上海东海大桥工程总体设计

上海东海大桥工程总体设计林元培 ,章曾焕 ,卢永成 ,丁建康 ,张剑英(上海市政工程设计研究院 ,上海 200092)摘 要 :上海东海大桥工程全长 31 km ,是当今世界最长 、国内第一座特大型跨海桥梁 。本文重点介绍大桥的工程特点 、总体布置 、结构设计和科学研究等 。关键词 :东海大桥 ;总体设计 ;跨海桥梁 ;上海市中图分类号 : U442 . 5 文献标识码 :A 文章编号 :100927716 (2004) 0420001208V10m = 25 m/ s 。(6) 通航标准 :东海大桥海上段设四处通航孔 :5000t 级主通航孔一处 ,通航净空为 300 m 40 m (单孔双向) ; 能满足 10000t 级船舶通行的要 求 ;1000t 级副通航孔一处 ,通航净空为 100 m 25 m (双孔单向) ;500t 级 副 通 航 孔 二 处 , 通 航 净 空 为 56 m 17 . 5 m (双孔单向) ,设置在近芦潮港侧及小乌龟 岛侧 。(7) 地震烈度 :地震基本烈度为 6 度 ,大桥按地震烈度 7 度 进行抗震设计 。(8) 设计基准期 :100 年 。1工程概况举世瞩目的上海东海大桥工程是上海国际航运中心的集装箱深水枢纽港的三大重要配套工程之一 ,是港区与上海陆域交通和港区水 、电 、通讯 的生命线 。大桥工程起始南汇芦潮港地区的老防 汛大堤 ,跨越辽阔的杭州湾北部海域 ,在浙江省嵊 泗县崎岖列岛中大乌龟岛登陆 ,沿大乌龟岛 、颗珠 山岛至小洋山港区一期交接点 ,全长约 31 km ( 图1) 。东海大桥工程已于 2002 年 6 月正式开工建 设 ,要求在 2005 年底与港区码头同时建成投入使 用 。主要技术标准(1) 道路为港区对外集疏运专用通道 ,按高速 公路标准控制设计 。(2) 设计行车速度 :80 km/ h 。(3) 车辆荷载等级 :按汽车 超 20 级设计 ,挂 车 120 验算 ;并按全桥集装箱重车满布 ,车辆轴 距为 10 m 进行计算复核 。(4) 结构计算按 50 年一遇水位加上 50 年一 遇 H1 %波浪作用进行设计 ,按 100 年一遇水位加 上 100 年一遇 H1 %波浪作用进行校核 。(5) 风 :成桥状态桥面无车 100 年一遇 10 m 高度处 设计风速 V10m = 42 m/ s ;成桥状态桥面有车 10 m 高度最大设计风速23自然条件3 . 1地形 、地貌拟建东海大桥西端芦潮港为沙泥滩地 ,围海 造地形 成 陆 域 , 属 潮 坪 地 貌 。桥 区 海 域 , 海 势 稳 定 ,海床较为平坦 ,水深一般在 8 12 m 左右 , 标 高 - 7 . 512 . 5 m 。近岸浅水区水深为 05 m ( 长 度约为 500 m) 。大桥东侧所经岛屿及东端小洋山 为一系列面积狭小的岛屿 ,呈鸡爪型地貌 ,局部地 区水深达 30 m 。3 . 2气象特征该区位于北亚热带南缘 ,东亚季风盛行区 ,受 季风影响冬冷夏热 ,四季分明 ,降水充沛 ,气候变 化复杂 。(1) 气温 :多年平均气温 15 . 8 ; 历年最高气 温 37 . 5 ;历年最低气温 - 7 . 9 。(2) 降水 :降水日数 134d/ y 。 