港珠澳大橋主體工程橋梁設計方案及創(chuàng)新(劉明虎-橋梁建設技術交流會20130924)

歡迎蒞臨港珠澳大橋主體工程橋梁設計方案及創(chuàng)新劉明虎2013年09月24日·珠海港珠澳大橋的責任和使命“一國兩制”條件下跨越粵港澳三地、國內外具有空前影響力的跨海通道工程。以之為平臺，建立推動工程技術創(chuàng)新的激勵機制，把跨海通道技術創(chuàng)新貫穿工程建設的全過程，形成具有領先地位的創(chuàng)新性技術，促進我國工程建設全面發(fā)展，為后續(xù)特大型跨海通道工程建設提供范本。實現(xiàn)交通行業(yè)上的突破，成為交通建設工程的典范，促進我國交通建設科技發(fā)展水平。是中國交通建設史上規(guī)模最大、技術最復雜、標準最高的工程，其創(chuàng)新建設理念將引領中國橋梁及交通建設領域的工業(yè)化革命，是中國邁向橋梁強國的里程碑項目。它無疑是中國交通人的驕傲與夢想。橋梁強國之路的內涵改革開放以來特別是近十年來，我國橋梁建設取得了舉世矚目的發(fā)展成就。當前，新一輪跨江、跨海橋梁建設高潮正在展開，不少地方對大型橋梁建設情有獨鐘，如何把握穩(wěn)中求進總基調，促進我國橋梁建設科學發(fā)展、安全發(fā)展，已成為橋梁工程界和廣大橋梁工作者關注和思考的重要課題?，F(xiàn)階段，我國只能說是一個橋梁大國，還不是真正的橋梁強國：“之最”和“第一”是成績，但不代表是強國堅決走出盲目追求“之最”和“第一”的誤區(qū)：讓橋梁建設回歸到“安全性、經(jīng)濟性、耐久性和建筑藝術美”的追求上來拋棄空洞口號，把質量、安全和耐久性作為基本目標加強基礎性研究和工程技術人才培養(yǎng)：“工程品質主導建設任務”，加強在新技術、新結構、新材料、新工藝的研究和成果應用推廣，項目管理創(chuàng)新不斷提高橋梁養(yǎng)護科學化水平2012年2月，中國網(wǎng)中國交通專欄（馮正霖）橋梁強國之路的內涵二十年來，我國已成為世界上大跨徑橋梁發(fā)展最快的國家之一，取得了巨大進步必需清醒認識到，與國際領先水平相比：在結構體系、構造型式、分析方法、計算手段等方面仍在追趕在工程材料、施工裝備、施工工藝、施工經(jīng)驗等方面尚存差距在質量控制、安全管理、監(jiān)測檢測、養(yǎng)護維修等方面還有不足這些都是我們必須面對的挑戰(zhàn)，也是橋梁大國邁向橋梁強國必須攻克的難關

《鄂東長江公路大橋工程序言》（周海濤）橋梁強國之路的內涵項目本身的技術含量：理論、材料、結構體系、構造、性價比、…工業(yè)化水平（品質及耐久性的保障）：行成橋梁產業(yè)；施工由建造變制造，工業(yè)化生產形成專業(yè)化、實力強的橋梁產業(yè)：材料、裝備、工藝、軟件、設備…中國橋梁強國之夢的實現(xiàn)在很大程度上將取決于橋梁產業(yè)（包括設計公司和施工產業(yè)）研發(fā)技術中心的水平和自主創(chuàng)造能力。港珠澳大橋建設的工業(yè)化水平相對來說達到了空前的高度。按四化理念建成以后就標志著我們國家邁進了橋梁建設強國的門檻。

《中國橋梁產業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展之路》（項海帆）主要技術標準應同時滿足三地標準——“就高不就低”原則公路等級：高速公路設計速度：100km/h行車道數(shù)：雙向六車道設計使用壽命：120年建筑限界：橋面標準寬度33.1m，凈高5.1m設計汽車荷載：按汽車-Ⅰ提高25%用于設計計算。按香港《UnitedKingdomHighwaysAgency’sDepartmentalStandardBD37/01》汽車荷載進行計算復核抗風設計標準：運營階段設計重現(xiàn)期120年，施工期重現(xiàn)期30年地震設防標準：地震基本烈度為VII度，采用如下的抗震設防標準（重現(xiàn)期）：

工作狀態(tài)：120年

極限狀態(tài)：通航孔橋1200年、非通航孔橋600年

結構完整性狀態(tài)：2400年自然建設條件特點和要求近海離岸跨海通道工程氣象條件惡劣，臺風多，風力大，高溫高濕水文條件復雜，水動力條件差，行洪、納潮、防淤要求嚴海上航線密集，船多而雜，船行密度大；船撞作用機場航空限高影響環(huán)保要求高且穿越白海豚保護區(qū)地震設防水準高地質條件變化大

