1 工程概况 （3）顶板横向预应力筋锚头锈蚀较严重。（4）通车情况下桥面挠度测量（1年4次）自2004年8月开始(第一次测量)，持续对东引桥桥面下挠情况进行测量。其中，第3跨跨中位置下挠量最大，近年来基本趋于稳定，目前左右幅下挠值分别为20.72mm及36.18mm。现阶段主要病害情况东引桥检测结果1 工程概况1 工程概况东引桥加固历史序号时间加固内容12005年裂缝修补。箱内顶板和腹板粘贴钢板，箱外关键部位粘贴碳纤维。22013年对箱梁裂缝及混凝土缺陷进行了修补，并对桥梁上下部结构进行防腐涂装。32019年进行裂缝封闭

19、处理，关键部位粘贴钢板，对缺陷混凝土进行凿除修复。箱内裂缝修补箱外底板粘贴钢板加固1 工程概况按规范计算结论：1）虎门大桥悬索桥、辅航道桥、东引桥、太平大桥主桥、广济2号桥计算表明，原结构满足85规范要求。2）虎门大桥悬索桥钢桥面板不满足现行规范要求；辅航道桥、太平大桥、广济2号桥、虎门大桥东引桥考虑结构劣化后，其混凝土结构部分受力不满足现行规范要求。3）结构性能及技术状况不断下降，建议对大桥进行限载（2019年8月份已实施限载），并同时考虑大修。限载后计算结论：1）通行三类货车，现阶段结构受力不满足规范要求。2）通行二类货车，现阶段结构受力满足规范要求。3）通行二类货车，考虑结构持续劣化至深

20、中通道通车(2024年)，结构受力仍满足规范要求。现有结构受力分析3.依据检测报告：虎门大桥悬索桥在2013年-2018年、虎门大桥辅航道桥在2012年-2018年的年度评定中均被评为三类桥。其中虎门大桥悬索桥因钢箱梁疲劳裂缝问题、虎门大桥辅航道桥因过度下挠问题被交通部督办进行加固维修。4.太平大桥、广济2号桥、虎门大桥东引桥的病害也比较严重，其中广济2号桥在2016年加固后，底板仍在产生新的裂缝。因此将上述桥梁纳入本次大修范围。加固设计方案及范围1.由于长期超负荷运营，造成主、引桥病害严重，部分结构需更换。鉴于上述检测结论，设计提出方案及加固范围如下：1 工程概况2.以往局部加固效果的持续性

21、较差，在重交通作用下，结构进一步劣化，难以从根本上解决结构病害问题，因此本次对病害严重的桥梁提出结构大修方案。目 录3. 技术标准4. 建设条件6. 问题与建议5. 桥梁方案2. 交通量调查与预测1. 工程概况Contents虎门大桥历年日均车流量及通行费收入图2 交通量调查与预测交通运行现状南沙大桥通车前157,42218,70519,639119,07850,30752,57416,19740,005111,2446,137坦尾威远东涌沙田太平虎门港厚街南五点梅南沙大桥通车前经过虎门大桥所有车流的分布情况（数据统计时段：2018年4月-8月）29,64922,9252 交通量调查与预测交通

22、运行现状坦尾威远东涌沙田太平厚街南五点梅南沙大桥通车后99,29010,15210,37478,76435,28533,46510,01414,92482,2872,079虎门港南沙大桥通车后经过虎门大桥所有车流的分布情况（数据统计时段：2019年4月-8月）16,98316,4822 交通量调查与预测交通运行现状坦尾威远东涌沙田太平厚街南五点梅虎门大桥限货后73,5881,97814,17160,7074,08049,0957,53214,61157,5391,438虎门港南沙大桥通车后经过虎门大桥所有车流的分布情况（数据统计时段：2019年8月）2 交通量调查与预测交通运行现状南沙大桥通车