1 收稿日期 :2003203229作者简介 :林元培 ( 19362) ,男 ,福建蒲田人 , 中国设计大师 , 教授级高级工程师 ,上海市政工程设计研究院顾问总工程师 ,从事桥梁工 程设计 、科研工作 。图 1 东海大桥走向(3 ) 风 况 : 实 测 最 大 风 速 35 . 0 m/ s ( 风 向N N E) ;风力 7 级大风日数 65 . 8d/ y ;风力 8 级 大风日数 30d/ y ;风力 9 级大风日数约为 3d/ y 。(4) 雾 况 : 平 均 有 雾 日 30 50d/ y ; 最 多 60 d/ a ;最少 20d/ a 。3 . 3水文特征该海区的潮汐主要受东海前进潮波控制 ,潮 汐类型属非正规半日浅海潮型 。潮流运动基本形 态为 每 天 二 涨 二 落 , 具 有 明 显 的 往 复 流 特 性 。 N N E 向 (包含 N 、N E 向) 水域开敞 ,为该海区的强 浪向 。3 . 4工程地质海上段基岩埋藏较深 ,基岩面标高由北向南 逐渐抬高 ,标高为 - 230 m - 160 . 0 m ,第四系堆 积层厚度为 160220 m 。颗珠山岛小洋山段区 域受周围蒋公柱岛 、金鸡山 、镬脐岛等影响 ,水动 力条件复杂 ,残留厚度受基底起伏控制 ,在口门两 侧和颗珠山岙湾残留厚度相对较薄 ,中部残留厚度较大 。东海大桥计划在 2005 年底与小洋山港区一期同时建成 ,工程建设期二年半 。5总体设计思路(1) 在借鉴国内外特大型桥梁工程 ,特别是国外跨海大桥的建桥实践及成功经验的基础上 ,结合该工程特点 ,通过认真分析和深入研究 ,全面贯 彻“适用 、先进 、经济 、安全耐用 、美观”和可实施性 的技术方针 ,充分吸取国内外桥梁设计和建设的 新理念 、新材料 、新工艺和先进经验 。(2) 非通航孔桥规模很大 ,海上作业受风浪 、 潮汐 、材料运输供应 、施工作业场地等因素影响较 大 ,故结构设计方案与施工方案要紧密结合 ,达到 安全 、快速 、经济的目标 。若采用现场浇筑混凝土 方法施工 ,将需要很多的施工船舶和作业平台及 混凝土的供应 ,这样现场的施工组织非常困难 ,且 施工工期 、质量 、安全难以保证 。因此非通航孔桥 桥墩 、主梁等结构采用大型构件工厂化预制 ,现场 快速安装的施工方案 。桩基以钢管桩为主 。(3) 非通航孔桥结构型式根据不同区段的条 件分别确定 ,在同一区段结构型式统一 ,有利于模 数化 、标准化 、工厂化制作 。(4) 通航孔桥的方案设计应满足通航要求 ,并 选用结构安全可靠 、经济 、美观的桥型 。通航孔桥 的工程量及规模比非通航孔桥总量小得多 ,也需 充分考虑海上施工的特点 。(5) 充分重视景观设计 ,力求使大桥整体和谐 与周围环境协调 、整体感强 、造型美观 。同时充分 重视对水环境和自然景观的保护 ,力求将其影响 降低到最低限度 。( 6) 充分考虑结构防腐 ,提高结构耐久性 ,为 大桥安全使用 100 年提供良好的基础 。(7) 做好大桥其它关键技术的专题研究 ( 如 :桥梁抗风 、抗震 ,防船撞系统 ,综合管线过桥 ,大桥 环境与健康监测 ,大桥管理系统 、监控系统等) ,为主要特点44 . 1 工程规模浩大东海大桥全长 31 km ,其中陆上桥梁 2 . 3 km ,海上桥梁 26 . 