深中通道优化设计

深圳至中山跨江通道深圳至中山跨江通道深圳至中山跨江通道深圳至中山跨江通道桥梁工程优化设计桥梁工程优化设计桥梁工程优化设计桥梁工程优化设计深中通道优化设计深中通道优化设计1.概况2.建设条件4.伶仃洋大桥5.非通航孔桥梁1.1.3 工程规模项目路线全长23.977km。其中桥梁全长17.034km，隧道全长6845m；分别设置东人工岛、隧道、西人工岛、伶仃航道悬索桥、横门东水道斜拉桥及非通航孔桥；全线设互通立交3处，其中机场互通4条匝道、万顷沙互通2条匝道、横门互通2条匝道纳入本项目。1.1 项目概况项目概况 A合同段桥梁全长10.146km。序号桥梁区段里程范围长度（m）水深（m）基岩埋深（m）1岛桥结合部K12+638K12+83820012.514-45-372东泄洪区K12+838K15+47826405.514-60-393伶仃洋大桥K15+478K18+1442666312.4-61-394西泄洪区K18+144K20+564242033.5-62-415浅滩区K20+564K22+784222033.5-68-56伶仃洋大桥1.概述工程概况1.概述主要技术标准内容 标准公路等级高速公路行车道数双向八车道设计速度100km/h桥梁结构设计基准期100年设计使用年限100年横断面宽度主线桥梁宽度40.5m平曲线一般半径6000m（主桥东侧），3500m（主桥西侧）横坡2.5%最大纵坡2.11%设计洪水频率1/300最高通航水位3.01m航道净空尺度伶仃航道1520m（69876.5m）龙穴南水道30039.5m荷载标准公路-I级抗震设防标准通航孔桥：E1水准-100年超越概率10%E2水准-100年超越概率4%非通航孔桥：E1水准-50年超越概率10%E2水准-100年超越概率4%桥址处设计基本风速VS10=43.0 m/s船舶撞击力标准伶仃洋大桥：主墩 ：100MN 锚碇(或过渡墩)：48MN非通航孔桥：水深大于3m：6MN 水深小于3m ：2.7MN深中通道优化设计深中通道优化设计1.概况2.建设条件3.伶仃洋大桥4.非通航孔桥梁2.建设条件2.1 气象u气象拟建工程区域北靠亚洲大陆，南临热带海洋，属南亚热带海洋性季风气候区。桥区天气特点温暖潮湿、气温年较差不大，降水量多且强度大；桥位区处于热带气旋路径上，登陆和影响桥位的热带气旋频繁。要 素深圳中山气温极端最高气温（）38.738.7极端最低气温（）0.2-1.3年平均气温（）22.522.2最高月平均气温（）28.528.6最低月平均气温（）14.713.7降水年平均降水量（mm）1919.61815.5年最大降水量（mm）2747.02744.9日最大降水量（mm）344.0325.8风10 分钟最大风速（m/s）27.025.0全年主导风向NEN雾年平均日数4.312.9湿度年平均相对湿度（%）7781雷暴年平均日数68.276.9大雨年平均日数22.820.9暴雨年平均日数9.08.2中山年风速玫瑰图深圳日风玫瑰图伶仃洋大桥：设计基本风速43.01m/s桥面设计基准风速53.7m/s2.建设条件2.2 水文u 水文 工程区长期呈稳定的“三滩两槽”基本格局。海域潮汐类型属于不规则半日潮混合潮型，平均潮差在1.061.24m，最大潮差为3.50m。大潮落潮时表层最大流速1.1m/s，垂线平均流速0.5m/s，落潮流向以S偏E为主，涨潮流流向以N偏W为主。场区波浪主要是风浪，涌浪居次。常浪为SE、ESE和S向，强浪向为ESES向；有效波高大于1米的波出现频率为4.96%。根据基槽回淤观测：平均回淤量为2.5cm/d。潮汐特征值深中通道取值最高潮位3.01m最低潮位-1.06m最高潮位平均值1.28m最低潮位平均值-0.18m平均潮差1.47m多年最大潮差3.22m极端高水位3.21m常水位0.52m平均涨潮历时5h52min平均落潮历时6h34min2.建设条件2.3 海床稳定性u泥沙工程场区水域的含沙量分布特点是西侧高于东侧，落潮大于涨潮。泥沙来源主要为陆域来砂。