土木工程概论-杭州湾跨海大桥工程介绍论文

杭州湾跨海大桥工程介绍土木工程概论》课程论文2012—2013学年第一学期班级：建筑11学号：2110703021姓名：王勋杭州湾跨海大桥(HangzhouBayBridge)是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，是世界上最长的跨海大桥，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥后世界第二长的桥梁。杭州湾跨海大桥建成后将缩短宁波至上海间的陆路距离120公里，是国道主干线——同三线跨越杭州湾的便捷通道。大桥大桥按双向六车道高速公路设计，设计时速100公里/h,设计使用年限100年，总投资约118亿元。2003年11月14日开工，经过43个月的工程建设，2007年6月26日全桥贯通，计划于2007年11月30日前完成桥面铺装，大桥已于2008年5月1日正式通车。大桥概况：杭州湾跨海大桥是国道主干线－同三线跨越杭州湾的便捷通道。大桥北起嘉兴市海盐郑家埭，跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾，全长36Km。大桥建成后将缩短宁波至上海间的陆路距离120余公里，从而也大大缓解已经拥挤不堪沪杭甬高速公路的压力，形成以上海为中心的江浙沪两小时交通圈。大桥总投资预计超过160亿人民币，其中大桥36公里，118亿；北岸连接线29.1公里，17亿；南岸连接线55.3公里，34亿。来自民间的资本占了总资本的一半，包括雅戈尔、方太厨具、海通集团等民营企业都参与了对大桥的投资。大桥收费年限为30年，收费标准预计为55元/辆。杭州湾跨海大桥按双向六车道高速公路设计，设计时速100Km/h,设计使用年限100年，总投资约118亿元。大桥设南、北两个航道，其中北航道桥为主跨448m的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南航道桥为主跨318m的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。除南、北航道桥外其余引桥采用30〜80m不等的预应力混凝土连续箱梁结构。杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥，大桥主体工程确保2003年内顺利开工建设，2008年建成，2009年通车。工程特点1、工程环境特点杭州湾气象复杂多变，台风、龙卷风、雷暴及突发性小范围灾害性天气时有发生。杭州湾自然条件有以下特点：海域宽阔，台风多、潮差大、流速急，具有典型的海洋性气候特征，有效工作日少；软土层厚、持力层深，给海上基础设计和施工带来一系列问题；南岸滩涂长，施工条件复杂，采用常规设计方案和施工方法很难满足工期要求；环境的腐蚀作用严重；南滩涂多个区域浅层气富集，危及施工安全。2、工程建设难点工程规模大、海上工程量大。大桥工程全长36公里，海上段长度达32公里。全桥总计混凝土245万立方，各类钢材82万吨，钢管桩5513根，钻孔桩3550根，承台1272个，墩身1428个，工程规模浩大。自然环境恶劣。潮差大、流速急、流向乱、波浪高、冲刷深、软弱地层厚，部分区段浅层气富集。其中，南岸10公里滩涂区干湿交替，海上工程大部分为远岸作业，施工条件很差。受水文和气象影响，有效工作日少，据现场施工统计，海上施工作业年有效天数不足180天，滩涂区约250天。制定总体设计方案难度很大。设计要求新，其中水中区引桥(18.27公里)和南岸滩涂区引桥(10.1公里)，是整个工程的关键；结构防腐问题十分突出，且无规范可遵循；大桥运行期间，桥面行车环境受大风、浓雾、暴雨及驾驶员视觉疲劳等不利因素的影响，采取合理有效的设计对策是保障桥面行车安全的关键；设计方案涉及新材料、新工艺、新技术的应用以及多项大型专用设备的研制。施工技术方面，面临着海上激流区高墩区大吨位箱梁的整体预制、运输及架设，宽滩涂区大吨位箱梁的长距离梁上运梁及架设，超长螺旋钢管桩的设计、防腐与沉桩施工等诸多施工关键技术的挑战；在测量控制方面，因桥梁长度超长，地球曲面效应引起的结构测量变形问题十分突出，受海洋环境制约，传统测量手段已无法满足施工精度和施工进度的要求，如何借助GPS技术实现快速、高效测量施工是一个制约全桥工期的核心技术问题。建设目标要求高、施工组织与运行管理难度大。大桥工程规模宏大，备受世人瞩目。建设之初，宁波市委市政府明确提出大桥工程要按照“三个一流目标”的标准来实施。面对复杂的建设环境，充满挑战的工程，组织和管理好大桥工程是摆在指挥部面前的巨大挑战。因工程施工作业点多、战线长，存在同步作业、交叉作业工序，施工组织难度大，工程质量、进度、安全及资金控制难度大。台风、大风、大潮、巨浪、急流、暴雨、大雾及雷电等气象水文条件，如何采取切实有效的工程控制与运行管理措施是工程管理上需要面对的新课题。