9 km ,海堤 、开山路 1 . 8 km 。4 . 2 自然条件较差海域 水 面 开 阔 , 百 年 一 遇 H1 %波 浪 高 度 达6 m ,最大流速 2 m/ s ,设计基本风速为 42 m/ s 。寒 潮 、台风影响频繁 。海洋强烈的腐蚀环境对结构 耐久性影响很大 。4 . 3 施工条件复杂桥址位于外海 ,大风 、波浪 、潮流 、寒潮等恶劣 自然条件对施工的影响很大 ,按目前施工设备抗 风流能力 ,全年平均有效施工工作业天数在 180d 以下 。4 . 4 建设工期很紧 2 大桥的设计 、施工提供技术支撑 ,并为今后大桥的运营维护创造条件 。6 . 4 桥梁总体布置东海大桥全线分为芦潮港新 、老大堤之间约2 . 3 km 的陆上段 ;新大堤至小洋山前沿大乌龟岛 之间 25 . 1 km 的跨海段 ; 以及大乌龟岛经颗珠山 岛至小洋山岛之间约 3 . 5 km 的港桥连接段三部 分 。陆上段 :桥梁采用 30 m 跨预应力混凝土连续 梁 。跨海段 :非通航孔桥占桥梁全长的 92 % 。数 模分析表明 ,当跨径为 50 m 时 ,大桥建成后 ,对潮 流的影响很小 。根据有关资料分析 ,建桥对海域 潮流场影响不大 ,从定性角度分析 ,从新大堤至小 乌龟岛各区段 ,桥墩对潮流场影响逐渐增大 。故 非通航孔桥径布置也应相应从北到南分区段逐步 增大 。经不同跨经的多方案比较 ,采用 60 m 、70 m 跨预应力混凝土连续梁 ,指标经济 ,施工可行 。最 终方案 :主通航孔以北桥墩横轴线与水流夹角较 小 ,采用 60 m 跨径 ; 主通航孔以南桥墩横轴线与 水流 夹 角 较 大 , 采 用 70 m 跨 径 。60 m 、70 m 跨 采 用集中整孔预制 ,海上整孔吊装的快速施工方法 。 近岸浅水区段 、近岛区段水深较浅或暗礁较多 ,大 型船吊设备不能施工 ,故采用 50 m 跨预应力混凝 土连续梁 ,采用移动支架或顶推施工 。通航孔共有四个 。一个主通航孔 ,采用主跨420 m 双塔单索面叠合梁斜拉桥 ;三个副通航孔采 用主跨 120 m 、140 m 、160 m 预应力混凝土连续梁 。港桥连接段 :颗珠山大桥主桥采用主跨 332 m 双塔双索面叠合梁斜拉桥 。引桥采用 50 m 跨预 应力混凝土连续梁 。桥梁跨径布置 :陆上段 :2 28 m + 25 30 m + 8 28 m + 2 30 m + 2 32 m + 37 30 m= 2264 m6总体设计6 . 1交通量预测由港区的集装箱陆路集疏运量的预测情况分 析 ,至 2020 年洋山深水港区陆路集装箱集疏运量 为 750 万 T EU ,根据计算的大桥集装箱集疏运能 力分析 ,东海大桥工程需具备双向 6 车道的建设 规模 。车辆交通的组成比例为 :集装箱卡车 (拖挂 车) 85 % ,社会车流量占 15 % 。6 . 2道路平 、纵线形根据批准确定的桥轴线和四个通航处的位置 和孔径为控制点 ,进行桥梁道路行车平 、纵 、横线 型设计 。平面线型 :海上段全线共有 4 个转点 。最小 圆曲线 R = 2500 m 。大桥全线线形 平 顺 , 标 准 较 高 。纵断面线型 : 东海大桥除起点芦潮港新大堤 和大乌龟岛外 ,全线共有四个通航孔为竖向控制 点 ,非通航孔与各通航孔高差在 15 35 m 之间 。 