重要管線穿越橋區(qū)大橋設計思想和理念是依據(jù)大橋建設條件和大橋建設目標和需求提出來的，也服務于大橋建設條件和建設需求。提出了設計思想，也是大橋的建設理念，即“大型化、工廠化、標準化、裝配化”。建設理念和總體方針非通航孔橋梁采用埋床法全預制墩臺，對鋼管復合樁的定位精度、墩臺預制和安裝的要求很高大型全預制墩身的起吊、安裝、連接技術超大尺度箱梁的制作、運輸和安裝。鋼橋面板耐疲勞、長壽命技術基于120年設計使用壽命目標的結構耐久性設計保障技術鋼橋面鋪裝，這是一個困擾我國鋼橋發(fā)展很久的難題，一定要解決……橋梁工程面臨的技術難題橋梁工程設計方案海中橋梁勘察設計標段劃分情況江海直達船航道橋青州航道橋深水區(qū)非通航孔橋主體工程——橋梁工程九洲航道橋淺水區(qū)非通航孔橋港珠澳大橋主體工程橋梁工程二、青州航道橋青州航道橋設計橋跨布置橋跨布置：110+236+458+236+110=1150m主梁采用扁平流線形的整體式正交異性橋面板鋼箱梁索塔采用橫向H形框架，索塔高度與主跨之比=0.246標準索距15m；斜拉索采用扇形式布置，空間雙索面，在兩側錨固青州航道橋設計鋼箱梁橫斷面及構造鋼箱梁為扁平流線形整體單箱三室箱室斷面；梁高4.5m，不計檢修道風嘴頂面33.8m，全寬41.8m除邊跨跨中70m范圍內頂板、底板、斜底板及其加勁采用Q420qD材質外，其余均為Q345qD青州航道橋設計鋼箱梁橫斷面及構造橫隔板間距7.5m，中間包含2道橫肋板，橫肋板間距2.5m斜拉索錨固采用鋼錨箱結構箱外設置檢查車，箱內設置2臺順橋向全自動小車，各部設置有人孔通道，能實現(xiàn)鋼箱梁所有部位的“可達、可檢、可維修”青州航道橋設計橫隔板橫肋板青州航道橋設計索塔采用H橋塔，塔身高163m；其中上塔柱高56.35m，中塔柱高66.65m，下塔柱高40m塔柱為鋼筋混凝土構件，下橫梁為全預應力混凝土構件，上橫梁采用鋼結構“中國結”造型塔上錨固為鋼錨箱方案，采用耐候鋼塔柱及下橫梁采用現(xiàn)澆施工結形撐采用中國結造型,高50.15m。由上至下分為T1、J1、J2、J3、T2五種節(jié)段。其中，T1、T2分別為塔柱與結形撐之間的上、下連接段。采用鋼結構箱型橫斷面，寬度（順）為4m，高度漸變?yōu)?.60m～4.20m。橫斷面帶有矩形內凹倒角，尺寸為0.5m×0.5m。結形撐采用帶切角的矩形斷面，鋼結構，

采用Q345qD。分節(jié)段制造安裝，節(jié)段間栓接。最大吊重約249t?？傆娩摿考s1570t青州航道橋設計結形撐索塔承臺及基礎

索塔承臺平面呈啞鈴形，由2個分離的D36.5m的圓形承臺通過系梁連接而成。整個承臺平面輪廓尺寸橫橋向為83.75m、縱橋向為36.5m，系梁寬15m。承臺厚度方向可分為兩級，一級承臺厚度為5m，二級承臺厚度為4m。承臺采用有底鋼套箱施工，封底混凝土厚度為2m。青州航道橋設計鋼管復合樁基礎

每個承臺下采用38根D2.5m/D2.15m鋼管復合樁，梅花形布置，按支承樁設計左、右承臺設計成不等樁長，樁底嵌入中風化巖深度不小于1.5D；樁長約為103～137m鋼管內徑2450mm，鋼管壁厚分2類：上部壁厚25mm，下部約2m范圍壁厚36mm樁身配置普通鋼筋青州航道橋設計輔助墩、過渡墩墩身及基礎墩身采用預制節(jié)段拼裝矩形空心墩身，與非通航孔橋墩形一致輔助墩、過渡墩墩身高度分別為37.6m、35.4m，其中0.5m伸入承臺墩身截面外側尺寸為15m（橫）×5.5m（順墩身單節(jié)最大吊重約2533t承臺平面呈八邊形，橫橋向為39.5m、縱橋向為27.4m；厚度方向分為兩級，一級厚度為3.5m，二級厚度為2.m樁基采用20根2.5～2.15m變截面鋼管復合樁青州航道橋設計斜拉索兩端錨固青州航道橋設計索塔鋼錨箱最大吊重12.4t索塔施工流程塔柱采用爬模節(jié)段現(xiàn)澆施工，下橫梁采用搭設支架現(xiàn)澆施工。塔柱間設置臨時支撐；鋼結形撐采用分節(jié)段工廠制造、現(xiàn)場吊裝施工。青州航道橋設計上部結構施工流程無索區(qū)邊跨采用大節(jié)段整體吊裝，其余部分采用小節(jié)段橋面吊機懸臂拼裝法施工。類似規(guī)模及結構的橋梁施工在國內具有豐富經(jīng)驗，施工方法均為成熟工藝。本橋取消塔旁支架和施工期間的臨時墩，代之以臨時抗風索。最大雙懸臂長度195m最大單懸臂長度225.2m青州航道橋設計江海直達船航道橋設計橋跨布置江海直達船航道橋設計①橋型：三塔斜拉橋——中央單索面、鋼箱梁、鋼塔②橋跨布置：六跨——110+129+258+258+129+110=994m

