【中交】坝陵河大桥设计与施工关键技术（共56）

坝陵河大桥设设计与施工关键技术2022/10/26发言提纲第一部分1.项目概况2.建设条件3.主要技术标准准4.主要工程特点点5.主桥结构总体体设计6.创新研究7.设计创新2022/10/261.项目概况坝陵河大桥是是沪昆国道主主干线（G60）贵州境镇宁宁至胜景关高高速公路上跨跨越坝陵河大大峡谷的一座座特大型桥梁梁。大桥位于关岭岭县和黄果树树风景区之间间，并与黄果果树风景区、、滴水滩瀑布布风景区和坝坝陵河访古风风景区（三国国古战场）三三个国家级景景区一起构成成了风景带。。1项目概况2022/10/261项目目概概况况坝陵陵河河大大桥桥离离国国家家级级风风景景旅旅游游区区黄黄果果树树瀑瀑布布约约7km。坝坝陵陵河河河河谷谷深深切切400～600m，桥桥面面至至常常水水位位面面高高约约370m。主跨跨1088米的的坝坝陵陵河河大大桥桥是是目目前前国国内内已已建建成成的的首首座座跨跨度度超超千千米米的的钢钢桁桁加加劲劲梁梁悬悬索索桥桥，，其其跨跨度度在在同同类类型型桥桥梁梁中中位位居居““国国内内第第一一、、世世界界第第六六””。。大大桥桥工工程程规规模模大大、、结结构构复复杂杂、、技技术术含含量量高高，，多多项项技技术术指指标标为为国国内内外外首首创创，，属属世世界界级级桥桥梁梁。。全全桥桥浇浇注注混混凝凝土土25万方方,各种种钢钢材材6.5万吨吨（（比比鸟鸟巢巢多多2.3万t），，共共用用各各类类高高栓栓、、螺螺栓栓100多万万套套。。总总概概算算约约14.8亿元元。。大大桥桥于于2005年4月18日正正式式开开工工，，2009年12月23日完完工工通通车车，，建建设设工工期期4年零零8个月月。。1项目目概概况况2022/10/262.1地理理地地貌貌2建设设条条件件坝陵陵河河桥桥址址区区属属珠珠江江水水系系北北盘盘江江流流域域。。区区内内河河流流切切割割侵侵蚀蚀强强烈烈，，地地形形破破碎碎，，岩岩溶溶发发育育明明显显，，坡坡度度大大，，地地表表常常处处于于干干旱旱缺缺水水状状况况。2022/10/262.2气象象气温温常年年年年平平均均气气温温15℃℃极端端最最高高气气温温33.8℃℃，极极端端最最低低气气温温-11.1℃℃。降水水年平平均均降降水水量量为为1400mm。6——8月为为降降水水集集中中期期，，月月降降水水量量一一般般在在200mm以上上。。风雾全年年平平均均风风速速为为2.0m/s左右右。。100年重重现现期期内内最最大大风风速速为为25.9m/s。全年年有有雾雾日日约约20天，，大大雾雾产产生生快快，，高高度度较较低低。。灾害害性性天气气桥位位区区春春季季多多发发生生冰冰雹雹天天气气，，冬冬季季时时有有凌凌冻冻。。全年年平平均均雷雷暴暴日日约约60天，，雷雷击击覆覆盖盖整整个个大大桥桥。。2建设设条条件件2022/10/262.3地震桥位区区地震震烈度度6度，不不会产产生泥泥石流流，两两岸山山体稳稳定。。2建设条条件2022/10/262.4工程地地质基岩以以泥岩岩、泥泥灰岩岩、灰灰岩及及粉砂砂岩为为主；；岩溶和和裂隙隙发育育；边坡稳稳定性性较好好。2建设条条件2022/10/262.5与黄果果树等等景区区的关关系坝陵河河大桥桥黄果树树瀑布布坝陵河河大桥桥位于于黄果果树等等三个个风景景区内内，要要求大大桥在在设计计和施施工中中严格格对环环境进进行保保护，，确保保大桥桥成为为景区区中的的一个个新的的人文文景观观。