鄂东长江公路大桥关键技术及特点课件.ppt

1、鄂东长江公路大桥鄂东长江公路大桥关键技术及特点关键技术及特点 目录l一、工程概况l二、主桥结构l三、关键技术和特点l四、结束语一、工程概况：一、工程概况：湖北鄂东长江公路大桥位于长江水道中游，是沪蓉国道主干线和国家高速公路网大庆至广州高速公路在湖北东部跨越长江的共用过江通道，是国家和湖北省“十一五”交通重点建设项目。一、工程概况一、工程概况 鄂东大桥北起黄冈浠水县大广高速，东接黄梅至黄石高速公路，于艾家湾处跨越长江，西接黄石至武汉高速公路，南接大广南高速，项目由北岸散花互通立交、北引桥、北滩桥、跨江主桥、南滩桥、南引桥及花湖互通立交组成，路线全长15.149公里，其中桥梁长6230米.2006

2、年10月底开工建设，计划2010年10月建成通车，概算总投资27.5亿元。一、工程概况一、工程概况主要技术指标：主要技术指标：l公路等级：高速公路l设计速度：100公里/小时l桥面宽度：跨江大桥33.0米（不含布索区），其它桥梁与路基同宽33.5米（共用段6车道）、24.5米(其它路段4车道)l汽车荷载等级：公路-1级l设计基本风速：30.1m/sl地震动峰值加速度系数：100年超越概率水平10，0.071；100年超越概率水平3，0.126；l船舶撞击荷载：水流方向19.5MN；垂直水流方向9.75MN；主桥桥面最大纵坡：2%l通航净空：净高不小于24m.二、主桥工程二、主桥工程 鄂东长江公

3、路大桥主桥桥型为367.5+72.5+926+72.5+367.5m双塔双索面九跨连续半漂浮体系混合梁斜拉桥，其主跨跨度仅次于在建的香港昂船洲（1018米）大桥，居世界同类桥梁第二位，为湖北第一桥。主梁PK断面箱梁，钢箱梁与PC箱梁通过钢混结合段过渡连接。索塔为砼塔，并于拉索锚固区设置钢锚箱，平行钢丝斜拉索，其标准索距为：中跨15m，边跨7.5m，全桥共设120对斜拉索。大桥的建设在技术上极具挑战性，是我国技术含量高，技术复杂的现代化大型桥梁之一。二、主桥结构：二、主桥结构：鄂东长江公路大桥主桥桥型布置图 85028750(预 应 力 混 凝 土 箱 梁)3 6750+7250=2750085

4、028750(预 应 力 混 凝 土 箱 梁)90100(钢 箱 梁)926001476007250+3 6750=27500最 低 通 航 水 位 7.30m253.4253.415.0-58.000浠 水（北）黄 石（南）2250+27 750+1300 1500+22002200+29 1500 1200 29 1500 22002200+1500+1300+27 750 2250-35.000-29.800-38.500-34.400二、主桥结构二、主桥结构（1）索塔基础：主5号索塔基础布置图桩径：2.52.8m变截面桩长：71m；根数：33根承台长：42m，宽：29.5m 高：8m二

5、、主桥结构二、主桥结构（1）索塔基础：主6号索塔基础布置图桩径：2.5m；桩长：74.5m，根数：28根；承台长：42m 宽：23.25m 高：8m二、主桥结构二、主桥结构（2）索塔 钻石型塔，通过曲线的柔化形成具有荆楚文化特质的“凤翎”形式，表现出浓郁的吉祥气息及荆楚腾飞的强烈愿望。南北岸索塔高度分别为236.5m、242.5m。索塔分为下塔柱、下横梁、中塔柱及上塔柱四部分。除下横梁设置预应力外，塔柱为钢筋砼结构。二、主桥结构二、主桥结构（2）索塔 索塔锚固钢砼组合结构，即砼塔壁内置钢锚箱；钢锚箱分26节，宽2.4m，高2.53.6m；长度：根据索塔顺桥向宽度变化；砼塔壁厚：1.01.2m。

