舟山西堠門(mén)大橋介紹

1、會(huì)計(jì)學(xué)1舟山西堠門(mén)大橋介紹舟山西堠門(mén)大橋介紹技術(shù)創(chuàng)新理念橋梁背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)總體布局構(gòu)思景觀要求考慮技術(shù)創(chuàng)新理念設(shè)計(jì)特點(diǎn)總體布局構(gòu)思景觀要求考慮橋梁背景目錄岑港大橋響礁門(mén)大橋桃夭門(mén)大橋西堠門(mén)大橋金塘大橋舟山大陸連島工程2001年2003年2004年2008年2009年世界上首次采用了分體式鋼箱加勁梁世界上首次采用了分體式鋼箱加勁梁首創(chuàng)國(guó)內(nèi)主纜索股水平成圈放索工藝首創(chuàng)國(guó)內(nèi)主纜索股水平成圈放索工藝鋼箱梁全長(zhǎng)位居世界第一鋼箱梁全長(zhǎng)位居世界第一2015年菲迪克工程杰出項(xiàng)目獎(jiǎng)年菲迪克工程杰出項(xiàng)目獎(jiǎng)世界上首座分體式鋼箱梁懸索橋世界上首座分體式鋼箱梁懸索橋主跨長(zhǎng)度位居目前懸索橋世界第二、國(guó)內(nèi)第一主跨長(zhǎng)度位居目前

2、懸索橋世界第二、國(guó)內(nèi)第一西堠門(mén)大橋所獲成就技術(shù)創(chuàng)新理念橋梁背景總體布局構(gòu)思景觀要求考慮設(shè)計(jì)特點(diǎn)目錄公路等級(jí)：四車(chē)道高速公路；設(shè)計(jì)行車(chē)速度：80 km/h ;設(shè)計(jì)荷載：公路- 級(jí)；橋面寬度：2 11.5 m ;通航標(biāo)準(zhǔn)：通航凈高為設(shè)計(jì)最高通航水位以上 49.5 m , 通航凈寬為 630 m ;設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速：運(yùn)營(yíng)階段重現(xiàn)期 100 年U10 =41.12 m/s， 施工階段重現(xiàn)期 20 年U10 =36.19 m/s ;地震基本烈度：7 度。橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)最大設(shè)計(jì)難題風(fēng)況環(huán)境惡劣1、橋區(qū)受強(qiáng)熱帶風(fēng)暴影響的頻率較高；2、橋區(qū)季風(fēng)頻繁。西堠門(mén)海域風(fēng)況環(huán)境十分惡劣鋼箱梁架設(shè)兩大難題1、已架設(shè)梁段（包括成

3、橋運(yùn)營(yíng)后）和跨纜吊機(jī)的抗風(fēng)穩(wěn)定性；2、季風(fēng)頻繁期海上作業(yè)時(shí)間短和運(yùn)梁船精確定位以及施工組織、管理等問(wèn)題。 最終，首次在特大跨徑懸索橋中研發(fā)并實(shí)踐了新型分體式鋼箱梁，并且攻克了結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性難題，發(fā)現(xiàn)了加勁梁抗風(fēng)新規(guī)律，同時(shí)開(kāi)創(chuàng)了臺(tái)風(fēng)期架設(shè)鋼箱梁的先例。技術(shù)創(chuàng)新理念橋梁背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)景觀要求考慮總體布局構(gòu)思目錄 西堠門(mén)水道為西北東南走向的水道, 長(zhǎng)約7.7km，平均寬2.5km，最窄處寬約1.9km。西堠門(mén)水道潮流流速大, 且有強(qiáng)烈旋渦。 橋址區(qū)屬海島低山丘陵區(qū)，地形、地勢(shì)起伏變化大。同時(shí)，橋址區(qū)水下地質(zhì)情況復(fù)雜。 首先，根據(jù)橋位區(qū)的水文條件，大橋宜采用大跨徑的索結(jié)構(gòu)橋型方案，這樣可以避免修建深水

