坝陵河大桥设计与施工关键技术.ppt
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1、坝陵河大桥设计与施工关键技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2022/11/5发言提纲发言提纲第一部分 1.1.项目概况项目概况 2.2.建设条件建设条件 3.3.主要技术标准主要技术标准 4.4.主要工程特点主要工程特点 5.5.主桥结构总体设计主桥结构总体设计 6.6.创新研究创新研究 7.7.设计创新设计创新 2022/11/51.项目概况项目概况坝陵河大桥是沪昆国道主干线坝陵河大桥是沪昆国道主干线坝陵河大桥是沪昆国道主干线坝陵河大桥是沪昆国
2、道主干线(G60G60G60G60)贵州境镇宁至胜景关高速公)贵州境镇宁至胜景关高速公)贵州境镇宁至胜景关高速公)贵州境镇宁至胜景关高速公路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大型桥梁。型桥梁。型桥梁。型桥梁。大桥位于关岭县和黄果树风景大桥位于关岭县和黄果树风景大桥位于关岭县和黄果树风景大桥位于关岭县和黄果树风景区之间,并与黄果树风景区、滴水区之间,并与黄果树风景区、滴水区之间,并与黄果树风景区、滴水区之间,并与黄果树风景区、滴水滩瀑布风景区和坝陵河访古风景区滩瀑布风景区和坝陵河访古风景区滩瀑布风景区和坝陵河访古风
3、景区滩瀑布风景区和坝陵河访古风景区(三国古战场)三个国家级景区一(三国古战场)三个国家级景区一(三国古战场)三个国家级景区一(三国古战场)三个国家级景区一起构成了风景带。起构成了风景带。起构成了风景带。起构成了风景带。1 1 项目概况项目概况2022/11/51 1 项目概况项目概况 坝陵河大桥离国坝陵河大桥离国家级风景旅游区黄家级风景旅游区黄果树瀑布约果树瀑布约7km7km。坝。坝陵河河谷深切陵河河谷深切400400600m600m,桥面至常水,桥面至常水位面高约位面高约370m370m。主跨主跨10881088米的坝陵河大桥是目前国内已建成的首座跨度超千米的钢桁加劲梁悬米的坝陵河大桥是目前
4、国内已建成的首座跨度超千米的钢桁加劲梁悬索桥,其跨度在同类型桥梁中位居索桥,其跨度在同类型桥梁中位居“国内第一、世界第六国内第一、世界第六”。大桥工程规模大、。大桥工程规模大、结构复杂、技术含量高,多项技术指标为国内外首创,属世界级桥梁。全桥浇结构复杂、技术含量高,多项技术指标为国内外首创,属世界级桥梁。全桥浇注混凝土注混凝土2525万方万方,各种钢材各种钢材6.56.5万吨(比鸟巢多万吨(比鸟巢多2.32.3万万t t),共用各类高栓、螺栓),共用各类高栓、螺栓100100多万套。总概算约多万套。总概算约14.814.8亿元。大桥于亿元。大桥于20052005年年4 4月月1818日正式开工
5、,日正式开工,20092009年年1212月月2323日完工通车,建设工期日完工通车,建设工期4 4年零年零8 8个月。个月。1 1 项目概况项目概况2022/11/52.1 2.1 2.1 2.1 地理地貌地理地貌地理地貌地理地貌2 2 建设条件建设条件坝陵河桥址区属珠坝陵河桥址区属珠江水系北盘江流域。江水系北盘江流域。区内河流切割侵蚀强区内河流切割侵蚀强烈,地形破碎,岩溶烈,地形破碎,岩溶发育明显,坡度大,发育明显,坡度大,地表常处于干旱缺水地表常处于干旱缺水状况状况。2022/11/52.2 2.2 气象气象 气温气温气温气温常年年平均气温常年年平均气温1515极端最高气温极端最高气温3
6、3.833.8,极端最低气温,极端最低气温-11.1-11.1。降水降水降水降水年平均降水量为年平均降水量为1400mm1400mm。6868月为降水集中期,月降水量一般在月为降水集中期,月降水量一般在200mm200mm以上。以上。风风风风雾雾雾雾全年平均风速为全年平均风速为2.0m/s2.0m/s左右。左右。100100年重现期内最大风速为年重现期内最大风速为25.9m/s25.9m/s。全年有雾日约全年有雾日约2020天,大雾产生快,高度较低。天,大雾产生快,高度较低。灾害性灾害性灾害性灾害性天气天气天气天气桥位区春季多发生冰雹天气,冬季时有凌冻。桥位区春季多发生冰雹天气,冬季时有凌冻。
