嘉紹大橋設(shè)計創(chuàng)新研究濟(jì)南匯報

匯報人：林道錦中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司2017年10月嘉紹大橋設(shè)計創(chuàng)新研究匯報提綱1.工程背景:錢塘江強(qiáng)涌潮建設(shè)條件2.總體方案：因地制宜的橋型、結(jié)構(gòu)形式及施工方案3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)5.創(chuàng)新技術(shù)3：多功能全方位鋼箱梁檢查車研發(fā)6.技術(shù)總結(jié)：項目取得的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益錢塘江是世界三大強(qiáng)涌潮河流之一，錢江涌潮是舉世聞名的自然奇觀起潮段強(qiáng)潮段退潮段江東大橋下沙大橋九堡大橋錢江一橋彭埠大橋西興大橋復(fù)興大橋杭州灣大橋1.工程背景:錢塘江強(qiáng)涌潮建設(shè)條件錢江涌潮成因：1、入?？诶刃?、澉浦附近存在一個沙洲；3、風(fēng)向東南風(fēng)。嘉紹大橋在強(qiáng)涌潮環(huán)境下，面臨著潮強(qiáng)流急、深槽擺幅大、施工風(fēng)險高、保護(hù)涌潮奇觀等帶來的巨大挑戰(zhàn)潮強(qiáng)流急強(qiáng)涌潮環(huán)境主要挑戰(zhàn)涌潮保護(hù)河床擺動潮壓達(dá)75kPa流速超10m/s深槽擺動幅度2km以上施工受限潮差達(dá)9m，低潮位水淺有效運(yùn)輸時間小于1h/d確保結(jié)構(gòu)阻水率5%以下1.工程背景:錢塘江強(qiáng)涌潮建設(shè)條件提出了主跨428m、總長2680m獨(dú)柱六塔雙幅四索面世界最長鋼箱梁斜拉橋主橋2.總體方案：因地制宜的橋型、結(jié)構(gòu)形式及施工方案創(chuàng)新橋型深槽擺幅＞2km阻水率＜5%技術(shù)挑戰(zhàn)創(chuàng)新橋型5×428m獨(dú)柱形橋塔5×428m獨(dú)柱六塔雙幅四索面世界最長鋼箱梁斜拉橋泥下承臺通航范圍＞2km、結(jié)構(gòu)阻水率＜5%，保證了通航，并保護(hù)了涌潮。潮位差達(dá)9m分體雙幅鋼箱梁提出了主跨428m、總長2680m獨(dú)柱六塔雙幅四索面世界最長鋼箱梁斜拉橋主橋2.總體方案：因地制宜的橋型、結(jié)構(gòu)形式及施工方案創(chuàng)新橋型深槽擺幅＞2km阻水率＜5%技術(shù)挑戰(zhàn)創(chuàng)新橋型5×428m獨(dú)柱形橋塔潮位差達(dá)9m分體雙幅鋼箱梁低潮位水淺，只能利用有限的高平潮時段運(yùn)輸，有效吊梁時間小于1小時有效吊梁時間段潮位流速一次大潮過程的潮位及流速過程曲線必須采用適宜快速運(yùn)輸?shù)跹b的上部結(jié)構(gòu)形式提出了主跨428m、總長2680m獨(dú)柱六塔雙幅四索面世界最長鋼箱梁斜拉橋主橋2.總體方案：因地制宜的橋型、結(jié)構(gòu)形式及施工方案創(chuàng)新橋型深槽擺幅＞2km阻水率＜5%技術(shù)挑戰(zhàn)創(chuàng)新橋型5×428m獨(dú)柱形橋塔潮位差達(dá)9m分體雙幅鋼箱梁首次完成了強(qiáng)潮河段鋼箱梁運(yùn)輸?shù)跹b施工（7.7萬噸、374片）。上部結(jié)構(gòu)采用四索面分體鋼箱梁橋面吊機(jī)分幅獨(dú)立吊裝1、減小梁段吊裝重量2、降低吊機(jī)同步性要求控制定位吊裝時間在1小時內(nèi)中間橫梁滯后安裝首次提出了3.8m大直徑單樁獨(dú)柱70m跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋新型結(jié)構(gòu)，控制了結(jié)構(gòu)阻水率，規(guī)避了下部承臺的施工風(fēng)險。單樁獨(dú)柱連續(xù)剛構(gòu)橋新型結(jié)構(gòu)引橋占總長＞70%結(jié)構(gòu)阻水率＜5%結(jié)構(gòu)阻水率僅為4.7%，有效保護(hù)了涌潮鋼護(hù)筒用作擋水和抗沖磨結(jié)構(gòu)設(shè)置橫系梁組成縱橫向框架結(jié)構(gòu)獨(dú)柱墩身獨(dú)柱墩身引橋D3.8m樁基礎(chǔ)D3.8m樁基礎(chǔ)2.