4、基礎(chǔ)，從而減小施工難度、節(jié)省投資。其次，本橋的通航要求高，通航凈高為49.5m，因此應(yīng)選擇兩岸有山的位置，這樣可根據(jù)橋梁縱坡選擇合適的等高線(xiàn)相連，從而減短引橋長(zhǎng)度、降低造價(jià)。 按照構(gòu)思思路，有左圖所示的3個(gè)橋位可以考慮。水文、地質(zhì)條件 通過(guò)比較，最南側(cè)橋位跨海距離最短，且可利用橋位處的老虎山，大大減小主跨跨徑，因而其工程規(guī)模及技術(shù)難度遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)橋位，具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)。故最終橋位選定在如圖紅線(xiàn)所示處。 橋位處水面寬度約為2000m，被老虎山分為南、北兩汊。南汊寬度約為1600m，最大水深達(dá)95m；北汊寬約370m，最大水深約為70m 。 冊(cè)子島金塘島橋位比選 西堠門(mén)大橋的主橋的塔、錨均位于

5、直線(xiàn)上。而橋岸上的南邊跨引橋如果布置成直線(xiàn), 其后的跨水庫(kù)特大橋需采用120130m的大跨徑結(jié)構(gòu)以及穿越小東堠山嶺長(zhǎng)度約300m的隧道, 兩項(xiàng)工程造價(jià)將達(dá)6000萬(wàn)元。 因此，南邊跨引橋設(shè)置半徑1250m的平曲線(xiàn)右彎(即過(guò)南塔后開(kāi)始平彎)，減小了施工難度，同時(shí)降低了工程造價(jià), 平面線(xiàn)形確定后，縱面豎曲線(xiàn)的布設(shè)方式亦隨之確定，即中跨范圍設(shè)置豎曲線(xiàn)，全橋縱坡為2.5%。橋梁平面布置三 總體布局構(gòu)思 因?yàn)槟香馑酪蟮目缭侥芰σ堰_(dá)1500m以上，屬于懸索橋的適用跨徑范圍，所以主橋橋型方案采用懸索橋方案。同時(shí)根據(jù)造價(jià)估算，最終選定跨徑為1650m的懸索橋方案。 綜上，西堠門(mén)大橋采用老虎山設(shè)塔、兩個(gè)大跨

6、(即中跨、北邊跨)分別跨越南北汊水道的方式跨越西堠門(mén)水道，塔、錨均位于岸上。懸索橋主纜分跨為578m +1650 m+485m，矢跨比為1/10 。北側(cè)南側(cè)橋梁立面布置橋梁橫斷面方案比選方案方案雙箱斷面方案雙箱斷面方案單箱斷面方案單箱斷面方案敞開(kāi)式格構(gòu)方案敞開(kāi)式格構(gòu)方案斷面形狀下頁(yè)左圖下頁(yè)中圖下頁(yè)右圖原理斷面開(kāi)槽，上下對(duì)流以消除梁頂?shù)酌娴膲毫Σ罴哟罅焊?，增加扭彎頻率比斷面開(kāi)槽，上下對(duì)流以消除梁頂?shù)酌娴膲毫Σ顢嗝嫣攸c(diǎn)由分離雙箱及橫梁組成，中央開(kāi)槽寬度為6m單箱由分離雙箱及橫梁組成，中央開(kāi)槽寬度為10.6 m，橫梁上覆格構(gòu)作為橋面系梁高3.5 m5 m3.5 m全寬36 m33.1 m30.1 m

7、氣動(dòng)措施無(wú)2.16m 高中央穩(wěn)定板無(wú)試驗(yàn)顫振臨界風(fēng)速88.4 m/s 89.3 m/s 91.1 m/s優(yōu)劣評(píng)價(jià)技術(shù)成熟，工程造價(jià)適中，綜合指標(biāo)最佳梁高較高，造型厚重，用鋼量大，工程造價(jià)高經(jīng)濟(jì)性最好，但技術(shù)不夠成熟西堠門(mén)大橋的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速高達(dá)78.74 m/s , 這對(duì)加勁梁的氣動(dòng)穩(wěn)定性提出了很高的要求。在對(duì)加勁梁的型式進(jìn)行充分比選后，最終采用扁平流線(xiàn)形分離式雙箱斷面，即第一種斷面方案。橋梁橫斷面方案選定橋梁背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)總體布局構(gòu)思景觀要求考慮技術(shù)創(chuàng)新理念目錄 空氣動(dòng)力穩(wěn)定性是大跨徑懸索橋設(shè)計(jì)的主要考慮因素，也是西堠門(mén)大橋設(shè)計(jì)所面臨的主要挑戰(zhàn)。 為此，針對(duì)中央開(kāi)槽的雙箱斷面、單箱斷面及敞開(kāi)式格

