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原文传递杭州湾跨海大桥关键技术研究与实施

论文题名：	杭州湾跨海大桥关键技术研究与实施
关键词：	跨海大桥;工程测量;钢管桩基础;耐久性;裂缝控制;整体预制;行车安全
摘要：	杭州湾跨海大桥为目前世界上最长的跨海湾大桥。杭州湾是世界三大强潮海湾之一，其水文、地质、气象等建设条件复杂。本文基于交通部科技计划项目(2003-319-H01-010，杭州湾跨海大桥工程关键技术研究)，对杭州湾跨海大桥的总体方案、工程测量、钢管桩基础、海工混凝土耐久性等关键技术进行研究。杭州湾大桥工程的主要特点是：施工环境恶劣，工程规模浩大，有效作业时间很短。为此，提出了工厂化、大型化和机械化的总体设计原则。在此原则的指导下，工程前期进行了现场打桩实验，大型水上运架设备和陆上特重型运梁设备实施性方案的研究，在这些研究和试验的基础上确定出大桥海上工程总体方案。为解决跨海长桥特有的施工测量问题，建立了连续运行的GPS工程参考站系统以及大桥工程独立的54工程65m高程坐标系，保证了实时平面和高程定位精度，确保施工放样的正确。提出了过渡曲面高程拟合法，并结合采用海洋环境下，长距离连续多跨精密三角高程测量，使跨海大桥GPS拟合高程的测量精度优于3cm。海上引桥下部结构采用大直径、螺旋焊缝超长钢管桩基础，在工厂进行整桩制造。钢管桩采用高性能熔融结合环氧粉末涂料全长涂装，并辅以以牺牲阳极的阴极保护防腐蚀方案；分析表明，阴极保护系统在其有效使用寿命内，始终能对钢管桩表面各处起到有效保护。桩基施工使用船载GPS沉桩定位系统，在连续运行的GPS工程参考站系统的支持下，进行海上沉桩定位。钢管桩工程在设计、制造、涂装、阴极保护和海上沉桩等方面采用了一系列新材料、新工艺和新设备，在实践中编制和完善了海上桩基施工技术规范和验收评定标准。针对杭州湾大桥工程的特点，提出了基于抗氯离子渗透性能进行海工混凝土配合比设计的耐久性设计理念，通过实验确定出其最优配合比。海上引桥上部结构采用跨度70m先简支、后连续的预应力混凝土箱梁，采用整体预制、大型运架一体船架设的方案；对海上70m箱梁进行了线形影响因素分析。通过对不同季节结构水化热温度场的研究，在实验和理论分析的基础上，提出选择水化热低、抗裂性好的混凝土配合比；根据环境温度进行混凝土施工和养护以及在混凝土降温阶段适时进行初张拉等措施来防止混凝土发生早期裂纹。其中在混凝土低强时，采用初张拉部分索预防混凝土早期裂纹，是杭州湾大桥工程的一项创新。通过不断地试验和改进，完善和发展了重型箱梁陆上搬运技术，大幅度降低了MGB滑板的损耗；海上架梁采用自行研制的运架一体起重船，具有自航能力，适应杭州湾海况，船体始终保持正浮状态，吃水较浅，有利于精确对位、浅水区作业和施工安全。大吨位70m预应力混凝土箱梁整体预制和强潮海域海上运输、架设技术已获得国家发明专利和部级工法。南岸滩涂区引桥上部结构采用跨度50m先简支、后连续的预应力混凝土箱梁，采用整孔预制、梁上运梁和架桥机架设的施工方案。通过选用合理的运输体系和最大限度地分配运梁车荷载，大幅度降低了加固主体结构的工程量。南岸滩涂区引桥上部结构架梁方案其综合技术达到了国际领先水平，已获省级工法。全桥采用大比例添加矿物参合料和低水胶比的海工耐久混凝土，通过一系列构造措施并严格控制施工质量来保证结构的耐久性满足要求。设置了预埋式耐久性监测系统，在实验室模拟现场环境进行了防腐蚀加速试验并在海上建立了长期暴露站。根据对杭州湾气象资料的调研和理论分析结果，在桥塔附近、航道桥区段和高墩区按不同情况设置了局部风障，提高了大桥的桥面行车安全控制风速。杭州湾跨海大桥是我国首批建造的跨海长桥，本文的研究成果为我国乃至世界跨海长桥建设提供了成功的范例。
作者：	吕忠达
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	周绪红
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文