索塔江海直達船航道橋設計①索塔造型：海豚、風帆形；②塔身形式：全鋼結構-Q345qD；高約109m，塔底尺寸9m×9m

江海直達船航道橋設計主塔柱副塔柱聯(lián)系桿江海直達船航道橋設計主塔柱斷面副塔柱斷面聯(lián)系桿斷面三角撐斷面熱軋H型鋼各部件斷面

江海直達船航道橋設計塔底錨固構造確定方案——螺栓錨固（無粘結）方式：形式簡潔、受力明確、技術成熟74根Φ130mm螺桿/每個塔螺桿九洲航道橋設計橋跨布置為：（85+127.5+268+127.5+85)m=693m通航凈空：210m×40m九洲航道橋總體布置圖85127.5127.585268693通航凈空210×40m九洲航道橋設計主梁標準斷面隔板斷面主梁采用雙開口鋼箱結合混凝土橋面板的整幅斷面形式，兩片主梁間通過箱形斷面的大橫梁連接。鋼箱梁：頂寬12.80m

底寬11.52m

梁高4.485m

標準節(jié)段長12.5m

材質Q345qD橫隔系統(tǒng)：箱型橫梁間距12.5m橫隔板間距4.25m

框架式橫肋板4.25m加勁肋：板式加勁肋剪力釘：圓頭焊釘，集束式布置橋面板：厚0.26m，支點處0.5m

懸臂長度3.50m箱形橫梁：高3.94~3.96m

寬4.0m九洲航道橋設計主塔鋼塔柱混凝土塔柱為避免浪濺區(qū)水位變動對鋼塔柱的腐蝕，底節(jié)采用混凝土結構。九洲航道橋設計造型：風帆塔頂高程：+120m塔高：114.7m塔底高程：+5.3m材料：鋼—砼混合結構

立柱：塔頂局部Q345

其余區(qū)段Q370

混凝土C60

曲臂：Q345混凝土塔柱高：13.7m

鋼—混結合段：2.0m

鋼塔柱：99.0m九洲航道橋設計塔梁固結區(qū)，主塔順橋向壁板同時作為主梁腹板，與兩側腹板對齊。主塔橫橋向壁板同時作為主梁隔板，與主梁箱內隔板對齊。塔梁固結構造示意主塔施工時，主梁0#段和固結區(qū)塔柱作為一個吊裝節(jié)段，先行安裝。待主塔施工完成后，再在0#段主梁兩端拼裝其余主梁節(jié)段。塔梁固結區(qū)九洲航道橋設計主塔鋼—混結合段鋼—混結合段構造示意圖端板承壓高強螺桿抗彎剪力釘九洲航道橋設計深水區(qū)非通航孔橋(1)橋跨布置接島橋結合部非通航孔橋采用5×110m=660m五跨連續(xù)梁橋。接江海直達船航道橋采用5×110m＝550m五跨變寬連續(xù)梁橋。接淺水區(qū)非通航孔橋采用4×110m四跨連續(xù)梁橋。其余采用6×110m＝660m六跨連續(xù)梁橋。(2)結構體系采用減隔震支座作為約束體系的鋼箱連續(xù)梁橋。深水區(qū)非通航孔橋等寬段標準橫斷面等寬段鋼箱梁梁寬33.1m，底板寬15m。鋼箱梁梁高4.5m，梁高與跨徑比值為1/24.4。采用大懸臂單箱雙室結構，懸臂長度5.675m，根部高度1.45m，端部高度0.5m。鋼箱梁內部橫隔板標準間距10m，橫隔板之間設三道橫肋，橫肋間距2.5m。(3)上部結構——構造設計深水區(qū)非通航孔橋變寬段整箱變寬橫斷面變寬段分離箱變寬橫斷面變寬段鋼箱梁通過四跨（440m）梁寬由33.1m變化為38.8m（三次拋物線），采用整箱變寬+分離線變寬的結構形式。鋼箱梁梁高4.5m，梁高與跨徑比值為1/24.4。(3)上部結構——構造設計深水區(qū)非通航孔橋為減少現(xiàn)場焊接工作量，加快施工進度，主梁架設采用大節(jié)段整孔逐跨吊裝方案。最大控制吊裝重量為：2750噸。(3)上部結構——施工方案深水區(qū)非通航孔橋立面平面低墩區(qū)基礎每個承臺設6根鋼管復合樁，橫向三排，樁徑2m。承臺為六邊形，邊緣順橋向寬為10.3m，中心順橋向寬11.1m，橫橋向長14.8m，高4.5m。高墩區(qū)及變寬段基礎設6根鋼管復合樁，橫向三排，樁徑2.2m。承臺為六邊形，邊緣順橋向寬為11.2m，中心順橋向寬12m，橫橋向長16m，高5m。下節(jié)段墩身及承臺整體最大吊裝重量2850噸。承臺復合樁連接件(4)下部結構——構造設計深水區(qū)非通航孔橋支座支座具有常規(guī)使用和減隔震功能，同時還具備在罕遇地震作用下防落梁功能；支座設計壽命為60年。等寬段高墩區(qū)采用高阻尼支座，等寬低墩區(qū)采用鉛芯橡膠支座及雙曲面球型減隔震支座，變寬段采用雙曲面球形減隔震支座。進行分區(qū)段設計。調頻質量阻尼器(TMD)為了抑制鋼箱梁渦激共振，在每聯(lián)的次邊跨跨中均布置4個TMD，每聯(lián)共8個。TMD的阻尼比在為10%左右，安裝TMD后，主梁結構的等效阻尼比大于1.0%。伸縮縫采用多向變位梳形板橋梁伸縮裝置，分為480型、560型、720型三種型號。(5)附屬結構深水區(qū)非通航孔橋淺水區(qū)非通航孔橋總體布置