6、索塔锚固区第一节钢锚箱底面支撑锚固在混凝土底座上。钢锚箱总高：72.9m；连接方式：高强螺栓；内力分配：水平分力钢锚箱承担；垂直分力钢锚箱和塔壁共同承担。二、主桥结构二、主桥结构（2）索塔l钢锚箱组成：侧面拉板、端部承压板、腹板、锚板、锚垫板、横隔板、连接板、加劲肋 等8部分；l空间箱形结构；l侧面拉板承受斜拉索水平拉力；l剪力钉连接钢锚箱和砼壁二、主桥结构二、主桥结构（2）索塔钢锚箱立面布置钢锚箱平面布置内置式钢锚箱二、主桥结构二、主桥结构（3）边跨预应力砼宽箱梁 长度：单侧总长287.5m，12.5m伸入主跨；形状：边箱PK断面；梁高：3.8m；梁宽：38m；横隔板设置：于下横梁、辅助墩、

7、过渡墩顶分别设2.9m，3.0m和2.9m横隔板外非桥墩处每7.5m设一道厚30cm的横隔梁。横隔板的设置与斜拉索在梁端的锚固相对应。砼及预应力体系：边跨PC箱梁采用C55砼，三向预应力结构，其中纵向预应力采用2000MPa钢绞线及其相匹配的群锚体系。二、主桥结构二、主桥结构（3）边跨预应力砼宽箱梁混凝土箱梁标准横断面图二、主桥结构二、主桥结构（3）边跨预应力砼宽箱梁 难点：采用整体断面分段就地浇筑的施工方案，对于宽达38m的PC箱梁施工，如何保证箱梁施工质量及结构耐久性，是我们关注重点之一，为此开展了“超大跨径混合梁斜拉桥PC宽箱梁及钢混结合段高性能砼防裂技术与耐久性研究”课题，对边跨PC箱

8、梁从原材料至砼配合比、砼各项工作性能试验研究，以确定C55砼原材料、配比及各项性能指标，提出施工指南，指导工程施工。二、主桥结构二、主桥结构（4）钢箱梁构造及特点：长度：总长901m；形状：边箱PK断面；梁高：3.8m，梁高与跨径比：1/243.7；梁宽：38m，梁宽与跨径比：1/10；桥面板、底板、斜底板及中纵腹板纵向均采用 U形加劲，边纵腹板及顶板、斜底板的边角部采用板式加劲，钢箱梁上索梁锚固采用钢锚箱方式。二、主桥结构二、主桥结构（4）钢箱梁构造及特点钢箱梁标准横断面图二、主桥结构二、主桥结构（4）钢箱梁构造及特点：钢箱梁材质：Q345D。考虑不同区域顶板受力的需要和正交异性钢桥板铺装的

9、要求，钢箱梁顶板厚度从跨中向索塔区 逐渐加厚。钢箱梁划分：A、B、C、D、E、F、G、M八类共63个梁段，其中AE梁段为标准梁段，M为钢混结合段，F为过渡段，G为合龙段。梁段吊装重量：89.2t369.0t。二、主桥结构二、主桥结构（5）钢混结合段构造钢混结合段二、主桥结构二、主桥结构（5）钢混结合段构造：钢混结合段为本桥主梁的关键部位，钢箱梁端部设置多格室结构，并在格室内填充混凝土，通过剪力键及钢板与混凝土的摩擦力传递轴力、剪力和弯矩。同时，在钢格室腹板上设置了钢筋砼剪力键（PBL剪力键）代替较弱的剪力钉，一方面提高了剪力键的强度，也较大地提高了结构刚度，为使砼主梁纵向刚度渐变连续过渡，钢混

10、结合段的钢箱梁加强段采用了变高的T形加劲。二、主桥结构二、主桥结构（5）钢混结合段构造：为了使钢箱梁与混凝土箱梁紧密结合，采用了预应力钢束进行连接。钢混结合段长度8.5m；其中钢箱梁段M段5.5m（其端部2m为钢格室段，另3.5m为加强段），砼梁段L长3m。M梁段安装就位后，钢格室内填充砼和L梁段砼在塔旁托架上一起浇筑完成。钢格室高度取为800mm。二、主桥结构二、主桥结构（6）斜拉索 鄂东长江公路大桥斜拉索采用1670MPa7平行镀锌钢丝斜拉索，为扇形布置的空间索。全桥共4302=240根斜拉索，最长493.6米，最大规格为PES283，单根最大重量（不计锚具）为38.4吨。减震措施：1、表