大桥建建成后后将与与景区区的旅旅游资资源进进行整整合，，并一一体化化经营营。将将产生生较大大的社社会和和经济济效益益。2建设条条件坝陵河河访古古区滴水滩滩瀑布布2022/10/263.主要技技术标标准1)公路等等级：：双向向四车车道高高速公公路。。2)设计行行车速速度：：80km/h。3)车辆荷载等等级：公路路Ⅰ级。4)桥面宽度：：引桥整体体式宽24.5m，分离式宽2×12m；主缆中心距距离28m，主桥面宽24.5m；其中：中中央分隔隔带宽度：：1.50m左侧路缘带带宽度：2×0.50m行车道宽度度：2×（2×3.75）m紧急停车带带宽度：2×3.00m外侧防撞护护栏宽度：：2×0.50m5)桥梁纵坡:-1.1%、2.2%6)桥面横坡:双向2.0%7)地震基本烈烈度6度，大桥按按7度设防。8)抗风设计标标准：运运营阶阶段：100年一遇，桥桥面高度处处10分钟平均年年最大风速速25.90m/s；施工阶段：：10年一遇，桥桥面高度处处10分钟平均年年最大风速速21.76m/s；9)设计洪水频频率1/300。10)设计基准期期：100年。3主要技术标标准2022/10/264.主要工程特特点1、世界级隧隧道锚西岸锚碇采采用隧道锚锚，锚洞轴轴线总长74.34m，后锚室左、、右隧洞最最小净距7m；锚洞断面尺尺寸：洞口口10m×10.8m，洞底21m×25m；锚洞轴线倾倾斜度45度，底面倾倾角达52度，锚塞体体浇筑混凝凝土数量2.3万方。其规规模目前世世界第一。。四、主要工工程特点2、国内首次次在超千米米悬索桥上上使用全回回转全液压压桥面吊机机架设钢桁桁加劲梁。。一个节段（（21.6m）安装最快快速度为4.5天，平均为为8天。3、设置气动动翼板提高高抗风稳定定性采用气动翼翼板和桥面面板中间开开槽的抗风风措施是国国内第一次次。气动翼翼板由骨架架和蒙皮组组成，安装装在下检修修道外侧支支柱上。蒙蒙皮采用PPS（聚苯硫醚醚）特种工工程塑料，，重量轻，，可降低成成本，且较较好地解决决了电化学学腐蚀问题题，理论使使用寿命可可达50年。4、机制砂主塔采用高高标号、高高扬程机制制砂混凝土土，进行了了高扬程泵泵送试验，，实现一次次性泵送高高标号机制制砂混凝土土垂直高度度达200米。泵送试验除比较既有有的人工法法、直升飞飞机法、火火箭法，还还考虑了热热气球法、、风筝法，，经过对桥桥位处地理理、气象等等条件的分分析研究，，从安全、、经济等方方面的考虑虑，坝陵河河大桥先导导索最终采采用飞艇牵牵引法。飞飞艇牵引先先导索法在在国内，乃乃至世界尚尚属首次。。该架设工工艺具有安安全、经济济、高效、、准确、环环保的特点点。5、飞艇施放放先导索6、钢桁梁安安装过程中中全桥设4处铰，世界界上独一无无二坝陵河大桥桥四处过铰铰所需临时时特殊结构构和设施均均系自主研研发、设计计、加工，，经过总重重62吨运梁车反反复运行通通过表明，，结构简单单、安全、、实用、获获得国内外外同行赞扬扬。7、旅游桥特特征明显坝陵河大桥桥将具有旅旅游功能的的观光电梯梯和通道纳纳入桥梁整整体设计中中。在东岸岸桥头设置置大桥监控控中心，管管养中心和和桥梁宣教教馆。