85m連續(xù)組合梁分幅方案，5～6孔一聯(lián)，全長5.44km。橋面總寬33.1m，兩幅主梁中心距16.8m，橋梁中心線處梁縫寬0.5m，單幅橋面寬16.30m，橋面橫坡2.5％。淺水區(qū)非通航孔橋橫斷面布置淺水區(qū)非通航孔橋梁高：4.3m梁寬：16.30m懸臂：3.50m鋼主梁：頂寬9.30m

低寬6.70m

設一道縱梁橫隔系統(tǒng)：桁架式橫隔板和框架式橫肋板交替布置，間距2.0m淺水區(qū)非通航孔橋

混凝土橋面板采用C60高性能混凝土，寬16.3m，橫橋向跨中部分厚26cm，鋼梁腹板頂處厚50cm，懸臂板端部厚22cm，其間均以梗脅過渡。橋面板橫橋向整體化、縱橋向分塊預制，在鋼梁腹板頂間斷開孔。橋面板分塊示意圖淺水區(qū)非通航孔橋橋面板—橫向采用部分預應力體系，5-Φs15.2，間距50cm。墩頂負彎矩區(qū)適當布置縱向預應力鋼絞線，7-Φs15.2。

—控裂設計a)均布式

b）集束式剪力釘：集束式釘群布置直徑22mm

高250mm

縱向間距126mm

橫向間距125mm

釘群間距1000mm鋼筋混凝土構件，局部采用高配筋率防腐蝕鋼筋施加適量預應力，改善受力性能，提高安全儲備混凝土外摻劑淺水區(qū)非通航孔橋橋梁技術創(chuàng)新地標性橋梁建筑設計大直徑鋼管復合樁研究及應用埋床法全預制墩臺設計與施工技術全預制墩身設計、安裝和連接技術及Φ75mm預應力螺紋粗鋼筋研發(fā)鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術鋼箱梁制造關鍵工藝及技術創(chuàng)新（另題介紹）鋼塔整體制造與安裝技術抗拉強度1860MPa斜拉索研發(fā)與應用全自動、全覆蓋的運營管養(yǎng)裝備技術基于120年設計使用壽命目標的結構耐久性設計技術減隔震設計技術(橋梁抗震設計和性能優(yōu)化)鋼箱連續(xù)梁渦激共振抑制技術鋼橋面鋪裝加速加載試驗研究青州航道橋基于全橋靜動力性能最優(yōu)的約束體系設計其他橋梁技術創(chuàng)新項目建設目標所需行業(yè)管理發(fā)展使然項目總體景觀設計理念地標性橋梁建筑設計景觀文化內涵橋梁元素特征視點分析（1）中西合璧的地域文化（2）粵港文化融合（3）古今文化交融地標性橋梁建筑設計地標性的景觀設計地標性的景觀設計地標性的景觀設計地標性橋梁建筑設計地標性橋梁建筑設計地標性橋梁建筑設計

大直徑復合樁研究與應用在廣泛吸收國內外跨海橋梁基礎建設的經(jīng)驗基礎上，通過對打入樁、鉆孔灌注樁和鋼管復合樁綜合比選，最終確定采用鋼管復合樁。基礎采用變直徑鋼管復合樁，鋼管與鋼筋混凝土共同組成樁基礎結構主體。整個樁身由兩部分組成：有鋼管段、無鋼管段。有鋼管段的長度根據(jù)地質條件、結構受力和剛度、沉樁能力、施工期承載等綜合確定。復合樁鋼管內徑2450/2150/1950mm，樁尖約2m范圍壁厚為36mm，其余壁厚為25mm。在頂部一定區(qū)段鋼管內壁設置多道剪力環(huán)。復合樁混凝土強度等級采用水下C35，樁身根據(jù)受力配置鋼筋。

大直徑復合樁研究與應用雖然鋼管復合樁以其優(yōu)越的力學性能越來越受到工程界的重視和青睞，但目前國內外對于鋼管復合樁復合結構的受力機理、協(xié)同工作性能以及設計計算理論還不完善，缺乏系統(tǒng)理論研究。工程上常常只是把鋼管作為鉆孔樁的臨時護筒，設計時未將鋼管與核心混凝土作為復合體加以共同考慮。目前鋼管復合樁計算理論和設計方法的研究大大落后于工程應用。一方面，實際工程中經(jīng)常出現(xiàn)因樁基沉降過大等引起的工程事故，另一方面也暴露出樁基設計中存在著保守的趨勢和現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)狀的原因是樁周介質性狀的復雜性，同時鋼管和混凝土樁體之間的受力分析相對困難，導致現(xiàn)在對大直徑鋼管混凝土復合樁的荷載傳遞機理、變形規(guī)律等還未完全研究清楚。鑒于此，對鋼管復合樁的變形分析、承載力計算理論以及樁的合理構造形式等方面開展了系統(tǒng)的理論分析和試驗研究（制作了14個各種設計條件下的對比試件，開展模型試驗），在充分了解其承載特性和受力機理的基礎上，獲取了大直徑鋼管復合樁的各項設計參數(shù)，提出了鋼管復合樁豎向和水平承載能力計算方法，并將研究成果應用于設計。