11、面取凹坑的气动措施；2拉索锚固端设置内置式阻尼块；3、外置式阻尼器三、关键技术和特点三、关键技术和特点 鄂东长江公路大桥是千米级的混合梁斜拉桥，国内外无成功建设经验可以借鉴，大桥实施将面临建设世界级超大型桥梁的客观技术的严峻挑战，要成功、又快又好地建设鄂东大桥，将有多项关键技术和难点要跨越。大桥主桥桥孔及塔位的总体布设系根据桥址水文、地质、地形条件和通航要求确定的，主桥总体上布设为275+926+275m的双塔斜拉桥。三、关键技术和特点三、关键技术和特点 主桥南北边跨基本上位于长江两岸滩地上，无论从技术、经济或施工上考虑，主桥设计成边跨为PC箱梁的混合梁斜拉桥的总体思路是合理的，其边跨PC箱梁

12、不仅提供了免费压重，又增强和提高了主梁结构整体刚度和抗风稳定性。但也随之带来了钢混结合段和如此宽大的边跨PC宽箱梁施工工艺、方案及质量控制、裂缝防治等重大技术问题。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（1）钢混结合段构造及研究 主梁钢砼结合段是本桥主梁的关键部位，也是本桥特色所在。由于结合部位两侧材料性质的不同，主梁刚度、强度在此处发生突变，故结合段的设计应能顺畅地传递各种荷载产生的内力（轴力、剪力和弯矩）和变形，并具有良好的抗疲劳性和耐久性，设计对钢混结合段设置在主桥边跨和主跨不同位置的方案，从结构受力、构造要求、施工方便及工程造价等综合分析研究，钢混结合段位置选择在中跨距主塔12.5m处。

13、该处结构受力及其变化不大，并便于采用支承于承台顶面的塔旁托架进行安装、浇筑施工。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（1）钢混结合段构造及研究 钢混结合段重点和难点在于：结合段、钢格室内砼材料、配比及浇筑工艺；钢混结合段安全、安全、可靠性及其砼防裂及耐久性。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（1）钢混结合段构造及研究特点：首次按应力相似和几何相似的原则设计制作；首次将加载吨位的纵桥向轴力提升到2700吨；首次测试刚度损伤和残余变形；首次尝试测试钢混结合面处滑移分布；首次测试钢混结合段的混凝土内部应力分布；三、关键技术和特点三、关键技术和特点（1）钢混结合段构造及研究钢砼结合段模型试验研究三、

14、关键技术和特点三、关键技术和特点（1）钢混结合段构造及研究 采用聚丙烯纤维砼和钢纤维砼对四组、八个格室进行了1：1现场砼浇筑工艺试验三、关键技术和特点三、关键技术和特点（2）索、塔锚固构造 索、塔锚固采用钢砼组合结构的主要问题：拉索水平分力的分担和由此带来的砼塔壁抗裂及裂缝宽度的控制问题；强大拉索垂直分力均匀、可靠地传递问题；锚箱吊装设备能力选型、布置以及钢锚箱运输方案问题；钢锚箱制造加工、预拼装精度控制以及钢锚箱现场安装精度控制问题 三、关键技术和特点三、关键技术和特点（2）索、塔锚固构造钢锚箱的制造和安装：钢锚箱制造加工利用节段整体均温机加工厂房，采用API技术测量定位、大端面精密镗铣床进

15、行端面机加工和多节段垂直预拼装等技术措施来保证其端面金属接触率达到 40，并合理设置钢垫片调整钢锚箱拼装误差，确保锚箱安装垂直精度达到1/4000的设计要求；吊装设备选型和布设等已于施工组织设计落实。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（2）索、塔锚固构造 索塔锚固区足尺模型试验，通过试验基本掌握了上塔柱塔壁砼开裂荷载、破坏荷载、裂缝分布、扩展以及该组合结构传力机理及应力分布等；三、关键技术和特点三、关键技术和特点（3）索梁锚固构造优化：施工图采用耳板（销接式）方案。主要考虑其构造简单、并有利于营运期检查、维护，成本相对较低。在学习、借鉴类似桥梁经验基础上，进一步分析认为，索梁采用耳板连接锚固