大桥最大纵坡为 3 % ,最小排水纵坡不小于 3 。6 . 3桥梁横断面东 海 大 桥 道 路 等 级 为 高 速 公 路 , 设 计 车 速80 km/ h ,双向六车道规模 ,两侧设置连续应急停 车带 ,标准段为两座分离式上 、下独立桥 ,净间距1 m ,总宽 31 . 5 m 。综合管线布置在两片主梁之间 的管线桥上 (图 2) 。每隔 2 km 左右设一个紧急掉头区 。将两座 分离式上 、下独立桥之间横向连接起来 ,供管理养 护车辆及紧急状态下救援车辆调头使用 。另设两个紧急救援停车带 ,一处在 60 m 跨上行 ,另一处在 70 m 跨下行 。图 2 东海大桥横断面单位 : mm 3 要采用1500 钢管桩 ,大型打桩船海上沉桩 。海上安装带钢底板的预制混凝土套箱 ,现浇承台混 凝土 。近岸浅水区段 、近岛区段水深较浅或暗礁较 多 ,不能采用大型浮吊安装箱梁及大型打桩船沉 桩 。采 用 50 m 跨 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁 , 梁 高3 . 0 m 。基础采用 钻 孔 灌 注 桩 。近 岸 浅 水 区 段 主 梁采用移动支架施工 ; 近岛区段主梁采用顶推法 施工 。7 . 3 海上段主通航孔主通航孔采用跨径为 73 m + 132 m + 420 m +132 m + 73 m 的双塔单索面钢和混凝土结合梁斜 拉桥 ,全长 830 m ,半漂浮体系 ,扇形索面布置 。主 梁采用单箱三室大悬臂截面 ,桥面宽度 33 m ,梁高4 . 0 m 。主塔采用倒 Y 形塔 ,塔高 148 m 。斜拉索 采用高强度镀锌平行钢丝束 ,冷铸锚 ,拉索外表面 采用防风雨振措施 。梁上标准索距 8 m ,塔上标准 索距 2 m 。主塔基础采用 2500 钢筋混凝土钻孔 灌注桩 (图 4) 。由于大直径钻孔桩的质量稳定性 较差 ,因此该桥大直径钻孔桩桩端都进行了注浆 加强 ,试验结果表明桩的承载力提高很多 。施工 :主塔为钢筋混凝土结构 ,爬模施工 。钢 梁在加工厂制作 ,经五跨一联的预拼装后 ,浇注梁 面板混凝土 ,张拉横桥向预应力后 ,储梁 180d 后 才可吊装 。主梁海上悬臂拼装 。7 . 4 海上段副通航孔东 海 大 桥 设 三 个 副 通 航 孔 , 跨 径 分 别 定 为120 m 、140 m 、160 m 。桥梁结构全部采用变高度预 应力混凝土连续梁桥 。主梁采用单箱单室 、大悬 臂箱梁 。主墩处梁高为中跨的 1/ 17 . 5 ,在跨中及 端支点处梁高为中跨的 1/ 35 ( 1/ 40) ,梁底以抛物 线过渡 。桥墩采用空心薄壁墩 ,2500 钢筋混凝 土钻孔灌注桩基础 ( 图 5) 。除墩顶节段现浇外 ,其余节段采用平衡浇注法施工 。海上段 :44 . 5 m + 25 50 m + 43 59 m + 70 m + 120 m + 120 m + 70 m(500t 副通航孔) + 91 60 m + 80 m + 140 m + 140 m + 80 m ( 100t 副通航孔) + 46 60 m + 45 70 m + 73 m + 132 m + 420 m + 132 m +73 m ( 5000t 主 通 航 孔) + 79 70 m + 90 m + 160 m + 160 m + 90 m( 500t 副通航孔) + 30 70 m + 8 50 m = 25324 . 