7、全年平均雷暴日约全年平均雷暴日约6060天,雷击覆盖整个大桥。天,雷击覆盖整个大桥。2 2 建设条件建设条件2022/11/52.3 2.3 2.3 2.3 地震地震地震地震桥位区地震烈度桥位区地震烈度6 6度,度,不会产生泥石流,两岸山体不会产生泥石流,两岸山体稳定。稳定。2 2 建设条件建设条件2022/11/52.4 2.4 工程地质工程地质 基岩以泥岩、泥灰岩、基岩以泥岩、泥灰岩、基岩以泥岩、泥灰岩、基岩以泥岩、泥灰岩、灰岩及粉砂岩为主;灰岩及粉砂岩为主;灰岩及粉砂岩为主;灰岩及粉砂岩为主;岩溶和裂隙发育;岩溶和裂隙发育;岩溶和裂隙发育;岩溶和裂隙发育;边坡稳定性较好。边坡稳定性较好。
8、边坡稳定性较好。边坡稳定性较好。2 2 建设条件建设条件2022/11/52.5 2.5 2.5 2.5 与黄果树等景区的关系与黄果树等景区的关系与黄果树等景区的关系与黄果树等景区的关系 坝陵河大桥黄果树瀑布坝陵河大桥位于黄果树等三坝陵河大桥位于黄果树等三个风景区内,要求大桥在设计个风景区内,要求大桥在设计和施工中严格对环境进行保护,和施工中严格对环境进行保护,确保大桥成为景区中的一个新确保大桥成为景区中的一个新的人文景观。的人文景观。大桥建成后将与景区的旅游大桥建成后将与景区的旅游资源进行整合,并一体化经营。资源进行整合,并一体化经营。将产生较大的社会和经济效益。将产生较大的社会和经济效益。
9、2 2 建设条件建设条件坝陵河访古区滴水滩瀑布2022/11/53.主要技术标准主要技术标准 1)公路等级:双向四车道高速公路。2)设计行车速度:80km/h。3)车辆荷载等级:公路级。4)桥面宽度:引桥整体式宽24.5m,分离式宽212m;主缆中心距离 28m,主桥面宽24.5m;其中:中央分隔带宽度:1.50m 左侧路缘带宽度:20.50m 行车道宽度:2(23.75)m 紧急停车带宽度:23.00m 外侧防撞护栏宽度:20.50m5)桥梁纵坡:-1.1%、2.2%6)桥面横坡:双向2.0%7)地震基本烈度6度,大桥按7度设防。8)抗风设计标准:运营阶段:100年一遇,桥面高度处10分钟平
10、均年最大风速25.90m/s;施工阶段:10年一遇,桥面高度处10分钟平均年最大风速21.76m/s;9)设计洪水频率1/300。10)设计基准期:100年。3 3 主要技术标准主要技术标准2022/11/54.主要工程特点主要工程特点1 1、世界级隧道锚、世界级隧道锚 西岸锚碇采用隧道锚,锚洞轴线总长74.34m,后锚室左、右隧洞最小净距7m;锚洞断面尺寸:洞口10m10.8m,洞底21m25m;锚洞轴线倾斜度45度,底面倾角达52度,锚塞体浇筑混凝土数量2.3万方。其规模目前世界第一。四、主要工程特点四、主要工程特点2 2、国内首次在超千米悬索桥、国内首次在超千米悬索桥上使用全回转全液压桥
11、面吊上使用全回转全液压桥面吊机架设钢桁加劲梁。机架设钢桁加劲梁。一个节段(一个节段(21.6m21.6m)安装最快)安装最快速度为速度为4.54.5天,平均为天,平均为8 8天。天。3 3 3 3、设置气动翼板提高抗风稳定性、设置气动翼板提高抗风稳定性、设置气动翼板提高抗风稳定性、设置气动翼板提高抗风稳定性 采用气动翼板和桥面板中间开槽的抗风措施是国内第一次。采用气动翼板和桥面板中间开槽的抗风措施是国内第一次。采用气动翼板和桥面板中间开槽的抗风措施是国内第一次。采用气动翼板和桥面板中间开槽的抗风措施是国内第一次。气动翼板由骨架和蒙皮组成,安装在下检修道外侧支柱上。蒙皮采气动翼板由骨架和蒙皮组成
12、,安装在下检修道外侧支柱上。蒙皮采气动翼板由骨架和蒙皮组成,安装在下检修道外侧支柱上。蒙皮采气动翼板由骨架和蒙皮组成,安装在下检修道外侧支柱上。蒙皮采用用用用PPSPPSPPSPPS(聚苯硫醚)特种工程塑料,重量轻,可降低成本,且较好(聚苯硫醚)特种工程塑料,重量轻,可降低成本,且较好(聚苯硫醚)特种工程塑料,重量轻,可降低成本,且较好(聚苯硫醚)特种工程塑料,重量轻,可降低成本,且较好地解决了电化学腐蚀问题,理论使用寿命可达地解决了电化学腐蚀问题,理论使用寿命可达地解决了电化学腐蚀问题,理论使用寿命可达地解决了电化学腐蚀问题,理论使用寿命可达50505050年。年。年。年。4 4、机制砂、机