大直徑復合樁研究與應用在現(xiàn)場調查和測試試驗基礎上，針對鋼管復合樁的管內剪力環(huán)加固，泥皮、防腐層削弱等效應，通過鋼管復合樁壓剪彎和推出試驗，首次開展了在壓-彎-剪復雜荷載作用下14根、16次的有/無鋼管、有/無剪力環(huán)、有/無泥皮、有/無防腐涂層不同組合的鋼管復合樁承載能力和變形特性的系統(tǒng)試驗。在此基礎上，采用極限平衡理論和全過程分析法，研究了有/無鋼管、有/無剪力環(huán)、有/無泥皮、有/無防腐涂層的鋼管復合樁在彈性狀態(tài)、彈塑性階段、極限狀態(tài)下的組合強度、換算剛度、聯(lián)結性能等重要指標和相關參數(shù)，揭示在多工況下鋼管復合樁的承載能力和變形特征的發(fā)展變化規(guī)律。研究成果不僅對于大橋工程建設具有重要的指導意義，而且對于完善鋼管混凝土樁基設計計算理論、優(yōu)化施工工藝、拓展應用范圍、為相關規(guī)范的修訂和完善提供技術支持等具有重要的現(xiàn)實意義和直接的應用價值。

大直徑復合樁研究與應用

大直徑復合樁研究與應用

大直徑復合樁研究與應用

大直徑復合樁研究與應用

大直徑復合樁研究與應用

大直徑復合樁研究與應用預制承臺及首節(jié)墩身的構造設計

埋床法全預制墩臺設計與施工技術非通航孔橋鋼管底沒有進入全風化層時，鋼管復合樁豎向傾斜不大于1/400；若鋼管底進入全風化時，鋼管復合樁豎向傾斜不大于1/320；鋼管復合樁中心平面位置允許絕對誤差小于150mm，各樁之間允許相對誤差小于50mm。

采用整體式導向架、液壓振動錘同時振沉，確保其精度。根據(jù)埋置式預制承臺的模型試驗成果，可以達到以上精度的要求。鋼管復合樁精度控制

埋床法全預制墩臺設計與施工技術預制承臺與鋼管復合樁連接施工流程（一）步驟一：鋼管插打完畢后采用三維激光掃描系統(tǒng)測量樁頂平面坐標和傾斜度參數(shù)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)調整承臺中心與墩身中心及傾斜度等幾何關系，采用調整后的幾何參數(shù)在復合樁施工期間進行承臺墩身預制，同時制作鋼套箱、懸掛系統(tǒng)及吊具等；步驟二~四：承臺及墩身預制完畢后，分塊安裝鋼套箱、支撐系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)及吊具。

埋床法全預制墩臺設計與施工技術施工方案及工藝設計

埋床法全預制墩臺設計與施工技術預制承臺與鋼管復合樁連接施工流程（二）步驟五~六：吊裝預制承臺，將懸掛系統(tǒng)擱置在4根鋼管復合樁樁帽上；利用樁帽頂部調位裝置調整承臺及墩身的平面位置及垂直度；步驟八：利用膠囊止水（膠囊的止水能力應不小于16m水深），抽水后灌注速凝砂漿，焊接承臺與鋼管復合樁連接件；步驟九~十：澆注軸線處兩個預留孔混凝土；拆除懸掛系統(tǒng)完成體系轉換，澆注其余四個預留孔混凝土；步驟十一：鋼套箱內部充水，拆除鋼套箱，完成預制承臺與鋼管復合樁的連接。施工方案及工藝設計在“四化”方針的指導下，包括通航孔橋橋墩在內的全橋橋墩均采用工廠預制、現(xiàn)場安裝。受制于預制、吊裝能力，墩身劃分為2～3節(jié)，并通過預應力筋進行連接。墩身接縫采用干接縫，設置匹配的凹凸剪力鍵，接縫處涂抹滿足技術要求的環(huán)氧樹脂。經(jīng)技術經(jīng)濟綜合比較，并重點考慮施工的可操作性、120年壽命保證的可靠性，預應力確定采用全螺紋粗鋼筋。由于受力所需及墩身斷面限值，粗鋼筋需直徑需達75mm。構造設計

全預制墩身設計、安裝和連接新技術預制墩身之間連接施工流程施工方案步驟一：下節(jié)段墩身承臺與鋼管復合樁連接施工；步驟二：浮吊起吊中節(jié)段墩身，擱置于臨時墊塊上，連接預應力粗鋼筋和塑鋼復合波紋管，接縫面噴涂環(huán)氧樹脂，取走墊塊下落墩身，張拉連接預應力粗鋼筋；步驟三：安裝上節(jié)段墩身；步驟四：28天后，補張預應力粗鋼筋至設計值；步驟五：實施真空輔助壓漿，澆注封錨混凝土。

全預制墩身設計、安裝和連接新技術大直徑高強螺紋鋼筋性能及研發(fā)

全預制墩身設計、安裝和連接新技術鑒于《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T20065-2006）最大規(guī)格僅50mm，為此，在廣泛調研國內外相關技術水平及市場情況基礎上，確定采用Φ75mm預應力螺紋粗鋼筋，屈服強度830MPa，抗拉強度1030MPa。要求采用精軋螺紋鋼筋或滾壓連續(xù)外螺紋粗鋼筋，均應符合《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T20065-2006）、《GuidelineforEuropeanTechnicalApprovalofPost-tensioningKitsforPrestressingofStructures》（ETA-0132002）、《HotRolledandHotRolledandProcessedHighTensileAlloySteelBarsforthePrestressingofConcrete》（BS4486）、《StandardSpecificationforUncoatedHigh-StrengthSteelBarsforPrestressingConcrete》（ASTMA722/A722M-07）等規(guī)定的尺寸、外形及技術性能要求。高強螺紋鋼筋的兩種型式：精軋、滾壓型式1、精軋螺紋鋼筋大直徑高強螺紋鋼筋性能及研發(fā)