5 m港桥连接段 :7 50 m ( 西引桥) + 50 m ( 过渡孔) + 139 m + 332 m + 139 m ( 主桥) + 50 m ( 过渡孔) + 12 50 m ( 东引桥) = 1660 m7结构设计7 . 1陆上段陆上段位于芦潮港新 、老大堤之间 ,采用 30 m 跨预应力混凝土连续等高度箱梁 。主梁采用单箱 双室截面 ,大悬臂长 4 m ,梁高 1 . 6 m ,每五跨一联 , 在支架上浇筑混凝土 。桥墩采用板式墩身 ,基础 采用600 P HC 管桩 。7 . 2海上段非通航孔采用 60 m 、70 m 跨预应力混凝土等高度连续 箱梁 。主梁采用单箱单室 、大悬臂箱梁 。箱梁配 置体内预应力束 , 并预留体外索构造 , 作为备用 束 。每五 六跨一联 , 联长 350 m 左右 。中间一 至两墩设固定支座 ,其它各墩设纵向滑动支座 (图3) 。施工简介 :在海 岛 上 开 辟 的 预 制 场 台 座 上 简 支 预 制60 m 、70 m 整孔箱梁 , 然后通过横移 、纵移至出梁 码头 、海 上 运 输 至 桥 位 , 60 m 跨 箱 梁 采 用 大 型2500t 浮吊“大力号”安 装 ; 70 m 跨 箱 梁 采 用“运 、 吊”一体化的 2500t 专用船“小天鹅号”安装 ,将主 梁整体吊装到墩 顶 可 调 节 的 临 时 支 座 上 简 支 搁 放 ,最后浇筑墩顶现浇段 ,形成五跨一联的连续梁 结构 。非通航孔桥墩采用钢筋混凝土空心薄壁墩 ,占总数 80 %的低墩采取在预制场制作 ,海上整体 吊装 ;少量中高墩采用海上拼装或现浇 。基础主图 3 海上段非通航孔纵横断面 4 图 4 海上段主通航孔纵横断面段采用抛设块石保护措施 。主通航孔 、小乌龟岛7 . 5港桥连接段颗珠山大桥附近 、颗珠山大桥东侧桥墩水流急或阻水面积较大 ,其保护措施在工程实施中同步进行 ;在建桥与 桥梁运营时对其它部位加强观测 ,若没有明显的 冲刷情况 (小于 3 m) ,就不一定实施 ,以减少工程投资 。颗珠山大桥无通航要求 ,但主槽深达 30 m ,且水流速度较快 ,施工困难较多 。经比较主桥采用 大跨 ,主孔一跨越过深槽 。采用跨径为 50 m (过渡 孔) + 139 m ( 边跨) + 332 m ( 中跨) + 139 m ( 边跨)+ 50 m (过渡孔) 的双塔双索面钢和混凝土结合梁 斜拉桥 ,全长 710 m ,桥面宽度 35 m 。主梁采用双 钢主梁加钢横梁断面 。钢主梁高度 2 . 7 m , 宽 度2 . 5 m 。标准钢横梁间距 4 . 5 m 。主塔采用门式造 型 。斜拉索采用高强度镀锌平行钢丝束 ,冷铸锚 , 拉索外 表 面 采 用 防 风 雨 振 措 施 。梁 上 标 准 索 距9 m ,塔上标准索距 2 m 。主塔基础采用 2500 钢筋混凝土钻孔灌注桩基础 (图 6) 。施工 :钢结构在制作厂预制 ,将主梁与横梁拼 装成节段 , 五段预拼装后水上运输至桥位吊装 。 标准节段采用桥面吊机安装 ,0 # 段等采用浮吊安 装 。