13、制砂 主主塔塔采采用用高高标标号号、高高扬扬程程机机制制砂砂混混凝凝土土,进进行行了了高高扬扬程程泵泵送送试试验验,实实现现一一次次性性泵泵送送高高标标号号机机制制砂砂混混凝土垂直高度达凝土垂直高度达200200米。米。泵送试验泵送试验除除比比较较既既有有的的人人工工法法、直直升升飞飞机机法法、火火箭箭法法,还还考考虑虑了了热热气气球球法法、风风筝筝法法,经经过过对对桥桥位位处处地地理理、气气象象等等条条件件的的分分析析研研究究,从从安安全全、经经济济等等方方面面的的考考虑虑,坝坝陵陵河河大大桥桥先先导导索索最最终终采采用用飞飞艇艇牵牵引引法法。飞飞艇艇牵牵引引先先导导索索法法在在国国内内,乃
14、乃至至世世界界尚尚属属首首次次。该该架架设设工工艺艺具具有有安安全全、经经济济、高高效效、准确、环保的特点。准确、环保的特点。5 5、飞艇施放先导索、飞艇施放先导索、飞艇施放先导索、飞艇施放先导索6、钢桁梁安装过程中全桥设、钢桁梁安装过程中全桥设4处铰,世界上独一无二处铰,世界上独一无二 坝陵河大桥四处过铰所需临时特殊结构和设施均系自主研发、设计、加工,经过总重62吨运梁车反复运行通过表明,结构简单、安全、实用、获得国内外同行赞扬。7、旅游桥特征明显、旅游桥特征明显 坝陵河大桥将具有旅游功能的观光电梯和通道纳入桥梁整体设计中。在东岸桥头设置大桥监控中心,管养中心和桥梁宣教馆。并对适度范围环境进
15、行改造,增添主题明确,美观实用的建筑物、雕塑、绿化,建成后,游人到此,进馆能获得桥梁科普知识,了解桥梁建设之艰辛,感受大桥的宏伟;北有滴水滩三级瀑布,总落差410m,宏伟多姿;向西跨越大峡谷,有关索岭景群,蕴藏着三国时期诸葛亮率关索南征到此辟道刨泉的故事,走进国家地质公园可领略距今2亿多年的古生物风采;南距大桥约2公里处,是神秘莫测的红涯天书,整座大桥与大峡谷风景融为一体。2022/11/55.总体设计总体设计方案确定:设计期间,不仅对桥位进行了比选,还作了连续刚构桥、斜拉桥、悬索桥三种桥型方案:1)主跨220m及268m的多跨连续刚构方案;2)主跨400m三塔斜拉桥;3)主跨450m两塔斜拉
16、桥方案。由于连续刚构桥方案有数个桥墩高达300m,斜拉桥塔高达430m,高墩、高塔施工技术难度和施工安全风险较大,下部结构施工工期相对较长。上部结构因采用整体式箱梁,节段重,施工难度大。加之,大桥地处山区峡谷,山高谷深,两岸地势陡峭,场地狭窄,无钢箱梁拼装、焊接场地;桥位处河流浅、河面窄,无法通航,不能像国内外其它跨江、跨海的大跨径桥梁一样,利用船舶运输和安装架设。经综合分析、比较,最终决定坝陵河大桥采用主跨为1088m的钢桁加劲梁悬索桥。5 5 总体设计总体设计2022/11/55 5 总体设计总体设计 根据桥位处的地质、地形条件,坝陵河大桥的桥型方案选用主跨根据桥位处的地质、地形条件,坝陵
17、河大桥的桥型方案选用主跨1088m1088m的钢桁架悬索桥,采用坝陵河两岸设塔跨越坝陵河峡谷,塔、锚的钢桁架悬索桥,采用坝陵河两岸设塔跨越坝陵河峡谷,塔、锚均位于两岸边坡上,主缆分跨为均位于两岸边坡上,主缆分跨为248+1088+228m248+1088+228m248+1088+228m248+1088+228m,结构体系为单跨简支,结构体系为单跨简支,矢跨比为矢跨比为1/10.31/10.3。本桥为目前国内最大跨径的钢桁梁悬索桥。本桥为目前国内最大跨径的钢桁梁悬索桥。2022/11/5东锚碇结构设计东锚碇结构设计-总体构造总体构造 东锚碇根据地形情况采用重力式框架锚,造型美观,受力明确。东
18、锚碇根据地形情况采用重力式框架锚,造型美观,受力明确。锚体从结构受力和功能上可分为锚块、散索鞍支墩及基础、前锚室三锚体从结构受力和功能上可分为锚块、散索鞍支墩及基础、前锚室三部分。部分。5 5 总体设计总体设计2022/11/5西锚碇结构设计西锚碇结构设计-总体构造总体构造西岸隧道锚为目前世界最大的隧道西岸隧道锚为目前世界最大的隧道锚碇,结构可划分为锚塞体、散索锚碇,结构可划分为锚塞体、散索鞍支墩、前锚室、后锚室、主缆护鞍支墩、前锚室、后锚室、主缆护室三部分。室三部分。5 5 总体设计总体设计 西岸锚碇采用隧道锚,锚西岸锚碇采用隧道锚,锚西岸锚碇采用隧道锚,锚西岸锚碇采用隧道锚,锚洞轴线总长洞
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