目前國內精軋螺紋鋼筋最大直徑為50，國外DSI精軋螺紋鋼筋最大直徑為75。

鋼筋外形為熱軋無縱肋不連續(xù)螺紋

全預制墩身設計、安裝和連接新技術

2、滾壓螺紋鋼筋

目前國外freyssinet采用滾壓螺紋鋼筋，直徑系列較多，可按工程需要選用。

鋼筋外形為滾壓連續(xù)全螺紋

全預制墩身設計、安裝和連接新技術

國內成功開發(fā)了屈服強度達835MPa以上級別的

Φ７５直徑高強螺紋鋼筋錨固體系，其主要性能指標均優(yōu)于國內同類產品，達到國外同類產品要求。高強螺紋鋼筋采取滾壓方式

全預制墩身設計、安裝和連接新技術高強螺紋鋼筋生產工藝過程：校直圓整表面滾壓調質校直表面防腐檢驗抽樣超張拉主要力學性能：屈服強度≥835MPa，抗拉強度≥1035MPa公稱截面積：4418mm2抗拉強度（MPa）屈服強度（MPa）伸長率（%）備注１０３５８８０≥4／7Φ65

(A722/A722M-07預應力用高強鋼筋）１０８０９３０≥５Φ４０(ＪＩＳＧ３１０９－２００８ＰＣ鋼棒)１０３５８３５／８５５Φ７５（ＤＩＳ）1030830≥6Φ5０（GB/T20065-2006預應力混凝土用螺紋鋼筋）國內外現(xiàn)有預應力用高強螺紋鋼筋性能對比表

全預制墩身設計、安裝和連接新技術高強螺紋鋼筋錨固及連接設計

全預制墩身設計、安裝和連接新技術

通過止轉螺釘防止鋼筋松脫永久防護－－電隔離防護＋真空灌漿電隔離防護體系：

通過保持高強螺紋鋼筋錨固體系與墩身的絕緣防護電阻，可以滿足錨固體系的高壽命要求。

根據(jù)《BSEN1537：2000》要求，永久防護的絕緣電阻值為：R≥0.1MΩ

全預制墩身設計、安裝和連接新技術

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術在細節(jié)研究及疲勞驗算的基礎上，確定了鋼橋面板的細部構造：

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術小試件疲勞試驗驗證四個疲勞細節(jié)橫隔板上在U肋附近開槽處U肋對接（焊接與栓接）頂板與U肋焊縫橫隔板與U肋焊縫

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術橫隔板上在U肋附近開槽試件，U肋對接（焊接與栓接）試件，頂板與U肋焊縫試件的疲勞加載試驗結果表明，這些試件沒有發(fā)生疲勞破壞。據(jù)此可以判定，在正常的交通荷載作用下并確保合理養(yǎng)護時，港珠澳大橋以上試件對應疲勞細節(jié)能滿足抗疲勞性能要求，即在當前預計的交通流量條件下在設計壽命120年內不會發(fā)生疲勞破壞。橫隔板開槽U肋對接（焊接與栓接）頂板與U肋焊縫