8、構(gòu)的雙箱斷面進(jìn)行了研究。（見(jiàn)前面橫斷面方案比選） 針對(duì)中央開(kāi)槽加勁梁斷面進(jìn)行顫振優(yōu)化選型，采用CFD計(jì)算和二維顫振分析相結(jié)合的方法，進(jìn)行了數(shù)值風(fēng)洞氣動(dòng)選型，最終決定開(kāi)槽寬度為6m； 另外，也開(kāi)展了對(duì)靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速研究, 采用計(jì)入三分力影響的非線(xiàn)性有限元分析方法, 通過(guò)對(duì)中央開(kāi)槽斷面加勁梁豎向、側(cè)向和扭轉(zhuǎn)位移隨風(fēng)速變化的計(jì)算, 確定靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速, 并通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證。橋梁抗風(fēng)性能研究雙箱分體式鋼箱梁設(shè)計(jì)及安裝 西堠門(mén)大橋首次在大跨徑懸索橋中采用雙箱分體式鋼箱梁，其各部分構(gòu)件的傳力途徑、力學(xué)特點(diǎn)與整體式鋼箱梁有較大的差別，橫向傳力構(gòu)造成為關(guān)鍵部件，其傳力是否順暢，是否有效適用，尤為重要。綜合

9、考慮架設(shè)階段與運(yùn)行階段的受力要求，本橋在分體箱梁之間設(shè)置了橫向連接箱梁與橫向連接工字梁。 西堠門(mén)水道特點(diǎn)是：水深流急，主槽深；實(shí)測(cè)最大漲落潮漂西堠門(mén)水道特點(diǎn)是：水深流急，主槽深；實(shí)測(cè)最大漲落潮漂流流速較大；水道內(nèi)存在裸露的孤丘和水下暗礁，且有強(qiáng)烈的漩流流速較大；水道內(nèi)存在裸露的孤丘和水下暗礁，且有強(qiáng)烈的漩渦；橋位區(qū)地形、地勢(shì)起伏變化較大，弱、微風(fēng)化基巖埋藏淺或渦；橋位區(qū)地形、地勢(shì)起伏變化較大，弱、微風(fēng)化基巖埋藏淺或直接裸露。在對(duì)鋼箱梁運(yùn)輸船舶定位作業(yè)的時(shí)機(jī)和方式進(jìn)行選擇直接裸露。在對(duì)鋼箱梁運(yùn)輸船舶定位作業(yè)的時(shí)機(jī)和方式進(jìn)行選擇時(shí)時(shí), 考慮上述因素考慮上述因素, 不便實(shí)施傳統(tǒng)的拋錨定位不便實(shí)施傳統(tǒng)

10、的拋錨定位, 而考慮動(dòng)力定位（而考慮動(dòng)力定位（一種可以不用錨系而自動(dòng)保持海上浮動(dòng)裝置的定位方法）。一種可以不用錨系而自動(dòng)保持海上浮動(dòng)裝置的定位方法）。直升機(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)海的新技術(shù) 由于西堠門(mén)大橋海域環(huán)境復(fù)雜，且該航道是國(guó)際航道兼軍用航道，不宜封航。經(jīng)與傳統(tǒng)的先導(dǎo)索過(guò)海方法(自由懸掛拖船牽引法、浮索法、水底牽索法)進(jìn)行比選后，決定采用直升機(jī)牽引懸索橋先導(dǎo)索過(guò)海的新技術(shù)。 本橋?qū)χ鄙龣C(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)海技術(shù)進(jìn)行了深入研究，首次提出了放索系統(tǒng)與直升機(jī)分離本橋?qū)χ鄙龣C(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)海技術(shù)進(jìn)行了深入研究，首次提出了放索系統(tǒng)與直升機(jī)分離的創(chuàng)新模式，大幅降低了直升機(jī)的負(fù)荷和改造費(fèi)用，為選用經(jīng)濟(jì)合理的直升機(jī)機(jī)型提供