總體方案：因地制宜的橋型、結(jié)構(gòu)形式及施工方案嘉紹大橋為主跨428m六塔斜拉橋，為世界上最長多塔斜拉橋。主要技術(shù)難點是主梁豎向活載剛度及長主梁溫度變形問題3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系邊塔溫度內(nèi)力隨塔數(shù)增加而增加主梁剛度隨塔數(shù)增加而降低豎向剛度不滿足L/400規(guī)范要求邊塔截面不滿足承載力要求傳統(tǒng)體系主梁剛度邊塔溫度內(nèi)力結(jié)論漂浮體系××半漂浮體系××固結(jié)體系√×多塔斜拉橋存在剛度和溫度效應(yīng)難以協(xié)調(diào)的問題，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系均無法滿足要求，必須通過調(diào)整結(jié)構(gòu)支承體系增加豎向剛度和釋放主梁軸向變形才能解決受力機(jī)理傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系均不滿足要求3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系半漂浮全漂浮在溫度荷載受力及構(gòu)造處理上有利固結(jié)對結(jié)構(gòu)體系剛度有利實現(xiàn)塔梁豎向和轉(zhuǎn)動約束，力學(xué)行為接近固結(jié)，而構(gòu)造上表現(xiàn)為分離釋放主梁縱向位移并可約束其它位移，能抵抗彎矩、剪力和扭矩雙排支座：解決體系剛度小剛性鉸：解決主梁溫度變形大豎向剛度提高26%邊塔塔底溫度內(nèi)力降低36%“雙排支座+剛性鉸”結(jié)構(gòu)體系突破了剛度和溫度效應(yīng)的雙重制約在國際上首創(chuàng)了“雙排支座+剛性鉸”多塔斜拉橋結(jié)構(gòu)體系，科學(xué)合理地解決了結(jié)構(gòu)體系剛度及長主梁溫度變形的技術(shù)難題結(jié)構(gòu)體系雙排支座3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系揭示了雙排支座體系支座間距對多塔斜拉橋結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律，提出了基于支座負(fù)反力和托架彎矩的合理支座間距確定方法設(shè)計方法結(jié)構(gòu)響應(yīng)趨勢規(guī)律跨中撓度和塔頂水平位移減小不明顯索塔內(nèi)力減小不明顯支座反力減小間距較小時明顯，當(dāng)達(dá)到一定大小時，趨勢逐漸減緩支座總豎向力減小托架彎矩增大明顯支座間距增大對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律間距變化對索塔受力影響小基于支座負(fù)反力和托架彎矩的支座間距確定方法3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系實測數(shù)據(jù)驗證了“雙排支座+剛性鉸”結(jié)構(gòu)體系的先進(jìn)性和合理性。該新型體系推動了多塔斜拉橋設(shè)計理論和技術(shù)進(jìn)步，應(yīng)用前景廣闊n×3塔斜拉橋驗證與意義實現(xiàn)了多塔斜拉橋的無限拓展，具有廣闊的應(yīng)用前景3.創(chuàng)新技術(shù)1：多塔斜拉橋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系主梁活載豎向撓度校驗系數(shù)均小于1.0溫度變形與理論分析吻合度超過95%首次提出了能釋放主梁軸向變形，約束其他自由度變形，確保橋面連續(xù)的鋼箱梁剛性鉸新型裝置。