并对对适度范围围环境进行行改造，增增添主题明明确，美观观实用的建建筑物、雕雕塑、绿化化，建成后后，游人到到此，进馆馆能获得桥桥梁科普知知识，了解解桥梁建设设之艰辛，，感受大桥桥的宏伟；；北有滴水水滩三级瀑瀑布，总落落差410m，宏伟多姿姿；向西跨跨越大峡谷谷，有关索索岭景群，，蕴藏着三三国时期诸诸葛亮率关关索南征到到此辟道刨刨泉的故事事，走进国国家地质公公园可领略略距今2亿多年的古古生物风采采；南距大大桥约2公里处，是是神秘莫测测的红涯天天书，整座座大桥与大大峡谷风景景融为一体体。2022/10/265.总体设计方案确定：：设计期间，，不仅对桥桥位进行了了比选，还还作了连续续刚构桥、、斜拉桥、、悬索桥三三种桥型方方案：1）主跨220m及268m的多跨连续续刚构方案案；2）主跨400m三塔斜拉桥桥；3）主跨450m两塔斜拉桥桥方案。由于连续刚刚构桥方案案有数个桥桥墩高达300m，斜拉桥塔塔高达430m，高墩、高高塔施工技技术难度和和施工安全全风险较大大，下部结结构施工工工期相对较较长。上部部结构因采采用整体式式箱梁，节节段重，施施工难度大大。加之，大桥桥地处山区区峡谷，山山高谷深，，两岸地势势陡峭，场场地狭窄，，无钢箱梁梁拼装、焊焊接场地；；桥位处河河流浅、河河面窄，无无法通航，，不能像国国内外其它它跨江、跨跨海的大跨跨径桥梁一一样，利用用船舶运输输和安装架架设。经综综合分析、、比较，最最终决定坝坝陵河大桥桥采用主跨跨为1088m的钢桁加劲劲梁悬索桥桥。5总体设计2022/10/265总体设计根据桥位处处的地质、、地形条件件，坝陵河河大桥的桥桥型方案选选用主跨1088m的钢桁架悬悬索桥，采采用坝陵河河两岸设塔塔跨越坝陵陵河峡谷，，塔、锚均均位于两岸岸边坡上，，主缆分跨跨为248+1088+228m，结构体系系为单跨简简支，矢跨跨比为1/10.3。本桥为目目前国内最最大跨径的的钢桁梁悬悬索桥。2022/10/26东锚碇结构构设计-总体构造东锚碇根据据地形情况况采用重力力式框架锚锚，造型美美观，受力力明确。锚体从结构构受力和功功能上可分分为锚块、、散索鞍支支墩及基础础、前锚室室三部分。。5总体设计2022/10/26西锚碇结构构设计-总体构造西岸隧道锚锚为目前世世界最大的的隧道锚碇碇，结构可可划分为锚锚塞体、散散索鞍支墩墩、前锚室室、后锚室室、主缆护护室三部分分。5总体设计西岸锚碇采采用隧道锚锚，锚洞轴轴线总长74.34m，后锚室左左、右隧洞洞最小净距距7m；锚洞断面面尺寸：洞洞口10m×10.8m，洞底21m×25m；锚洞轴线线倾斜度45度，底面倾倾角达52.8度。锚洞共共用混凝土土3.85万方，锚塞塞体混凝土土2.3万方。其规规模目前世世界第一。。5总体设计2022/10/26锚固系统采采用可更换换的预应力力锚固方式式，24个单索股锚锚固，96个双索股锚锚固。锚固系统布布置5总体设计2022/10/26索塔构造5总体设计门式框架结结构，设两两道横梁。。东塔：塔高高185.788米。西塔：塔高高201.316米。群桩:索塔承台下下均采用32根直径2.5米的群桩基基础，桩基基长达60米。施工：两岸岸塔柱均采采用液压爬爬模施工，，均划分为为43节段，标准准节段高4.5m（东）和4.95m（西）。2022/10/26索塔上横梁梁构造上横梁宽度7.5m高度10m5总体设计2022/10/26下横梁宽度9.0m高度10m5总体设计计索塔下横横梁构造造2022/10/26缆索系统统总体布布置5总体设计计2022/10/26中央扣索索夹构造造5总体设计计全桥共3对中央扣拉拉索：采用φ74mm钢丝绳，，全桥共共设置六六对，共共用钢丝丝绳6.6吨。