11、了基的創(chuàng)新模式，大幅降低了直升機(jī)的負(fù)荷和改造費(fèi)用，為選用經(jīng)濟(jì)合理的直升機(jī)機(jī)型提供了基礎(chǔ)。另外還研制了功能完善的，可以高速放索、收索、制動(dòng)、降溫、輕便靈活的放索系統(tǒng)。礎(chǔ)。另外還研制了功能完善的，可以高速放索、收索、制動(dòng)、降溫、輕便靈活的放索系統(tǒng)。通過(guò)大量飛行試驗(yàn)通過(guò)大量飛行試驗(yàn), 總結(jié)出了在不利風(fēng)況條件下總結(jié)出了在不利風(fēng)況條件下, 直升機(jī)飛行與放索系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。直升機(jī)飛行與放索系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。鋼箱梁電弧噴涂層納米改性封閉漆和橋面活動(dòng)風(fēng)障 西堠門(mén)大橋鋼箱梁在海洋環(huán)境中, 容易遭受鹽霧大氣的腐蝕，因此，針對(duì)長(zhǎng)效防腐措施的研究尤為重要。本橋?qū)⒓{米技術(shù)與封閉涂料相結(jié)合，成功研制了新型電弧噴涂層

12、納米改性環(huán)氧封閉漆，妥善解決了上述難題。納米環(huán)氧封閉漆真正滲透進(jìn)了噴鋁涂層內(nèi)部，基本上填充了鋁涂層內(nèi)部的孔隙，起到了良好的物理封孔的作用。 在西堠門(mén)大橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中首創(chuàng)了可變姿態(tài)的活動(dòng)風(fēng)障，保障了橋面行車(chē)與結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的安全性，顯著提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。具體操作是：有風(fēng)時(shí)豎起風(fēng)障，保障行車(chē)安全，提高通行能力；無(wú)風(fēng)時(shí)放倒風(fēng)障，降低橋梁風(fēng)阻系數(shù)，確保橋梁安全。技術(shù)創(chuàng)新理念橋梁背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)總體布局構(gòu)思景觀要求考慮目錄 拉索體系橋梁最能其體現(xiàn)美學(xué)價(jià)值的部位是橋塔。 索塔為鋼筋混凝土門(mén)式框架結(jié)構(gòu)。索塔塔柱橫向上端內(nèi)傾，塔柱外側(cè)線(xiàn)條兩次傾斜，使橋面以下塔柱的錐度增大，產(chǎn)生強(qiáng)烈的美學(xué)效果。 塔柱為鋼筋混凝土箱形

13、截面，上塔柱為等截面；中塔柱自中橫梁開(kāi)始線(xiàn)性變化至標(biāo)高 67.0m，而后線(xiàn)性變化至塔底截面；其中標(biāo)高在 59.5m 以上的 15m 高度范圍內(nèi)，截面尺寸按圓弧形變化。為美化索塔外形，在塔柱截面四角設(shè)置了尺寸為 70cm 70cm 的直角凹缺。橋塔美學(xué)設(shè)計(jì) 西堠門(mén)大橋選用橙紅色的“佛光黃” 作為主色調(diào)。從佛文化中引申提煉出代表色“佛光黃”色彩應(yīng)用在西堠門(mén)大橋上，使大橋更顯尊嚴(yán)、吉祥，線(xiàn)條明快而醒目，十分鮮明地表達(dá)了舟山群島的“海天佛國(guó)”這一地域特色。 西堠門(mén)大橋的重要涂裝要素為橋塔、主纜和箱梁。這些主體結(jié)構(gòu)部位均與“佛光黃”為同一色系，視覺(jué)沖擊效果更強(qiáng)烈，標(biāo)志性工程的形象得到凸顯。次要涂裝要素為