23、前后虎门大桥变化情况-58132-8553-9266-40314-15022-19109-6183-25081-28957-4058-12666坦尾威远东涌沙田太平厚街南五点梅虎门港通过分析南沙大桥通车前后虎门大桥断面流量及互通转向交通量数据的变化，可以发现南沙大桥通车后虎门大桥周边路段流量均有不同程度降低。-64432 交通量调查与预测交通运行现状东莞北部东莞南部深圳番禺及广州中山及江门顺德通过上述分析，可以发现由虎门大桥向南沙大桥转移的交通量大部分来源于：广州片区深圳片区中山片区东莞片区-25081-235752 交通量调查与预测交通运行现状黄埔大桥莲花山过江通道南沙大桥狮子洋大桥虎门大桥

24、深中通道伶仃洋通道港珠澳大桥未来相关通道通车情况黄埔大桥已通车莲花山过江通道预计2032年通车南沙大桥已通车狮子洋大桥预计2026年通车虎门大桥已通车深中通道预计2024年通车伶仃洋通道预计2035年通车港珠澳大桥已通车未来虎门大桥周边将相继通车深中通道、莲花山过江通道、狮子洋大桥及伶仃洋通道，这些通道的建成均将给虎门大桥及周边通道带来一定的影响。2 交通量调查与预测未来路网情况黄埔大桥南沙大桥虎门大桥深中通道（预计2024年通车）港珠澳大桥广州南沙中山珠海东莞深圳 深中通道主要服务于珠江口中下游（深圳片区中山片区），而目前该部分车流大部分集中在虎门大桥上，因此深中通道未来将主要分流虎门大桥的

25、车流，同时分流小部分港珠澳大桥的车流。 虎门大桥被深中通道分流后，由于车流量的大幅度减少，将对南沙大桥形成一定的竞争优势，因此将有部分车流从南沙大桥转移至虎门大桥，使南沙大桥与虎门大桥的车流实现二次平衡。直接影响：间接影响：2024年深中通道通车2 交通量调查与预测未来路网情况黄埔大桥南沙大桥虎门大桥深中通道港珠澳大桥广州南沙中山珠海东莞深圳 狮子洋大桥主要服务于珠江口中上游（南沙片区东莞片区），而目前该部分车流大部分集中在虎门大桥与南沙大桥上，因此狮子洋大桥未来将主要分流南沙大桥与虎门大桥的车流。 虎门与南沙大桥被狮子洋大桥分流后，由于车流量的减少，将与南侧的深中通道及北侧的黄埔大桥再次实现

26、二次平衡。直接影响：间接影响：狮子洋大桥（预计2026年通车）2026年狮子洋大桥通车2 交通量调查与预测未来路网情况黄埔大桥南沙大桥虎门大桥深中通道港珠澳大桥广州南沙中山珠海东莞深圳 莲花山过江通道主要服务于珠江口上游（广州片区东莞片区），而目前该部分车流大部分集中在黄埔大桥上，因此莲花山过江通道未来将主要分流黄埔大桥的车流，同时分流一部分南沙大桥的车流。 其余大桥的车流将实现二次平衡。直接影响：间接影响：莲花山过江通道（预计2032年通车）2032年莲花山过江通道通车狮子洋大桥2 交通量调查与预测未来路网情况黄埔大桥南沙大桥虎门大桥深中通道港珠澳大桥广州南沙中山珠海东莞深圳 伶仃洋通道主要

27、服务于珠江口下游（珠海片区深圳片区），而目前该部分车流大部分集中在深中通道上，因此伶仃洋通道未来将主要分流深中通道的车流，同时分流小部分港珠澳大桥的车流。 直接影响：莲花山过江通道狮子洋大桥伶仃洋通道（预计2035年通车）2035年伶仃洋通道通车2 交通量调查与预测未来路网情况2021年大修通道名称2019年（现状）2020年2021年（大修）2022年（大修）2023年2024年2025年南沙大桥138876 148597 212496 227371 182038 101532 108639 虎门大桥7948085044 0 0 104182 8103786710 深中通道000001005

28、63107602厚街南-太平169412172800 242270 309603 183377 187045 1907852024年大修通道名称2019年（现状）2020年2021年2022年2023年2024年（大修）2025年（大修）南沙大桥138876 148597 158999 170129 182038 150154 160665 虎门大桥79480 85044 90997 97366 104182 0 0 深中通道00000132978142286 厚街南-太平169412172800 176256 179781 183377 190606 194418 2 交通量调查与预测大修时