u冲淤 根据基槽回淤观测：洪季回淤强度1.9cm/d，枯季回淤强度0.2cm/du海床稳定性 工程所在的两侧海域底层动力作用较弱，属微淤的淤积环境，海床稳定性良好；场区的中部深槽沟总体处于较为稳定的状态2001-2008年地形冲淤变化2008-2011年地形冲淤变化2.4 工程地质2.建设条件淤泥粉质黏土、砂层、基岩层砂质黏性土u 概况由东向西，覆盖层厚度逐渐增大，项目深圳侧20-30m，中山侧为4070m；西泄洪区及横门东水道基岩为石英岩，其余区段为花岗岩，差异风化显著，岩面起伏不平。发育多处风化深槽。2.4 工程地质2.建设条件F1F2F3F4F5F6F9u 断裂场区共有11条断裂，属非活动性断层，适宜工程建设。2.建设条件2.7 航运、航空限高u 通航水位采用历史最高潮位3.01为设计最高通航水位，采用当地理论最低潮面-1.06作为设计最低通航水位。u航道桥位区附近航道主要有伶仃航道和龙穴南水道航道/水道通航等级（t)航道底宽（m）航道底标高(m)备注伶仃航道100000243-17.0人工航道龙穴南水道3000120-5.0天然水道通航孔所在航道通航吨级（t)净空高度(m)净空宽度(m)备注伶仃航道30000TEU73.51520单孔多航道分道通航（满足76.5m高度范围取698m）225000GT76.510000、300044.0、24.5龙穴南水道500039.5325单孔双向2.7 航运、航空限高安全航宽300m 航深5m安全航宽330m 航深11m安全航宽600m 航深20m净宽1520m净高76.5m(698m)净宽325m净高39.5m净宽390m净高53.5m航空限高：东岛处35m，伶仃洋大桥西塔275m。2.建设条件2.8 防洪u 防洪专题要求伶仃、横门东通道阻水比分别控制在10%、5%以内。治导线之间最多设置一处人工岛，岛面长度不大于625m。治导线之间的桥梁应与水流尽可能正交。泄洪区非通航孔桥跨径不小于110m，浅滩区不小于50m。承台顶埋入海床。2.建设条件深中通道优化设计深中通道优化设计1.概况2.建设条件3.伶仃洋大桥4.非通航孔桥梁500+1666+500m三跨全漂浮体系，矢跨比1/9.65，边中跨比0.35主缆间距42.1m4.伶仃洋大桥4.1 桥跨布置在主塔处设横向抗风支座、纵向限位阻尼过渡墩处设置竖向支座、横向抗风支座4.伶仃洋大桥4.2 结构体系和约束系统4m、5m梁高u专题单位：长安大学、西南交通大学、湖南大学、同济大学4.伶仃洋大桥4.3 抗风性能u抗风优化研究内容上、下稳定板高度及透风率风嘴、导流板形状及长度护栏透风率、位置梁底检查车轨道位置及高度风嘴形状颤振检验风速Vcr=83.5m/s长安长安大学大学湖南湖南大学大学西南西南交大交大同济同济大学大学主梁节主梁节段模型段模型85.186.584.6全桥全桥气气弹模型弹模型88.788.11梁宽49.7m，梁高4m标准梁段长12.8m，实腹式横隔板间距3.2m桥面板重车道处厚18mm，其余厚16mm普通横隔板分上下板，上板厚14mm，下板厚10mmU肋与顶板焊接采用双侧熔透焊接技术4.伶仃洋大桥4.4 主梁u主梁构造4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩方案征集优胜方案4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩方案征集优胜方案中国梦，中国心 钻石切割宝瓶型索塔 主桥整幅钢箱梁 空间主缆 引桥钻石型独柱墩投标方案4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩初步设计送审推荐方案4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩初步设计送审推荐方案初步设计送审比较方案吊索若采用平行钢丝索夹需特殊设计对于在空间缆索体系，平行钢丝销接式索夹特殊设计。双向转动机构式销接索夹双向转动机构式销接索夹 关节轴承式销接索夹关节轴承式销接索夹 绕缆可转式销接索夹绕缆可转式销接索夹 空间缆推荐采用钢丝绳吊索，缆端采用骑跨索夹，梁端设置承压式锚固构造，并采用球形垫板和锚圈。