14、吊索和錨碇，這兩部位運(yùn)用柔和色系，給主體色以必要的輔助搭配, 豐富了主體色彩。橋梁色彩涂裝 西堠門(mén)大橋的夜景方案為“流金戲波” 在數(shù)百盞各式燈光的映照下，西堠門(mén)大橋金碧輝煌。 主纜上安裝白色LED點(diǎn)光源，形成兩條柔美的白色曲線(xiàn)。在橋塔的頂部安裝空中玫瑰，七彩燈光動(dòng)態(tài)照射。橋塔上下橫梁處安裝投光燈，使橋塔達(dá)到一定照度要求，在近處、遠(yuǎn)處皆有較好的視覺(jué)效果。 在燈光的作用下，強(qiáng)調(diào)出整座懸索橋挺拔、剛勁的一面，整座大橋渾然一體, 氣勢(shì)非凡。橋梁夜景工程懇請(qǐng)老師、同學(xué)批評(píng)指正!技術(shù)創(chuàng)新理念橋梁背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)總體布局構(gòu)思景觀要求考慮世界上首次采用了分體式鋼箱加勁梁世界上首次采用了分體式鋼箱加勁梁首創(chuàng)國(guó)內(nèi)主纜

15、索股水平成圈放索工藝首創(chuàng)國(guó)內(nèi)主纜索股水平成圈放索工藝鋼箱梁全長(zhǎng)位居世界第一鋼箱梁全長(zhǎng)位居世界第一2015年菲迪克工程杰出項(xiàng)目獎(jiǎng)年菲迪克工程杰出項(xiàng)目獎(jiǎng)世界上首座分體式鋼箱梁懸索橋世界上首座分體式鋼箱梁懸索橋主跨長(zhǎng)度位居目前懸索橋世界第二、國(guó)內(nèi)第一主跨長(zhǎng)度位居目前懸索橋世界第二、國(guó)內(nèi)第一西堠門(mén)大橋所獲成就三 總體布局構(gòu)思西堠門(mén)大橋的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速高達(dá)78.74 m/s , 這對(duì)加勁梁的氣動(dòng)穩(wěn)定性提出了很高的要求。在對(duì)加勁梁的型式進(jìn)行充分比選后，最終采用扁平流線(xiàn)形分離式雙箱斷面，即第一種斷面方案。橋梁橫斷面方案選定雙箱分體式鋼箱梁設(shè)計(jì)及安裝 西堠門(mén)大橋首次在大跨徑懸索橋中采用雙箱分體式鋼箱梁，其各部分

16、構(gòu)件的傳力途徑、力學(xué)特點(diǎn)與整體式鋼箱梁有較大的差別，橫向傳力構(gòu)造成為關(guān)鍵部件，其傳力是否順暢，是否有效適用，尤為重要。綜合考慮架設(shè)階段與運(yùn)行階段的受力要求，本橋在分體箱梁之間設(shè)置了橫向連接箱梁與橫向連接工字梁。 西堠門(mén)水道特點(diǎn)是：水深流急，主槽深；實(shí)測(cè)最大漲落潮漂西堠門(mén)水道特點(diǎn)是：水深流急，主槽深；實(shí)測(cè)最大漲落潮漂流流速較大；水道內(nèi)存在裸露的孤丘和水下暗礁，且有強(qiáng)烈的漩流流速較大；水道內(nèi)存在裸露的孤丘和水下暗礁，且有強(qiáng)烈的漩渦；橋位區(qū)地形、地勢(shì)起伏變化較大，弱、微風(fēng)化基巖埋藏淺或渦；橋位區(qū)地形、地勢(shì)起伏變化較大，弱、微風(fēng)化基巖埋藏淺或直接裸露。在對(duì)鋼箱梁運(yùn)輸船舶定位作業(yè)的時(shí)機(jī)和方式進(jìn)行選擇直接裸露。在對(duì)鋼箱梁運(yùn)輸船舶定位作業(yè)的時(shí)機(jī)和方式進(jìn)行選擇時(shí)時(shí), 考慮上述因素考慮上述因素, 不便實(shí)施傳統(tǒng)的拋錨定位不便實(shí)施傳統(tǒng)的拋錨定位, 而考慮動(dòng)力定位（而考慮動(dòng)力定位（一種可以不用錨系而自動(dòng)保持海上浮動(dòng)裝置的定位方法）。一種可以不用錨系而自動(dòng)保持海上浮動(dòng)裝置的定位方法）。鋼箱梁電弧噴涂層納米改性封閉漆