29、间论证南沙大桥南沙大桥实际通行能力约为22万pcu/d若虎门大桥于2021年大修，南沙大桥将于2022年略超过其通行能力若虎门大桥于2024年大修，南沙大桥能够以良好的状态运行2 交通量调查与预测大修时间论证厚街南-太平厚街南-太平路段实际通行能力约为17万pcu/d，从现状来看，该路段流量已接近实际通行能力。若虎门大桥于2021年大修，该路段流量将于2021年超过其通行能力若虎门大桥于2024年大修，该路段流量将略超过其通行能力2 交通量调查与预测大修时间论证综上所述，虎门大桥于2021年进行全封闭式大修对周边路网可能会带来拥堵的风险。上述结论分析仅基于虎门大桥周边部分路网数据，若对虎门大桥

30、大修带来的影响做更加深入细致分析，建议补充虎门大桥周边相关路段数据（东涌-坦尾、沙田-威远），并以路网交通专题的形式做单独研究。2 交通量调查与预测大修时间论证主要相关跨江通道公路交通量预测结果(单位：标准车/日)虎门大桥若于2021年初进行大修，则预计2023年正式通车2021年大修2 交通量调查与预测虎门大桥大修方案交通量预测结果主要相关跨江通道公路交通量预测结果(单位：标准车/日)虎门大桥若于2024年底进行大修，则预计2027年正式通车2024年大修2 交通量调查与预测虎门大桥大修方案交通量预测结果虎门大桥各路段服务水平分析相关通道2027年2030年2032年2035年2040年20

31、45年2050年虎门大桥87530 9241588239859329516399963104811v/C0.700.740.710.690.760.800.84服务水平三级三级三级三级四级四级四级虎门大桥在大修后的20年内能一直保持四级及以上服务水平，交通运行情况良好。2 交通量调查与预测虎门大桥大修方案交通量预测结果坦尾威远太平五点梅12452 13080 35081 3249168127 10481179279 9196 35002 15401 19601 4192 2050年虎门大桥预测结果2 交通量调查与预测虎门大桥大修方案交通量预测结果目 录4. 建设条件6. 问题与建议5. 桥梁方

32、案1. 工程概况3. 技术标准2. 交通量调查与预测Contents3 技术标准虎门大桥各路段服务水平虎门大桥在大修后的20年内能一直保持四级及以上服务水平，交通运行情况良好。设计标准本项目为加固设计，设计过程遵循现行规范。大修方案桥梁的路基宽度和车道数与原结构相同： 主桥桥宽度为31.0米（含护栏宽度），双向六车道，中央设1.5 米的分车带。荷载标准：原：汽车超20 级，挂车120。大修后：公路一级。通航等级：主航道通过5 万吨级海轮，净宽300m，净高60m；辅航道通过万吨级船舶，净宽160m，净高40m。温度：设计基准温度取20，温度影响：正温差取+25，负温差取-20。地震基本烈度：7

33、度。风荷载：100年重现期桥面高程60m处基本风速61m/s，与活载组合的桥面处活载风速25m/s。目 录6. 问题与建议5. 桥梁方案1. 工程概况2. 交通量调查与预测4. 建设条件3. 技术标准Contents地形地貌：虎门大桥东西两岸为丘陵区。4 建设条件气象：桥位处属亚热带海洋气候，气候温和，多雨；历年最大实测风速为34m/s，每年发生13次台风，最大风力达12级以上，最大风速超过40m/s；桥位区平均相对湿度83.1%。水文：桥位处百年一遇高潮位为3.31m，20年一遇高潮位为2.95m，设计低潮位为-1.44，平均高潮位为2.27m，最大潮差为3.54m，平均潮差为1.69m。地