5总体设计计缆索系统统主缆：矢矢跨比1/10.3；全桥共共设208根通长索索，两边边跨各设设8根背索；；每根主主索由91丝φ5.20mm镀锌高强强钢丝组组成，全全桥共用用钢丝1.1万吨。5总体设计计索鞍主索鞍、、散索鞍鞍：铸焊焊结合的的混合构构件；主主索鞍分分成两半半，各重重约55t。散索鞍鞍总重为为72.3t。散索鞍主索鞍索夹：采用低合合金钢铸铸件，半半块索夹夹采用整整体模型型铸造。。吊索：骑跨式结结构。每每个吊点点设两根根吊索，，吊距10.8米，直径径φ60的钢丝绳绳。2022/10/26钢桁加劲劲梁5总体设计计钢桁加劲劲梁：由由主桁架架、上下下平联、、主横桁桁架组成成，桁宽宽28.0m，桁高10m，标准节节间长度度10.8m，重92.7t。全桥钢钢桁梁的的钢材用用量约18000t。钢桁梁梁除主桁桁片上、、下弦杆杆及上横横梁采用用箱型截截面外，，其余均均采用工工字型截截面。全全桥共100个节间。。钢桁梁效效果图5总体设计计2022/10/266.创新研究究特别的建建设条件件，决定定着常规规的技术术不能适适应坝陵陵河大桥桥的设计计和施工工，必须须进行技技术创新新。2022/10/26本桥为首首次在西西部大峡峡谷地区区修建的的跨径超超过1000m的悬索桥桥。为确确保大桥桥的顺利利建设并并提升大大桥的科科技含量量，设计计期间整整合了国国内相关关领域的的具有较较强实力力的设计计、科研研院所及及施工单单位，联联合针对对坝陵河河大桥开开展关键键技术研研究的攻攻关。交交通部对对本项目目的建设设极为重重视，将将本桥的的关键技技术研究究列为交交通部西西部交通通科技项项目，主主要开展展了如下下研究内内容:⑴山区峡谷谷风场特特性、风风参数及及桥梁结结构抗风风性能研研究⑵岩溶溶地区大大型隧道道锚关键键技术研研究⑶山区区峡谷大大跨径钢钢桁梁架架设和监监控技术术研究6创新研究究2022/10/26子课题序号子项目山区峡谷桥梁结构抗风性能研究1山区峡谷桥梁设计风参数研究2钢桁加劲梁悬索桥风洞试验3桥梁结构抗风措施研究隧道锚关键技术研究4隧道锚勘察及现场试验5隧道锚边坡、围岩稳定及结构受力分析6隧道锚施工工艺及支护技术研究7隧道锚运营养护技术钢桁梁悬索桥施工方案和控制研究8施工方案和控制研究9施工全过程监控及仿真分析研究10施工监控程序6创新研究2022/10/267.设计创新以科研成果为为前提，及时时在设计中转转化和吸收。。2022/10/267.1工程勘察针对贵州喀斯斯特地貌特点点，设计勘察察过程中为了了查清岩溶分分布情况，首首次在西部地地区采用了钻钻孔间电磁波波CT技术，这样，，可以减少钻钻孔的工程量量，又可以通通过CT技术，准确地地查清桩基岩岩溶发育情况况；7设计创新钻孔间CT视图和图像解解析结果2022/10/267.1工程勘察为了查清钻孔孔破碎情况和和基岩节理裂裂隙发育情况况，首次在西西部采用了数数字钻孔摄像像技术（井下下电视技术）），通过摄像像，进行数字字处理，可以以详细统计基基岩节理裂隙隙，为结构计计算服务，同同时可以得到到数字岩芯，，既方便保存存，又可通过过与实物岩芯芯对比，弥补补实物岩芯取取芯率底而造造成的误差，，更加准确判判断基岩地风风化破碎情况况；7设计创新数字钻孔岩芯芯照片2022/10/267.1工程勘察针对隧道锚的的受力特点，，在地质钻探探和工程物探探的基础上，，在国内首次次对隧道锚的的进行原位斜斜硐勘察，斜斜硐进尺最大大86m，基本达到隧隧道锚的锚体体后部。