桥面板提前预制 ,完成后养生五个月后 ,才能 到现场安装 ,先边跨合龙 ,再中跨合龙 。基础采用变截面25003200 钢筋混凝土钻孔灌注桩 。9细部设计9 . 1支座采用球型钢支座 。成品支座采取适当的防护 措施包括 : 材料 、涂装及其他防护措施 ,保证在工 程所处海洋环境条件下 :支座主体正常使用年限 大于 50 年 ,支座抗腐蚀涂层的使用年限大于 20 年 。9 . 2伸缩缝伸缩缝主体正常使用年限大于 20 年 。非通 航孔 、副通航孔区段 , 桥 面 上 每 间 距 300 420 m 左右在墩顶设置伸缩缝一条 ,选择梳齿钢板伸缩 缝产品 。主 通 航 孔 采 用 模 数 式 型 钢 大 位 移 伸 缩 缝 。9 . 3桥面防撞栏杆大桥投入使用后 ,通行车辆中 85 %为集装箱 卡车 。由于车辆故障或驾驶员操作不当 ,运行车 辆撞上桥梁护栏的事故不可能完全避免 ,因此 ,如桥墩冲刷与工程措施为了防止海床局部冲刷对结构的不利影响 ,设计在基础计算时经分析与调查考虑了海床局部 冲刷浓度影响 ,当实际冲刷接近计算值时拟分区8图 5 海上段副通航孔纵横断面 5 图 6 颗珠山大桥纵横断面钢管桩采取牺牲阳极的阴极保护法 + 环氧重防护涂层 + 钢管桩富裕厚度 + 桩内混凝土填芯等 防腐方案 。10 . 3 钻孔灌注桩钻孔灌注桩防腐保护采取提高混凝土密实性+ 加大最外层钢 筋 的 混 凝 土 净 保 护 层 厚 度 等 措 施 。混凝土耐久性指标 :氯离子渗透系数 3 . 0e - 12 m2 / s 以下 ;电通量 2000C 以下 。10 . 4 墩桩 、承台 、主梁墩桩 、承台 、主梁的防腐保护措施采取高性能 混凝土 + 控制最外层钢筋的混凝土净保护层厚度 等措施 。混凝土外表面涂防水涂层 。10 . 5 钢 混凝土叠合梁东海大桥主通航孔与颗珠山大桥采用钢 混 凝土叠合梁斜拉桥 。叠合梁斜拉桥主梁由钢梁结 构与混凝土桥面板结合而成 ,设计中除要考虑两 种不同材料结构的耐久性设计 ,更重要的是解决 两种材料结合界面的耐久性设计的难题 。钢梁结构的防腐措施主要采用热喷 AC 铝合 金 + 聚胺脂面漆 。钢箱梁密封 ,内部设除湿装置 。 混凝土桥面板的防腐措施同混凝土主梁 。结合界面的腐蚀 ,主要原因是 :混凝土面板产 生裂纹 ,雨水逐步侵入结合面 ;混凝土板与钢梁接 触面封闭不严密 ,水汽 、盐雾等侵蚀结合界面 。因 此 ,除提高混凝土自身的密实性外 ,关键之一是提 高混凝土板的抗裂 、抗冲击能力 ; 其二 ,改进结合 面构造细节设计 ,采取辅助措施 ,确保结合部位的 密封 。10 . 6 附属结构对大桥 附 属 结 构 主 体 及 附 件 都 提 出 了 防 腐 蚀 、方便检查 、方便更换等要求 。何确保车辆不撞断护栏掉入大海或车辆倾覆翻入大海 ;如何使桥梁主体结构不发生难以修复的破 坏是设计中需要解决的二个重要问题 。经调查通 行车辆 80 %为 45t 以上的集装箱重载卡车 ,远大 于我国交通部行业标准高速公路交通安全设施 设计及施工技术规范的荷载等级 。确定防撞护 栏设计条件 :车型 55t 标准集装箱卡车 ,车辆的质 量 45t ,车辆碰撞速度 60 km/ h ,碰撞角度 15。