新型裝置釋放主梁軸向變形約束其他自由度位移將彎矩、扭矩、剪力轉(zhuǎn)換為支座反力功能需求力學(xué)原理將復(fù)雜的面接觸受力轉(zhuǎn)化為了明確可控的點接觸受力實現(xiàn)效果剛性鉸新型裝置密封系統(tǒng)除濕系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)大箱梁小箱梁固定端專用支座專用伸縮裝置關(guān)鍵構(gòu)造保障系統(tǒng)更換系統(tǒng)4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)誤差趨零安裝空間有限更換在國際上首次發(fā)明了具備可正負(fù)無極調(diào)高并具有柔性減振功能的剛性鉸專用支座，解決了剛性鉸支座安裝、預(yù)緊和更換的難題專用支座正負(fù)調(diào)高便于推出無級調(diào)高減振支座原理性能驗證功能往復(fù)受力運(yùn)營消減沖擊km10km/30a千斤頂:推拉調(diào)節(jié)板楔形板:調(diào)節(jié)高度

-10mm~3mm緩沖減振墊:消減沖擊滑板磨耗僅為0.2mm滑板磨耗＞5mm普通支座剛性鉸專用支座4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)功能單元式多向變位伸縮裝置

當(dāng)車速為80~100km/h時，經(jīng)過伸縮裝置減振后沖擊荷載與車輪荷載之比小于0.5高阻尼減振墊聚氨酯彈性混凝土層伸縮裝置軸向伸縮彎剪扭組合受力多向變位鉸多向變位抗沖擊、控疲勞降低噪聲首次研發(fā)了具有減振降噪功能的單元式多向變位伸縮裝置，實現(xiàn)了剛性鉸的復(fù)雜變位功能，并優(yōu)化了其邊界條件伸縮裝置4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)發(fā)明了剛性鉸的安裝調(diào)試檢測方法和安裝施工方法，實現(xiàn)了高精度制造安裝工藝和控制技術(shù)安控技術(shù)48個支座滑移面與橋軸線嚴(yán)格平行4個小箱梁栓接面嚴(yán)格平行四個小箱梁栓接面相對錯位誤差

<1mm，平行度達(dá)到“零誤差”精度要求驗證方法卷揚(yáng)機(jī)定滑輪耳板組裝方法小箱梁制造精度控制指標(biāo)體系平面度≤0.2mm平行度≤0.5mm垂直度≤0.5mm粗糙度12.5μm“反向拼裝”安裝方法制作固定端單元塊固定端與小箱梁栓接栓接面與大箱梁橫隔板焊接跑合試驗跑合試驗往復(fù)推拉推拉力檢測實測摩擦系數(shù)小于0.03，誤差在5%以內(nèi)4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)4剛性鉸運(yùn)營期情況剛性鉸實橋運(yùn)營期狀況各剛性鉸位移變形協(xié)調(diào)、一致，最大位移行程約為805mm，小于設(shè)計值1360mm，變形性能及變形范圍正常。DIS-G01-01SDIS-G01-02SDIS-G01-03SDIS-G01-04S剛性鉸支座位移計剛性鉸支座位移協(xié)調(diào)性4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)DIS-G56-01SDIS-G56-02SDIS-G56-03S車輛動載位移4剛性鉸運(yùn)營期情況由10分鐘最值與差值的統(tǒng)計結(jié)果，動載引起的剛性鉸位移絕大多數(shù)小于5mm，一般不超過20mm。局部分析十分鐘內(nèi)的位移行程未發(fā)現(xiàn)剛性鉸有受活載引起的頻繁微動現(xiàn)象。4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)剛性鉸實橋運(yùn)營期狀況DIS-G56-01SDIS-G56-03SDIS-G56-05S剛性鉸小箱梁處累計位移總量在369.8m~934.1m之間。大部分小于600m，年均200m。工作狀態(tài)正常、支座磨損量在可接受范圍內(nèi)。以累積滑移行程能力10km計，壽命超過50年累計位移4剛性鉸運(yùn)營期情況由逐月累計位移統(tǒng)計結(jié)果可見，累計位移與月份有一定相關(guān)性，但并未發(fā)生隨年份的顯著變化。表明剛性鉸工作狀態(tài)和工作性能比較穩(wěn)定。