4.6 缆索系统4.伶仃洋大桥4.6 缆索系统4.伶仃洋大桥主索鞍散索鞍主索鞍：塔顶ip点、中跨处索鞍点和边跨处索鞍点三点确定唯一平面，设置主索鞍鞍槽位于此平面，通过两侧加劲的不对称，使得鞍座底部水平以有利于顶推预偏施工空间缆的索鞍需特殊设计4.6 缆索系统4.伶仃洋大桥空间缆的钢箱梁架设是关键点主梁吊装方案方案一：方案一：主缆横向无顶撑主缆横向无顶撑，从塔向从塔向跨中吊跨中吊装主梁装主梁，吊索转角最大，吊索转角最大11方案二：方案二：主缆横向有顶撑主缆横向有顶撑，从跨中向塔从跨中向塔吊吊装主梁装主梁，吊索转角最大，吊索转角最大3，推荐。，推荐。4.伶仃洋大桥初步设计报部推荐方案初步设计报部推荐方案索塔采用门式造型塔柱均采用八角形截面索塔横梁采用蝴蝶结造型塔顶设不锈钢鞍罩及平台4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩u施工图方案塔高270m，塔截面由8m12m渐变到13m16m，上塔柱壁厚1.6m，下塔柱壁厚2.02.2m，索塔均采用C55混凝土基础采用56根桩径D3.0m钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计。西塔桩长5087m，东塔桩长108136mm。圆形承台91.9m36.0m，厚8m4.伶仃洋大桥4.5 索塔及过渡墩u索塔4.6 缆索系统 缆索系统包括主缆、吊索（普通吊索、加强吊索、限位拉索）、索夹、主索鞍（东、西主索鞍）、散索鞍（东、西散索鞍）以及附属工程（主缆检修道、缆套）等内容。u缆索系统4.伶仃洋大桥4.6 缆索系统u主缆4.伶仃洋大桥项目项目单位单位边跨边跨中跨中跨钢丝公称抗拉强度MPa2060钢丝公称直径mm6.00单股丝数丝127单缆股数股199单缆净面积cm27145.8空隙率索夹内%18索夹外%20缆径索夹内mm1053索夹外mm1066首次采用直径首次采用直径6mm,2060MPa6mm,2060MPa高强钢丝，提高强钢丝，提高主缆架设速度和效率，降低主缆自重和造价。高主缆架设速度和效率，降低主缆自重和造价。4.6 缆索系统u吊索/拉索4.伶仃洋大桥 普通吊索采用两根直径为68mm，1770Mpa镀锌钢丝绳。加强吊索采用三根直径为88mm，1870Mpa镀锌钢丝绳。限位拉索采用三根规格为499-7的平行钢丝拉索，抗拉强度为1670Mpa。索夹首次增设备用索槽，方便吊索更换。索夹首次增设备用索槽，方便吊索更换。4.6 缆索系统 主索鞍为常规设计，鞍槽只有竖弯，而没有平弯。鞍体仍采用铸焊结合的结构形式，鞍槽用铸钢铸造（采用ZG340-550），底座由钢板焊成。铸造部分采用强度ZG340-550材质，可减小索鞍尺寸和吊装重量。主索鞍总成单件重309298kg,全桥共4件重1237192kg。u主索鞍4.伶仃洋大桥4.6 缆索系统u散索鞍4.伶仃洋大桥散索鞍采用摆轴式结构设计。鞍体采用铸焊结合结构，鞍槽用铸钢铸造鞍体由钢板焊成。为了进一步减小索鞍尺寸规模，铸造部分采用强度更高的ZG340-550材质。散索鞍总成单件重量223839kg，全桥共4件重895358kg。散索鞍大吊装重量约为161吨。4.6 缆索系统防护系统形式：Z型钢丝+缠包带+干空气。干空气与全桥除湿系统连通。u主缆防护系统4.伶仃洋大桥4.6 缆索系统除湿系统布置图u除湿系统4.伶仃洋大桥u锚碇总体主缆入射角为13.578，主缆中心线的水平角36，散索鞍I.P.点标高为48.6m。锚体高度：51.5m，顺向宽：83.84m，横向宽：83m，前锚室壁厚1m。基础采用直径65m8字形基础，墙厚1.5m，东锚碇基础高42m，西锚碇基础高41m，内衬1.5m/2.5m/3m，墙脚进入中风化不小于5m。4.伶仃洋大桥4.6 锚碇东锚碇立面西锚碇立面锚碇平面u锚体锚体采用切面外形锚体总长：81.2m宽度：82.1m高度：51.5m入射角：13.9294.伶仃洋大桥4.6 锚碇水中锚碇结构型式 主要以预制沉箱、沉井、地连墙结构为主。明石大桥锚碇地连墙基础Izmit大桥锚碇地连墙基础泰州大桥索塔基础大带桥锚碇基础4.伶仃洋大