大桥亮点大桥36公里的长度，使之超过了美国切萨皮克海湾桥和巴林道堤桥等世界名桥，而成为目前世界上已建成或在建中的最长的跨海大桥。据初步核定，大桥共需要钢材76.9万吨，水泥129.1万吨，石油沥青1.16万吨，木材1.91万立方米，混凝土240万立方米，各类桩基7000余根，为国内特大型桥梁之最。南滩涂50米＊16米箱梁采用整孔预制，大型平板车梁上运梁的工艺，开创了国内外重型梁运架的新纪录。水中区引桥70米＊16米箱梁采用整孔制、运、架一体化方案，单片梁重达2180吨，为国内第一。水中区引桥打入钢管桩直径1.5-1.6米,桩长约80米,总数超过4000根,其钢管桩工程规模全国建桥史上第一。大桥在设计中首次引入了景观设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤“长桥卧波”的美学理念，兼顾杭州湾水文环境特点，结合行车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布置原则。整座大桥平面为S形曲线，总体上看线形优美、生动活泼。从侧面看，在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，具有了起伏跌宕的立面形状。在南航道再往南1．7公里，就在离南岸大约14公里处，有一个面积达1.2万平方米的海中平台。该平台在施工期间，将作为海上作业人员生活基地，海上救援、测量、通信、海事监控平台。大桥建成后，这一海中平台则是一个海中交通服务的救援平台，同时也是一个绝佳的旅游休闲观光台。大桥特色科技含量之高首先体现在施工工艺上。我们坚持尊重科学，依靠专家，广泛开展技术咨询和交流活动。根据专家意见提出了施工决定设计，采取预制化、工厂化、大型化、变海上施工为陆上施工的施工方案，突破了长期来设计决定施工的理念。预制吊装的最大构件为长70米、宽16米、高4.0米、重2180吨的预应力混凝土箱梁，最长的构件为长度84米、直径1.6米的超长钢管桩，这种构件可称得上是举世无双。为了减轻海水中氯离子对大桥钢材和混凝土的腐蚀，保证大桥100年的寿命，设计者专门研制了一整套防治海水腐蚀的有效方案。等等这些可见大桥工程的科技含量之高。杭州湾跨海大桥将是一座"数字化大桥"。科研单位将利用硬件及接口技术、网络及数据库技术、图像图形技术、人工智能技术、计算数学、有限元技术、力学等多学科，建立一套大桥设计、建设及养管的科学评价体系，整座大桥将设置中央监视系统，平均每1公里就有1对监视器。这样，不仅大桥可进行科学合理的维护管理，而且大桥"身体"的健康状况也在实时掌握中。目前，本项目已向交通部申报17项大桥工程关键性科研立项项目，在国内桥梁界也是少见的。大桥之最1、杭州湾跨海大桥全长36公里，其长度在目前世界上在建和己建的跨海大桥中位居第一。2、杭州湾跨海大桥地处强腐蚀海洋环境，为确保大桥寿命，在国内第一次明确提出了设计使用寿命大于等于100年的耐久性要求。3、杭州湾跨海大桥50米箱梁“梁上运架设”技术，架设运输重量从900吨提高到1430吨，刷新了目前世界上同类技术、同类地形地貌桥梁建设“梁上运架设”的新纪录。4、杭州湾跨海大桥深海区上部结构采用70米预应力砼箱梁整体预制和海上运架技术，为解决大型砼箱梁早期开裂的工程难题，开创性地提出并实施了“二次张拉技术”，彻底解决了这一工程“顽疾”。5、杭州湾跨海大桥钢管桩的最大直径1.6米，单桩最大长度89米，最大重量74吨，开创了国内外大直径超长整桩螺旋桥梁钢管桩之最。6、杭州湾跨海大桥南岸10公里滩涂底下蕴藏着大量的浅层沼气，对施工安全构成严重威胁。在滩涂区的钻孔灌注桩施工中，开创性地采用有控制放气的安全施工工艺，其施工工艺为世界同类似地理条件之首。技术创新1、杭州湾跨海大桥总体设计杭州湾跨海大桥全长36公里，建设条件十分恶劣，为保证海上施工的安全和质量，必须将设计与施工综合考虑。经过国内外多次调研和专家咨询，制定了施工决定设计的总体原则，尽量减少海上作业时间，变海上施工为陆上施工，采用工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则。2、大直径超长钢管桩设计、制造、防腐和施工成套技术大桥钢管桩基础具有桩长、大直径、数量巨大的特点。桩长达89米，桩径为1.5米和1.6米，总计5474根。通过近一年多钢管桩基础施工，进度快，质量好，证明这一选择是正确的。其创新点是：超长整桩预制；内外螺旋焊接；三层熔融环氧粉未涂装；埋弧自动焊工艺；大直径不等壁厚焊接；牺牲阳极阴极保护。3、大吨位70米预应力箱梁整体预制和强潮海域海上运输、架设技术其创新点是：对海工耐久混凝土配合比进行研究；70米箱梁局部结构分析；真空辅助压浆技术；研制了大跨度、高平整度桥面施工振动桥设备；首次采用了早期张拉工艺并取得了良好的效果；自行设计制造了具有世界一流水平的2400吨液压悬挂轮轨式70米箱梁纵移台车。