同时时为了明确锚锚体周边围岩岩的岩体物理理力学指标，，国内首次进进行了现场锚锚塞体缩尺模模型试验（1/20和1/30）；7设计创新2022/10/26地质几几何模模型顺顺桥向向剖面面隧道锚锚仿真真分析析计算算：7设计创创新7.1工程勘勘察边坡稳稳定分分析西锚碇碇隧道道锚空空间受受力分分析基坑开开挖过过程分分析围岩岩岩性评评价现场原原位模模型试试验数值反反演推推导总总体安安全度度FLAC3D模型－－开挖挖体网网格划划分锚碇洞洞室与与夹层层位置置关系系2022/10/267.2主缆索索股比比较结合桥桥位地地形和和现场场运输输条件件，对对缆索索系统统进行行127丝和91丝的比比较，，经综综合比比较选选用91丝方案案。7设计创创新2022/10/267.3纵向约约束系系统比比较对比研研究了了阻尼尼器和和中央央扣的的两种种纵向向约束束系统统的优优缺点点，通通过结结构受受力、、经济济合理理和方方便检检修等等几个个方便便的比比较。。从受受力上上，阻阻尼器器和柔柔性中中央扣扣两个个方案案均是是可行行。但但阻尼尼器需需进口口，费费用较较贵，，后期期养护护维修修较麻麻烦，，构造造处理理较复复杂。。7设计创创新2022/10/267.3纵向约约束系系统比比较经综合合比较较，确确定柔柔性中中央扣扣作为为本桥桥的纵纵向约约束系系统－－国内内第一一次采采用7设计创创新2022/10/267.4钢桁加加劲梁梁本桥的的钢桁桁加劲劲梁高高10m，宽28m，为国国内首首次超超1000m的钢桁桁架悬悬索桥桥，设设计进进行了了大量量创新新性的的构思思、计计算、、研究究工作作，专专家认认为，，本桥桥加劲劲梁的的设计计在总总体上上处于于国内内领先先水平平，主主要创创新设设计内内容如如下：：7设计创创新⑴通过进进行桁桁高比比较，，比较较了8m、9m、10m和12m三种桁桁高的的材料料用量量、结结构受受力和和经济济性，，选定定了10m的钢桁桁架桁桁高；；⑵从从受力力、材材料用用量、、工期期和造造价等等方面面对桥桥面板板采用用正交交异性性板和和混凝凝土桥桥面板板进行行综合合比较较，并并充分分考虑虑了施施工场场地、、运距距、运运输条条件和和运费费等诸诸多因因素，，确定定了正正交异异性桥桥面板板方案案；⑶本本桥采采用环环氧沥沥青桥桥面铺铺装，，设计计阶段段结合合桥位位处气气候环环境情情况，，有针针对地地进行行环氧氧沥青青桥面面铺装装的配配比研研究；；2022/10/267.4钢桁桁加加劲劲梁梁7设计计创创新新⑷根据据钢钢桁桁架架各各部部位位各各杆杆件件的的受受力力情情况况不不同同有有针针对对性性地地选选用用材材料料，，对对杆杆件件构构造造进进行行优优化化设设计计，，根根据据各各部部位位各各杆杆件件的的受受力力情情况况不不同同有有针针对对性性地地选选用用不不同同材材料料；；⑸重重视视钢钢桁桁加加劲劲梁梁的的耐耐久久性性设设计计，，确确保保钢钢桁桁加加劲劲梁梁各各杆杆件件的的可可检检修修、、可可检检查查和和可可维维护护；；2022/10/267.4钢桁桁加加劲劲梁梁7设计计创创新新⑹进一一步步优优化化比比选选了了主主横横桁桁架架的的几几种种结结构构形形式式，，从从节节省省造造价价、、加加快快工工期期、、方方便便桁桁架架养养护护检检修修等等几几个个方方面面出出发发，，进进