34、质：本项目位于东莞断陷盆地南部，山岭丘陵构造发育、风化严重，平原河网地区软土分布较广，区内地表水流发育。沿线主要构造为四条北西向断裂带，桥位区以第四系地层为主，局部有侏罗系砾岩、砂岩裸露。地震烈度：虎门大桥以东为6度，以西为7度。目 录6. 问题与建议5. 桥梁方案1. 工程概况2. 交通量调查与预测4. 建设条件3. 技术标准Contents悬索桥大修方案原桥梁概况5 桥梁方案虎门大桥主桥虎门大桥为主跨888m的单跨吊悬索桥，东锚碇距离东索塔302m，西锚碇距离西索塔348.5m。虎门大桥双向六车道通车，采用整体箱流线型钢箱梁，吊索采用钢丝绳。索塔采用混凝土索塔，东塔基础采用桩基础，西塔下游

35、采用短桩基础，上游采用刚性扩大基础。悬索桥大修方案钢箱梁（换板方案）针对虎门大桥钢箱梁主要的病害出现在钢桥面板与U肋焊接处和横隔板U肋弧形缺口附近两个位置，故考虑在封路维护过程中将该部分桥面板进行更换。5 桥梁方案虎门大桥主桥悬索桥大修方案钢箱梁（换板方案）施工流程如下：（1）利用缆载吊机卸载桥面板承载吊索（2）由塔旁向跨中更换桥面板，先切割顶板，再切割横隔板。（3）桥面板吊装到位，先将桥面板与未割除桥面板纵向焊接，再对箱内新旧横隔板实施栓接或焊接，最后顶板横向熔透、U肋栓接，卸载缆载吊机预顶力。5 桥梁方案虎门大桥主桥悬索桥大修方案钢箱梁（换板方案）桥面板更换期间钢箱梁受力进行了三维模型局部

36、计算分析，结果表明钢箱梁各个部位应力水平均满足规范要求。5 桥梁方案虎门大桥主桥桥面板更换后，更换为16mm厚板和高300mm，宽300mm，厚8mm的顶板U肋，桥面板的构造较原结构均有增加，桥面板应力水平大大降低，降低幅度约60%，结构耐久性大幅增强。悬索桥大修方案钢箱梁（UHPC方案）5 桥梁方案虎门大桥主桥针对桥面铺装在车辆繁复作用下疲劳损伤问题，提出更换钢桥面板为UHPC桥面板方案，即原钢桥面板不拆除，只将原钢桥面板7.5cm环氧沥青铺装更换为5cm厚的高模量超韧混凝土+3cm厚混凝土桥面铺装。高模量超韧混凝土层(永久结构层)混凝土桥面铺装方案主缆截面(m2)新规范加劲梁(kN/m)主

37、缆内力(kN)基本组合-恒活温主缆应力(MPa)安全系数一期二期合计原方案铺装7.5cm沥青0.297214945 724.51.12117.861.7179.4UHPC方案5cm厚高强混凝土+3cm厚铺装0.297217356732.61.11117.865.3183.0悬索桥铺装研究原桥梁保留结构耐久性研究悬索桥大修方案钢箱梁（换梁方案）针对更换桥面板方案施工工艺较繁琐的问题，提出钢箱梁整体更换的方案，钢箱梁尽量与原方案相同，并对横隔板间距、顶板厚度、U肋厚度、导流板等方面进行优化。5 桥梁方案虎门大桥主桥桥面板构造同换板方案，因此桥面板应力水平较原结构也大幅度降低，结构耐久性大大提高。老

38、桥拆除方案及应急预案研究悬索桥大修方案钢箱梁（换梁方案）5 桥梁方案虎门大桥主桥在加劲梁吊点耳板处预留梁处备用孔，对应主缆上需增加永久备用索夹。在加劲梁顶板上设置临时吊点，方便梁段吊装悬索桥大修方案钢箱梁（换梁方案）5 桥梁方案虎门大桥主桥为保证换梁方案前后主缆的安全系数不变，需保证钢箱梁一二期重量基本不变，新梁较旧钢箱梁重，需减小新钢梁二期重量，因此将原结构的7.5cm铺装改为4cm铺装层。铺装层具体构造见下图。钢箱梁顶板1.5cm 改性环氧树脂碎石薄层2.5cm沥青砼超薄磨耗层 悬索桥大修方案钢箱梁加固方案对比5 桥梁方案虎门大桥主桥维修加固方案换板方案换UHPC桥面板方案换梁方案制造工艺