4、大吨位50米预应力箱梁整体预制和梁上运输架设技术其创新点是：结合施工方案对大吨位整孔箱梁的关键结构进行优化；海工耐久性混凝土性能研究与实践；预应力管道真空压浆试验与实践；箱梁梁上运梁和架桥机架设的综合技术。5、海洋环境下混凝土结构耐久性研究其创新点是：建立可靠的钢筋腐蚀电学参数和输出光功率变化判据；研制混凝土结构寿命的动态预报软件；制定大桥混凝土结构耐久性长期原体观测系统设计方案，并配合工程进度实施。这项技术将填补国内空白。6、跨海长桥全天候运行测量控制关健技术研究其创新点是：连续运行GPS参考站，在杭州湾跨海大桥的成功应用及在实践中形成的规程和细则，弥补了中国跨海大桥这方面的空白；目前的规范没有适应几十公里长度跨海大桥投影坐标系建立的相应标准，根据杭州湾跨海大桥的特殊性加以了解决，为制定相应规范提供参考；创造性地提出过渡曲面拟合法，使海中GPS拟合高程的精度达到三等水准的精度；用测距三角高程法配合GPS拟合高程法进行连续多跨跨海高程贯通测量，创造出一种快速海中高程贯通测量的方法;杭州湾跨海大桥在国内首次采用GIS技术研制成基于B/S模式的大型桥梁测绘资料管理系统。7、 杭州湾跨海大桥河工模型与桥墩局部冲刷研究2002年8月，通过专家组鉴定，研究成果总体达到国际先进水平，其中实体模型中涌潮的模拟方法和试验技术以及分布式浑水生潮系统和沙量随潮变化的加沙系统方面达到国际领先水平。2004年获得浙江省科技进步二等奖。8、 灾害天气对跨海长桥行车安全的影响研究及对策主要创新点是：确定车辆安全行驶风速标准;面向所有灾害天气类型进行研究;提出杭州湾跨海大桥的行车安全保障措施;基于气象监测系统、预报系统与道路管理系统多方面系统研究;制定不同灾害天气条件下道路交通控制标准;开发低造价传感器等数据采集设备;开发集数据传输、数据处理、信息发布的计算机软件。目前，已取得系列中间成果，其中报告推荐的风障方案即将付诸实施。9、 跨海长桥建设信息化管理技术其创新点是：对整体桥梁部位进行的结构分解，形成22949个结构构件，并将采集数据的625张表与其相关联，提供一个完整的数据结构化检索方式;集成统一工程通讯及网络的组建，极大降低了基础网络建设成本;实现长距离的多点无线视频图像传输及回送。系统已完成软件开发并投入运行一年多，在工程实施中发挥了巨大作用。以上科技创新已有5项通过交通部和交通厅的鉴定，其成果总体达到国际领先水平，为国内同类桥梁的建设提供借鉴。大桥作用杭州湾位于我国改革开放最具活力，经济最发达的长江三角洲地区。建设杭州湾跨海大桥，对于整个地区的经济、社会发展都具有深远的、重大的战略意义。杭州湾跨海大桥工程量浩大。据初步核定，大桥共需要钢材80万吨，水泥129.1万吨，石油沥青1.16万吨，木材1.91万立方米，混凝土240万立方米，水中区钢管桩直径1.5-1.6米、桩长约70—89.5米,总数5513根,钻孔桩3550根，承台1272个，墩身1428个，为国内特大型桥梁之最。相关数据杭州湾跨海大桥全长36公里，其中桥长35.7公里，双向六车道高速公路，设计时速100km。总投资约107亿元，设计使用寿命100年以上。大桥设北、南两个通航孔。北通航孔桥为主跨448m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南通航孔桥为单塔单索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。大桥两岸连接线工程总长84.4公里，投资52.1亿元。其中北连接线29.1公里，投资额17.8亿元；南岸接线55.3公里，投资额34.3亿元。大桥和两岸连接线总投资约160亿元。建设工期五年左右。大桥的结构为双塔钢筋混凝土斜拉桥，双向6车道，设计时速100公里，设计使用寿命100年，总投资118亿元，建设期限5年。建成后，宁波杭州湾大桥将成为世界上最长、工程量最大的世界第一跨海大桥。大桥设南、北两个航道，其中北航道桥为主跨448米的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准为3.5万吨级轮船；南航道桥为主跨318米的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准为3000吨级轮船。其余引桥采用30米至80米不等的预应力混凝土连续箱梁结构。非通航孔分北、中、南引桥3大块，其中海上部分桥梁长32公里。杭州湾跨海大桥在设计中还首次引入了景观设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤的美学理念，兼顾杭州湾复杂的水文环境特点，结合行车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布置原则。"长桥卧波"最终被确定为宁波杭州湾大桥的