16、，长索时塔端挂索、张拉存在较大风险，侧面积较大的耳板可能对结构抗风稳定产生一定不利影响。以及拉索阻尼器安装将会加高，景观效果欠佳等，鄂东大桥最终索梁锚固仍采用锚箱式结构，并将塔端张拉改为梁端张拉。三、关键技术和特点三、关键技术和特点l（3）索梁锚固构造优化耳板锚箱三、关键技术和特点三、关键技术和特点（3）索梁锚固构造优化：边跨PC箱梁索梁锚固采用传统的承压式结构，考虑到已建桥梁由于索套管密封等问题，造成锚头处积水或受潮湿空气侵蚀，对结构耐久性带来不利影响；本桥首次在PC箱梁拉索锚头处设置除湿系统和自动排水阀装置，以保护斜拉索免受腐蚀，提高结构安全性和耐久性。三、关键技术和特点三、关键技术和特点

17、（4）边跨预应力砼宽箱梁 边跨PC箱梁支架现浇施工，箱梁宽度大，钢筋管道密集，砼施工难度大，桥横隔板系大体积混凝土砼，其耐久性尤为重要。针对PC箱梁的特点，要求PC箱梁混凝土工作性高（缓凝、低坍落度损失、稳定泵送性能）、抗裂性好（降低水化热温升、减少自收缩以降低早期开裂敏感性，后期收缩徐变小）及耐久性高（抗渗、抗碳化和抗冻），以确保结构长期耐久和使用安全。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（4）边跨预应力砼宽箱梁 针对上述问题，开展了PC宽箱梁高性能砼防裂技术与耐久性试验研究，对PC宽箱梁高性能砼进行原材料性能分析和试验，提出了原材料质量控制指标；对高性能砼配比进行设计、试验和优化研究，确定

18、了大桥PC宽箱梁砼配合比、防裂技术并提出了相应的技术要求；深入研究了高性能砼的工作性能、力学性能、抗裂性能、长期变形性能及耐久性能，研究了PC宽箱梁砼温控防裂施工工艺方案、施工技术要求及质量控制措施等，提出了“鄂东长江公路大桥箱梁高性能砼及施工技术指南”，用于指导大桥主桥边跨PC宽箱梁施工。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（4）边跨预应力砼宽箱梁 现场安排了两个10m长的边跨PC箱梁首制节段施工工艺试验，通过试验，检验了课题研究成果和施工组织、工艺方案，同时为进一步完善设计提供了有力的支持。10m节段模型试验三、关键技术和特点三、关键技术和特点（5）主桥结构安全综合管理系统 鄂东大桥结构安

19、全综合管理系统在国内首次采取健康监测和施工控制有机结合的模式，有利于优化设备的配置和利用、提高施工期监控质量、保障结构运营安全、降低维护维修成本。把营运期结构安全综合管理系统与施工控制有机结合，也是鄂东大桥亮点之一。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（6）深水有底钢管围堰技术 鄂东长江公路大桥主5号主塔位于北岸深水区，其高桩承台为4229.58m矩形承台，。根据鄂东大桥主5号塔的施工条件、进度和河床冲刷实际情况，北塔承台首次采用有底钢管围堰方案进行施工，并获得成功 ；有底钢管围堰由围堰壁板系统、底板系统、围檩支撑系统、定位系统、限位系统、下放系统、底板提吊系统7大部分所组成。三、关键技术和特点三、关键技术和特点（6）深水有底钢管围堰技术有底钢管围堰布置图三、关键技术和特点三、关键技术和特点l（6）深水有底钢管围堰技术第一块标准节段下沉三、关键技术和特点三、关键技术和特点l（6）深水有底钢管围堰技术钢管围堰合龙有底钢管围堰封底后现场四、结束语 建设世界一流大桥是鄂东大桥全体建设者的决心和梦想。我们坚信,在广大科研工作者和建设者的共同努力下，我们一定能又好又快的将鄂东大桥建成世界桥梁精品！谢谢大家！