经 综合比较混凝土结构 、钢结构 、钢混结构三种类型 的栏杆形式 ,钢混结构栏杆结构轻巧 ,延性好 ,建 筑造型通透 、景观好 ,因此推荐采用 。防撞栏杆专题研究工作主要内容有 : 有限元 结构分析及采用汽车碰撞软件进行汽车 护栏碰 撞仿真计算 。通过计算与调整确定栏杆的设计 。9 . 4 桥面铺装主梁桥面上设置防水层 ,其上直接铺装沥青 混凝土铺装 ,厚度为 100 mm ( 下层细粒 50 mm ,上层中粗粒 50 mm) 。10 结构耐久性东海大桥工程位于海况条件较恶劣的海洋环 境中 ,为了给大桥安全使用 100 年提供良好的基 础 ,结构的防腐设计非常重要 ,必须针对不同的结 构 ,不同的材料 ,结构所处的不同的环境 ,制定出 一套完整 、安全 、经济 、合理 、先进 、可持续发展的 防腐蚀方案 ,以有效全面抑制腐蚀 。东海大桥结 构防腐蚀方案是在设计 、科研等单位积极参与专 题研究与论证的基础上 ,经专家多次评审后确定 的 。10 . 1P HC 管桩P HC 管桩采取高耐久性混凝土 + 桩身外包 覆纤维增强复合材料的防腐方案 。要求桩身混凝 土的电通量小于 600C ,最外层钢筋混凝土净保护 层厚度大于 50 mm 。10 . 2钢管桩 6 11 桥墩防撞系统东海大桥建设于芦潮港与洋山深水港之间 ,海域宽阔 ,通航孔的轴线方向与水流主流流向的交角较大 ,通航条件较差 。为了防止桥梁遭船舶撞击受损 ,主要采取航政管理和建立水上安全保 护系统这两个重要手段 。为建立桥区良好的水上 交通秩序 ,制订采用加强航行安全监督管理的办 法,依托水上交通管理系统 ( V TS) ,对进出港口 尤其是通过东海大桥的船舶实行监管并提供信息 服务 、助航 、船舶交通组织和联合行动支援 。通过 设置水上安全警戒装置 ,如 :海上灯浮 ,桥上标牌 、 信号灯等 ,引导各种船型走规定的航道 。另外采 取工程措施保护通航孔附近的桥墩 。对主 、副通航孔的桥墩防撞措施提出了多种 方案 ,其中有漂浮式 、固定式等多种形式 ,考虑到 该海域潮差与风浪较大 ,而固定式具有位置确定 , 不受潮位影响 、警示明确等优点 ,最终采用了固定 式防撞系统 。在主通航孔桥墩两侧设置独立防撞 墩 ,当遭遇较大撞击时 ,防撞设施与桥墩基础共同 参与抵抗撞击 ;当遭遇较小撞击时 ,则由防撞墩抵 抗撞击 。在副通航孔采用消能防护箱固定在承台 上 ,防护箱与承台施工套箱结合 。为了减小基础 承受的波浪力 、水流力 ,采取在防护箱外壁上开孔等措施 。表 1 东海大桥抗震设防水准与目标副通航孔 、非通航孔 、颗珠山大桥引桥主通航孔 、颗珠山大桥主桥100 年超越概率 10 %目标 : 主塔保持弹性 桩基保持弹性 边墩混凝土容许进入塑性 支座处于正常工作状态50 年超越概率 10 %目标 : 桥墩混凝土进入塑性 桩基保持弹性 支座处于正常工作状态水准 100 年超越概率 2 %目标 : 主塔 满 足 极 限 状 态 的 强 度要求 边墩 具 有 足 够 的 延 性 满 足变形要求支座剪坏 ,并有防落梁措施50 年超越概率 2 %目标 : 桥墩 具 有 足 够 延 性 满 足 变形要求支座剪坏 ,有防落梁措施水准 地震反应计算分析采用了反应谱和时程分析两种方法 。场地地震加速度参数参照上海地震局 提交的“上海国际航运中心洋山深水港工程场地 地震安全性评价”报告 。