杭州湾跨海大桥设计创新

杭州湾跨海大桥设计创新杨俊峰2012级道桥学硕班2012.12.04Ⅰ概述Ⅱ世界跨海长桥建设概况Ⅲ杭州湾跨海大桥设计原则和总体方案Ⅳ杭州湾跨海大桥防风设计创新Ⅴ杭州湾跨海大桥防腐蚀设计创新Ⅵ总结Ⅰ概述

杭州湾跨海大桥是国道主干线——同三线(黑龙江省同江市至海南省三业市)跨越杭州湾的通道，大桥位于钱塘江入海的河口海湾，海湾北面为浙江省杭嘉湖平原和我国的经济中心上海市，南面为姚北平原和我国东南沿海重要港口城市宁波。大桥北起嘉兴海盐郑家埭，跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾，全长36km。Ⅱ世界跨海长桥建设概况

Ⅲ杭州湾跨海大桥设计原则和总体方案

1)水中区引桥均采用钢管桩基础，钢管桩总计5474根，总用钢量约37万吨，采用大型船机施工和GPS(RTK)测量定位；2)除少量高墩外，水中区引桥均采用预制桥墩，预制墩共计474个，混凝土总量约6万立方米，最大吊重440t；3)水中区引桥采用跨度为70m的预应力混凝土箱梁，整孔预制，单片梁重2200t，共540片，共计混凝土44．8万立方米，采用运架一体船运输和吊装；4)南岸滩涂区引桥采用钻孔桩基础，长栈桥法施工。上部结构采用跨度50m预应力混凝土箱梁，共26联，404片，共计混凝土23．8万立方米，单片梁重1430t，采用整孔预制、梁上运输和架桥机架梁的方案；5)北岸滩涂区较短，采用钻孔桩基础，栈桥法施工。上部结构采用移动模架原位制梁和悬臂现浇两种工法施工：6)南、北航道桥均为钢箱梁斜拉桥，采用大直径钻孔桩基础，海上搭建平台施工。航道桥的主塔和墩身均为现浇施工；7)对海上各类混凝土结构和钢结构，特别是处于浪溅区和水位变动区的结构，进行了专门的防腐蚀设计，以确保结构的设计使用寿命。Ⅳ杭州湾跨海大桥防风设计创新

杭州湾气候环境特点

杭州湾跨海大桥交通量大，行驶车型复杂，有32km完全暴露在海洋环境之中，影响营运安全的气象因素主要有风、雨、雾、冰和雪等。杭州湾地处北亚热带南缘，属东亚季风区，冬夏季风交替显著。冬季风向集中于西北方位，春夏季风向集中于东南方位。平均最大风速为17.7～22.6m/s，极大风速为31.9～32.2m/s，台风平均每年2～3次。根据分析，灾害天气对海上桥梁交通的影响远比陆地严重，其中大风的影响最为严重。因此，风影响成为大桥运行安全管理中首要应对的难题。风对桥面行车安全影响

当汽车在桥面上行驶时，考虑到风力、惯性力、重力等共同作用，汽车可能出现以下状态:①弯道中侧风作用下汽车行驶极限;②弯道中侧风作用下汽车侧向倾翻;③上坡道迎风作用下汽车行驶极限;④下坡道背风作用下汽车驻坡制动极限;⑤侧风作用下汽车转向稳定性。其中，车辆侧风效应是需要重点关注解决的问题。防风(减风)设计创新

增设风障是当前国外桥梁工程中最为有效的技术措施。借助风洞试验和数值风洞分析技术，研究了不同断面形式和透风率的风障对桥面减风效果的影响。推荐的减风方案为:在大桥全线将护栏由原设计高1.25m加至1.5m;主桥与高墩区在护栏上另加设1.5m高的弧形风障(总高3m)，同时在里程桩号K50+249.000～K51+579.000(北航道桥北引桥高墩区起点)的区域再加设1.5m高风障;南、北航道桥桥塔两侧区域考虑局部增加风障的高度(总高4.2m);无风障区与有风障区、高风障区与低风障区采用逐渐过渡的方式。Ⅴ杭州湾跨海大桥防腐蚀设计创新

面对严峻的海洋环境条件及高达250万m2的混凝土用量，如何实现大桥混凝土工程的耐久性，确保100年设计使用寿命，是迫切需要解决的技术难题之一。为解决混凝土结构耐久性的两个基本问题，从整体结构的角度出发，系统地提出了以下措施1)基本措施限制氯离子扩散系数和设置合理的钢筋保护层，采用以氯离子扩散系数为控制参数的海工耐久混凝土2)附加措施根据不同的情况和环境研究采用不同的防腐措施，针对性地引进国际先进的防腐技术和工艺，以降低氯离子扩散速度，3)监测措施根据环境特征和大桥的耐久性要求，引进国外预埋式耐久性监测系统，用于长期动态获取耐久性参数，掌握大桥混凝土结构脱钝前锋面的发展进程，验证混凝土结构耐久性防护措施的有效性。4)验证措施通过引入与研究对象具有相似环境条件且具有一定服役年限的第三方参照物，以解决室内试验环境与现场实际环境之间的相似性问题。Ⅵ总结

根据上文的论述，结合杭州湾建设的经验和过程，大桥的总体设计原则可以总结如下：1）全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针，充分吸取世界范围内建桥的新理论、新材料、新工艺和先进经验，做到因地制宜。2）将大型化、工厂化、标准化的预制装配方案作为研究、确定杭州湾跨海大桥桥型方案的指导思想，有针对性地开