39、简单，板件小，运输方便需进行现场浇筑和养护混凝土成熟简单，运输重量大施工难度即使封掉交通，由于顶板是在受力状态切割安装，施工难度大需封闭交通，并在桥上进行施工相当于新桥施工，难度低施工质量难以保证难以保证有保障对主缆及吊索的影响吊索无需再次更换梁重增大不多，可忽略，吊索无需再次更换吊索需再次更换，但更换后的吊索可采用吊耳销轴式，耐久性更好。耐久性顶板系统提高，其他部分仍有疲劳和耐久性问题仅更换顶板铺装系统，钢桥面板疲劳病害仍然存在相当于新桥，彻底解决问题，耐久性好建安费0.18（拆除）+1.52（新建）=1.7亿元0.027（拆除）+0.416（新建）=0.44亿元0.55（拆除）+2.75（

40、新建）=3.3亿元（不含吊索更换）施工时间30个月（落后11.5个月通车）9个月（提前9.5个月通车）18.5个月优点结构整体安全性好，材料费用低工期短，造价低，中断交通时间短相当于新桥，桥面板应力幅大幅下降，可大幅提高结构安全性缺点工期相对较长，现场焊接栓接工作量较大，拼装质量存在一定风险，桥面板顶面不易保证绝对平顺原钢桥面板未更换，桥面板病害仍存在，未根本解决耐久性问题对结构体系更改较大，施工存在一定风险，造价高，不过较换板方案而言可提前通车获得经济效益比选比较不推荐推荐 悬索桥大修方案更换吊索如采用换梁方案，需要对吊索进行更换，同时吊索下端锚头修改为销轴式，锚头采用热铸锚，锚头由锚杯叉型

41、耳板组成，叉型耳板与锚杯通过螺纹连接，叉型耳板与锚杯间的螺纹设有20mm调节量，吊索安装时用来调整长度。5 桥梁方案虎门大桥主桥 悬索桥大修方案更换主缆防护本方案主缆防护采用主动防腐4.0技术，特点是干空气+密封+养护管理系统。5 桥梁方案虎门大桥主桥虎门大桥辅航道桥原方案5 桥梁方案虎门大桥辅航道桥原结构为（150+270+150）m混凝土连续刚构，下部为薄壁墩，其中根部梁高为14.8米，跨中梁高为5米。虎门大桥辅航道桥大修方案1钢箱梁方案5 桥梁方案虎门大桥辅航道桥双幅钢箱连续梁，双向6车道，为了不影响过渡墩使用并考虑美观、尽量维持原来的形状。钢箱梁单幅宽15.25m，箱体宽度7.0m，钢

42、箱梁梁高范围5.0m-13.5m 。原结构为三跨混凝土连续刚构，拆除原有上部结构，保留桥墩基础，新浇盖梁，将上部结构替换为钢箱梁。虎门大桥辅航道桥大修方案2混合梁加固方案拆除原有上部结构，保留桥墩基础。重新浇筑0号块，中跨设置160m钢箱梁以减轻上部荷载。5 桥梁方案虎门大桥辅航道桥5 桥梁方案虎门大桥辅航道桥虎门大桥辅航道桥大修方案3矮塔斜拉桥加固方案在原桥桥墩两侧架设桥塔，对称的在桥塔两侧布设斜拉索，锚固于梁底钢箱梁上，彻底改善结构的受力情况，有效减小结构内力。虎门大桥辅航道桥大修方案方案对比维修加固方案混合梁方案钢箱梁方案斜拉桥方案制作工艺与工期混凝土结构悬臂现场浇筑，工期较长钢结构现场

43、施工工序少，工期较短不涉及到拆桥新建桥工序，工期很短施工质量钢混结合段质量控制难工厂制作，现场拼装，质量易保证设计索力的控制张拉较为困难对下部的影响下部相对承受上部重量大，受力较不利上部重量轻，对下部受力有利斜拉索的设置能有效减小结构内力耐久性保留原有桥墩及基础，耐久性一般（建议开展原桥梁保留结构耐久性研究）原桥保留，以前的病害继续保留，耐久性较差（建议开展原桥梁保留结构耐久性研究）拆除费用10500万10500万-新建费用12553万24700万4200万合计19553万31700万4200万工期20个月17个月13个月建议比较推荐比较5 桥梁方案虎门大桥辅航道桥注：通过调研，拆除费用按每平