剛性鉸實橋運(yùn)營期狀況4.創(chuàng)新技術(shù)2：剛性鉸新型結(jié)構(gòu)裝置研發(fā)檢查車是鋼箱梁檢查維護(hù)的重要設(shè)備。針對多塔斜拉橋跨數(shù)多、X托架檢修盲區(qū)難題，研發(fā)了全方位多功能鋼箱梁檢查車多功能檢查車技術(shù)難題索塔及剛性鉸將全橋雙幅分為20個檢修區(qū)段常規(guī)布置共需要20臺檢查車X托架存在檢修盲區(qū)-全方位多功能鋼箱梁檢查車實現(xiàn)了鋼箱梁檢修無盲區(qū)全覆蓋全橋僅需4臺新型檢查車5.創(chuàng)新技術(shù)3：多功能全方位鋼箱梁檢查車研發(fā)5.創(chuàng)新技術(shù)3：多功能全方位鋼箱梁檢查車研發(fā)左、右驅(qū)動機(jī)構(gòu)

首先通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軌道將一側(cè)軌道進(jìn)行變軌，旋轉(zhuǎn)變軌后通過左右驅(qū)動裝置的協(xié)調(diào)動作，進(jìn)行檢查車順時針或逆時針轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體動作為可逆動作，實施逆向動作即實現(xiàn)檢查車轉(zhuǎn)體還原。關(guān)鍵詞：變軌：通過驅(qū)動裝置90度轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軌道；轉(zhuǎn)體：左右驅(qū)動裝置的協(xié)調(diào)動作，檢查車由直線行走姿態(tài)順時針或逆時針轉(zhuǎn)體還原：左右驅(qū)動裝置的協(xié)調(diào)動作，檢查車由轉(zhuǎn)體姿態(tài)歸位到直線行走姿態(tài)。旋轉(zhuǎn)軌道

轉(zhuǎn)體檢查車運(yùn)動原理發(fā)明了檢查車安全擋塊自動自鎖裝置，并研發(fā)了小車左右直線同步行走控制系統(tǒng)，保證了檢查車跨軌道行進(jìn)的可靠性控制系統(tǒng)擋塊自動復(fù)位旋轉(zhuǎn)軌道90°限位自動對中停車旋轉(zhuǎn)軌道搭板卡塊PLC邏輯控制實現(xiàn)同步驅(qū)動安全控制系統(tǒng)同步行走控制系統(tǒng)限位傳感器和滑移補(bǔ)償同步控制215.創(chuàng)新技術(shù)3：多功能全方位鋼箱梁檢查車研發(fā)全方位多功能鋼箱梁檢查車和傳統(tǒng)方式相比減少了80%的檢查車數(shù)量，一次過墩時間僅需15分鐘，可普遍應(yīng)用于多塔多跨橋梁推廣意義嘉紹大橋鋼箱梁檢查車桁架系統(tǒng)鋼箱梁檢查車運(yùn)行展示5.創(chuàng)新技術(shù)3：多功能全方位鋼箱梁檢查車研發(fā)四項創(chuàng)新1.強(qiáng)涌潮環(huán)境新型橋型與結(jié)構(gòu)型式及施工方法2.“雙排支座+剛性鉸”多塔斜拉橋結(jié)構(gòu)體系3.鋼箱梁剛性鉸新型裝置4.全方位多功能鋼箱梁檢查車6.技術(shù)總結(jié)：項目取得的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益專利6項專利2項專利10項專利5項社會效益6.技術(shù)總結(jié)：項目取得的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益全橋控制阻水率僅4.7%，滿足了對錢江涌潮自然奇觀保護(hù)要求。大橋整體造型簡明流暢，與周圍環(huán)境有機(jī)融合，像劍似筆的獨(dú)柱塔形，清晰明快、簡潔樸素，高度契合當(dāng)?shù)厝宋那閼?，成為嘉紹兩地新的地標(biāo)性建筑，與著名錢塘江涌潮景觀相得益彰。嘉紹大橋20137月13日開通運(yùn)營，截止2016年10月底，三年來，已累計通行車輛3045萬輛，對嘉興、紹興兩市以及浙江全省社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極大的推動與促進(jìn)作用。6.技術(shù)總結(jié)：項目取得的社會效益、經(jīng)濟(jì)效