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術開展大試件疲勞試驗，進一步直接驗證疲勞性能

鋼箱梁正交異性鋼橋面板抗疲勞構造細節(jié)設計技術

鋼塔整體制造與安裝技術吊重約2500t吊高約90m索塔制造技術塔身安裝流程

1860MPa斜拉索研發(fā)與應用江海直達船航道橋由于采用豎琴式布置的單索面，若采用1670MPa斜拉索，則規(guī)格超過《斜拉索熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》（GB/T18365-2001）的最大規(guī)格；若采用1770MPa斜拉索，則也要用到《大跨度斜拉橋平行鋼絲斜拉索》（JTT775-2010）的LPES7-547規(guī)格。為減輕斜拉索重量，減小索體直徑進而減小拉索阻風面積，在廣泛調研國內外相關技術水平及市場情況基礎上，確定通航孔橋采用抗拉強度1860MPa，相比1770Mpa斜拉索，重量減輕約6.5%，阻風面積減小約6.3%。采用直徑7mm標準強度1860MPa平行鋼絲索最大規(guī)格達7-511，國內最大成品索疲勞應力幅達250MPa鋼絲采用鋅-5%鋁混合稀土合金鍍層采用體內外阻尼器、氣動措施并用的綜合減振方案斜拉索耐久性技術改進措施1860MPa斜拉索研發(fā)與應用1860MPa斜拉索研發(fā)與應用國內已研發(fā)成功1860MPa斜拉索研發(fā)與應用盤條：寶鋼B90SiQL鋼絲制作鋅-鋁鍍層生產線長壽命改進：PE、錨具滲鋅防腐、錨口彎曲限值裝置、防水措施…7－511已完成試生產。國內最大規(guī)格已達7－649靜、動載試驗，水密性試驗等全自動、全覆蓋的運營管養(yǎng)裝備技術設計原則滿足維養(yǎng)人員對各重要部位的“可到達、可檢查、可維護、可持續(xù)性”，盡量做到易檢、易修……。對于可更換、需定期養(yǎng)護部件，提供足夠的操作空間、操作平臺。全自動、全覆蓋箱外檢查車主體采用7000型航空鋁合金（抗拉強度高，耐腐蝕性良好，而重量只有鋼的35%）。檢查車為全自動液壓控制，安全性好，具有直線行走、繞墩、跨越伸縮縫等功能，可對鋼箱梁外側進行全方位、全立體的檢測和維護。梁內檢查車的設計貫穿“以人為本”的設計理念。檢查車主體采用7000型航空鋁合金，內設照明、空調和工具箱等，具有重量輕、速度快、舒適性好的特點。伸縮縫處設有伸縮軌道，人孔的密封門為自動控制門，檢查車不需停頓，可順利通行。在有機玻璃防護罩形成的相對封閉的空間內，設有空調、供氧等人性化系統(tǒng)。全自動、全覆蓋的運營管養(yǎng)裝備技術索塔：在下塔柱、中塔柱內設置樓梯，上塔柱設置爬梯，中上塔柱設置升降梯通道。鋼結形撐內設置爬梯，設置通道與塔柱內部相通。在下橫梁頂板、塔柱與下橫梁節(jié)點處、橋面處塔柱均設有人孔通道。塔柱頂部設置了頂板，設有人孔，可達塔頂及結形撐頂部。在塔頂設置了預埋件，在結形撐頂設置了軌道，專項采購檢修維養(yǎng)設備，在通車前安裝并完成試運營。在運營期可實現(xiàn)對塔柱及結形撐外表的檢修維養(yǎng)工作。斜拉索及橋墩：在運營期根據(jù)需要購置附著式自動爬升機器人進行斜拉索表面狀態(tài)全方位檢查。在橋墩頂設置有檢修平臺，從檢查車和橋面進入墩頂，實施支座、伸縮縫及阻尼裝置的檢修和更換全自動、全覆蓋的運營管養(yǎng)裝備技術120年設計使用壽命保障技術總體保證策略設計合理的結構，受力不合理的結構必然不耐久采用有利于壽命的高性能材料選擇先進、能確保工程質量、提升工程品質的施工方法，具體而言就是“四化”。采用“四化”施工方法對工程品質而言是一個重大的保證。工程品質、工程質量都好必然會有很好的耐久性。采用提升或者保障耐久性的防護措施注重并改善利于耐久性的細節(jié)構造設計加強運營期管養(yǎng)、維護維修、更換等的考慮并制定有效措施120年設計使用壽命保障技術構件類別及壽命保障策略①在設計壽命內不可更換，也不能進行養(yǎng)護、維修，需采取措施保證120年設計壽命，如鋼管復合樁等；②在設計壽命內不可更換，可通過檢修、養(yǎng)護提高其壽命，如墩、梁、塔等；③在設計壽命內可更換，如斜拉索、支座、伸縮裝置等，設計中考慮構件壽命，在120年內進行更換，并預留更換工作條件。針對不同構件，需分別考慮耐久性措施和運營期維護措施等保證120年設計壽命。120年設計使用壽命保障技術混凝土結構耐久性設計明確構件設計使用壽命基本措施：橋梁上、下部結構采用“大型化、工廠化、標準化、裝配化”原則指導下的全預制裝配方案，把“建造”變?yōu)椤爸圃臁保源_保施工質量、精度及耐久性海工高性能混凝土原材料要求。以提高混凝土本身品質為根本出發(fā)點，確?；炷两Y構耐久性要求?；炷磷畲笏z比及膠凝材料用量最低強度等級氯離子擴散系數(shù)鋼筋保護層厚度裂縫寬度限制120年設計使用壽命保障技術附加措施：防腐鋼筋：預制構件采用高性能環(huán)氧鋼筋，現(xiàn)澆混凝土構件采用不銹鋼鋼筋硅烷浸漬：預制墩身內外表面，索塔、承臺外表面明確并從嚴規(guī)定材料的技術性能《港珠澳大橋主體工程混凝土結構耐久性設計指南》《港珠澳大橋主體工程混凝土耐久性質量控制技術規(guī)程》120年設計使用壽命保障技術混凝土結構耐久性設計鋼結構耐久性設計結構構造設計措施：從嚴控制應力指標；避免冷彎；提高構件疲勞性能等。結構制造細節(jié)要求與控制：比如每一個梁段的U肋增設了鋼密封板；優(yōu)化承臺墩身預留預埋件的設置方式，避免形成腐蝕通道等；矯形要求；焊縫；打磨處理；應力集中處理等。鋼箱梁及鋼索塔：梁（塔）內除濕+梁（塔）內外防腐涂裝鋼管復合樁的鋼管：涂層+陰極保護的聯(lián)合防護施工從嚴要求，梁段板件下料、單元件制作、小節(jié)段組裝、大節(jié)段拼裝以及涂裝等作業(yè)均需在工廠廠房內完成，禁止露天作業(yè)。施工的質量及耐久性得到了保證運營維護方面充分考慮了結構的可檢、可達、可修、可換、可控和可持續(xù)性；制定橋梁系統(tǒng)各部分全面檢查作業(yè)周期，檢修方案、檢修通道的綜合規(guī)劃、提出了檢修技術及檢修設備需求120年設計使用壽命保障技術①設置全自動、人性化的可達、可檢、可修、可強設施120年設計使用壽命保障技術對可檢性、可修性、可換性、可控性、可持續(xù)性的考慮②可更換性設計考慮：如采用易于更換的斜拉索錨固方案，可實現(xiàn)運營期拉索的更換施工；考慮支座更換的空間及作業(yè)構造；采用便于養(yǎng)護維修的性能優(yōu)良且在不中斷交通下可更換的伸縮縫。③可控性設計考慮：承臺防撞鋼套箱；阻尼器和氣動措施的拉索綜合減振措施；近塔區(qū)橋面風障；抗震阻尼器和減隔振支座等控制措施。④可持續(xù)性設計考慮：采用長壽命的索塔、鋼箱梁、拉索、鋼管復合樁、鋼支座等構件和防護涂層，大大減少了運營期維修和更換的次數(shù)，降低了維修和更換工作的資源、能源消耗和對環(huán)境的污染。大量采用鋼箱梁、鋼支座、鋼護欄等鋼構件，在拆除后可回收和重復利用。采用綠色工法施工方案，采用預制安裝工法。對本項目營運及維護策略初步方案的考慮減隔震設計技術設防標準高標準