44、米6000元计，建议开展拆除施工的专项研究。虎门大桥太平大桥原方案5 桥梁方案虎门大桥太平大桥原结构为（59+106+106+59）m混凝土连续刚构，下部为薄壁墩。太平大桥大修方案一连续钢箱梁原结构为四跨混凝土连续刚构，拆除原结构上部、桥墩及部分基础，避开旧有基础，新建基础、桥墩及盖梁，上部结构更换为钢箱连续梁。5 桥梁方案太平大桥主桥太平大桥大修方案一连续钢箱梁5 桥梁方案太平大桥主桥主梁采用双幅钢箱连续梁，双向6车道。钢箱梁单幅宽15.75m，钢箱梁梁高3.6m 。拆除既有桥墩，新建桩基承台及新桥墩。太平大桥大修方案二预应力混凝土连续刚构（悬拼）原结构为四跨混凝土连续刚构，拆除原结构上部、

45、桥墩及部分基础，避开旧有基础，新建基础、桥墩，上部结构更换为变高混凝土箱梁，采用悬拼方案进行施工。5 桥梁方案太平大桥主桥太平大桥大修方案二预应力混凝土连续刚构（悬拼）5 桥梁方案太平大桥主桥双幅混凝土连续刚构，双向6车道，为了不影响过渡墩使用并考虑美观、尽量维持原来的形状。混凝土梁单幅宽15.75m，箱体宽度7.0m，根部梁高5.3m ，跨中梁高2.5m。拆除既有桥墩，新建桩基承台及新桥墩，采用悬拼的方法施工上部结构。太平大桥旧桥下部结构利用5 桥梁方案太平大桥主桥上部由混凝土梁更换为钢箱梁，上部重量减轻，可维持旧桥桩基不变。在旧桥承台和墩柱的基础上，外包混凝土进行扩大。在旧桥墩柱顶部新浇盖

46、梁。可实现在下部施工时，上部继续通行。太平大桥大修方案方案对比5 桥梁方案太平大桥主桥维修加固方案混凝土悬拼方案钢箱梁方案制作工艺与工期现场大部分为悬臂拼装，0号块及合龙位置为悬臂浇筑，工期相对较慢钢结构现场施工工序少，工期较短施工质量有保障工厂制作，现场拼装，质量易保证对下部的影响下部相对承受上部重量大，受力较不利上部重量轻，对下部受力有利耐久性拆除原有结构，新建桥墩及基础，耐久性可以保证拆除费用6558万6558万新建费用8223万16446万合计12581万20804万成桥对航道影响混凝土梁高较原来更高，可能会与航道产生冲突（应做相关专题论证其可行性）梁高较原方案矮，无影响工期18.5个

47、月17.5个月建议比较推荐注：通过调研，拆除费用按每平米6000元计，建议开展拆除施工的专项研究。虎门大桥广济2号桥原方案5 桥梁方案虎门大桥广济2号桥原结构为（39+72+39）m双幅混凝土连续刚构，下部为矩形墩。广济2号桥大修方案一钢箱梁方案拆除原结构上部、桥墩及部分基础，避开旧有基础，新建基础、桥墩，整个上部更换为多箱单室连续小钢箱梁。5 桥梁方案广济2号桥广济2号桥大修方案一钢箱梁方案5 桥梁方案广济2号桥主梁采用双幅钢箱连续梁，双向6车道。单幅横向上由三片小钢箱梁组成，钢箱梁高3m。广济2号桥大修方案二组合梁方案拆除原结构上部、桥墩及部分基础，避开旧有基础，新建基础、桥墩，整个上部更换为多箱单室连续组合梁。5 桥梁方案广济2号桥双幅组合连续梁，双向6车道。主梁由钢箱梁及混凝土桥面板组成，钢箱梁高3m，混凝土桥面板厚25cm。虎门大桥广济2号桥大修方案方案对比