性能與造價減隔震設計技術減隔震設計技術107類型滯回阻尼型摩擦阻尼型裝置名稱鉛芯疊層橡膠支座高阻尼疊層橡膠支座摩擦擺型支座材料天然橡膠+鉛芯高阻尼橡膠金屬摩擦材料滯回特性疊層橡膠+鉛芯的組合非線性特性高阻尼的非線性特性單擺原理+摩擦滯回特點使橋的固有周期延長，降低地震時水平力；鉛芯的高剛性，可以抑制由于交通及暴風引起的搖動；可以調整支座的阻尼特性，改變地震時的水平力分布比鋼制支座容易維護由于很高的阻尼特性，可以吸收地震時所產生的地震能量，降低上部結構的地震響應加速度，提高下部結構的抗震性能；具有很好的變形性能和耐久性比鋼制支座容易維護在地震不發(fā)生的作用下，其功能于普通型支座一致，可滿足橋梁的正常運行；當?shù)卣鸢l(fā)生以后，其抗剪裝置被間斷，支座起到減隔震作用；具有完備的減隔震性能及良好的耐久性能減隔震裝置的功能支座功能基本功能附加功能(震動)荷載傳遞功能吸收變形功能阻尼功能隔震功能控制功能豎向荷載水平荷載水平荷載轉角位移滯回阻尼粘性阻尼摩擦阻尼滑動型剪切變形型橋梁減隔振裝置減隔震設計技術108對象抗震性能1（彈性范圍）抗震性能2（基本彈性范圍）抗震性能3（允許塑性范圍）橋梁整體（基本原則）地震響應在彈性范圍內雖進入塑性但基動力響應可認為是基本彈性雖進入塑性但不致造成致命損傷減隔震裝置橡膠δD≦δD,a1δD≦δD,a2δD≦δD,a3鋼材σS≦σS,aσS≦σS,yσS≦σS,yRC橋墩鋼筋Mp≦MP,y1εS=εS,yMp≦MP,y2εS=3εS,yMp≦MP,u―混凝土――εC=εc,u樁基礎Mf≦Mf,y1Pt≧0σC≦σC,UPt≦Pt,aMf≦Mf,uPC≦Pc,a樁σS≦σS,y1σS≦σS,y2σS≦σS,U橋梁整體及構件的抗震性能驗算準則減隔震設計技術單墩擬靜力試驗減隔震設計技術1）不同隔震支座類型隔震效果的試驗研究針對高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座和摩擦擺隔震支座三種支座類型隔震橋梁在地震作用下的動力性能進行研究，分析不同隔震支座的隔震效果。2）橋墩高差大小對隔震橋梁動力性能的影響在本項目中，與斜拉橋連接的高架橋的橋墩非常高，且路面高度變化劇烈，不能忽略橋墩高差對隔震橋梁動力性能的影響，為了能夠更加直觀真實的反應橋墩高差對橋梁動力性能的影響，通過振動臺試驗的方法，分析研究橋墩較大高差對橋梁動力性能的影響。3）行波效應的影響行波效應是由地震波在不同支承點處到達時間的差異造成的，為了考慮地震波在傳播過程中到達結構不同支座時會發(fā)生時間的延遲現(xiàn)象。本研究內容將通過振動臺試驗研究的方法研究行波效應的影響。振動臺試驗內容減隔震設計技術減隔震設計技術減隔振支座布設減隔震設計技術鉛芯橡膠高阻尼橡膠高阻尼橡膠鉛芯橡膠雙曲面球形雙曲面球形雙曲面球形通過抗風試驗研究，確定在鋼箱連續(xù)梁內設置TMD，以抑制鋼箱梁在運營期間可能出現(xiàn)的渦激共振。鋼箱連續(xù)梁渦激共振抑制技術鋼箱連續(xù)梁渦激共振抑制技術試驗荷載及加速加載試驗荷載應采用中國橋梁設計規(guī)范車輛荷載軸載的1.5倍（即考慮超載重量比為50%），單輪重5.25噸鋼橋面鋪裝正常工作設計溫度為0℃～75℃在75℃溫度條件下，要求鋪裝與正交異性鋼橋面板之間的粘結強度（粘結層的拉拔強度試驗）不小于3MPa、鋼板與鋪裝層或鋪裝層與鋪裝層之間抗剪強度（粘結層的抗剪強度試驗）以3MPa為控制目標在混合料的抗流動性研究中，動穩(wěn)定度試驗采用不低于75℃實施并進行驗證，驗證結果應滿足相關要求在75℃條件下，高溫車轍試驗控制加載次數(shù)最多為5萬次，破壞標準為產生車轍深度25.4mm在0℃條件下，加速加載試驗低溫加載次數(shù)到2萬次后停止試驗；升溫到15℃后進行鋪裝結構體系疲勞性能試驗，疲勞試驗控制加載次數(shù)最多為200萬次，破壞標準為出現(xiàn)橫向收縮裂縫或輪跡帶疲勞裂縫其余技術指標應滿足相關技術標準、規(guī)范、規(guī)程、指南等要求鋼橋面鋪裝加速加載試驗研究