二座斜拉桥主塔与加劲梁之间均设置了阻尼 装置 。阻尼装置对温度等速率缓慢的变形 ,约束 力很小 ;对活载 、风 、地震等速率较快的变形 ,能有效约束 ;同时可以使行车的舒适度提高 。14桥梁工程环境及健康控制设计跨海大桥在日常运行中 ,受外荷载 ( 行车 、风 力 、海浪 、暴雨 、地震 、意外碰撞等) 及结构材料老 化 、疲劳 、腐蚀的影响 ,其结构内力和形状位置都 会发生偏离设计使用值的变化 。建立了桥梁工程 环境及健康控制系统 ,工程师可从运行检测数据 (桥梁的内力变化 、位置变化及环境条件的变化对 桥梁稳定性影响等) 中判定桥况是否正常 ,随时评 估大桥结构的可靠度 ,如有隐患可及时发现 ,为桥 梁的管理与维护提供直接的科学依据 。目前桥梁 技术界已认识到运行监测的重要性 ,世界上越来 越多的大型桥梁已增加了运行监测的内容 。东海大桥工程为洋山深水港的重要配套工程 之一 ,有必要建立桥梁工程环境及健康控制系统 。 我们学习与吸取了国内外许多桥梁的经验 ,结合 该桥特点 ,提出了四个方面的内容 :结构 、基础 、环 境和腐蚀等 。14 . 1结构监测(1) 桥梁结构在正常车辆荷载及风荷载作用 下的结构响应和力学状态与疲劳状况 。(2) 桥梁结构在偶然事件 (如地震 、台风) 发生 之后的损伤情况 。(3) 桥梁重要附属结构的工作状况 。 7 12斜拉桥抗风稳定性东海大桥工程位于海岛与大陆之间的宽阔海 面上 ,除了龙卷风之外 ,台风和寒潮所引起的大风 直接影响到期望风速的确定 。我国在内陆斜拉桥 建设及抗风研究方面积累了一些经验 ,但对宽阔 海面上施工建设斜拉桥尚无实践先例 。根据同济 大学对主通航孔斜拉桥与颗珠山大桥斜拉桥两座 大型桥梁结构进行节段模型和全桥模型试验成果 提出必要的措施 ,以确保大桥在施工过程中和建 成运营后的抗风稳定性和安全性 。主通航孔斜拉 桥采取将主梁检 修 车 轨 道 梁 设 置 在 钢 箱 梁 翼 板 下 ; 颗 珠 山 斜 拉 桥 采 取 在 主 梁 两 侧 加 风 嘴 的 方案 。13桥梁抗震东海大 桥 结 构 抗 震 性 能 研 究 采 用 二 水 准 设防 。第一水准相当于设计地震 ,第二水准相当于 罕遇地震 。前者控制强度 ,后者控制位移 。根据 震后结构的修复难易程度及相应的经济损失所决 定的风险程度 ,对主通航孔和副通航孔 、非通航孔桥提出了不同的设防水准与目标 (表 1) 。14 . 2基础监测(1) 海浪或海流对桥墩与基础的 ( 水平推力)影响 。(2) 海床一般冲刷及桥墩局部冲刷 。14 . 3环境条件监测(1) 风荷载 (风向 、风速) 。(2) 大气温度 。(3) 雨量 。(4) 波浪 、流 (包括浪高 、方向 、流速 、水温等) 。(5) 强震 (包括地震和人为引起的强震) 。14 . 4腐蚀监测腐蚀是影响跨海大桥结构耐久性的最主要原 因 。对结构腐蚀进行监测 ,可以随时了解结构的 物理状态 ,及时发现隐患 ,避免事故的发生 。(2) 结构耐久性设计与施工工艺研究 。(3) 桥梁结构健康监测识别系统设计与量测 专题研究 。( 4) 海势分析 、海床数模分析及水工模型 、物 模 (定床和动床) 、波浪力物模试验验证研究 。(5) 桥梁抗风 、抗震分析研究 。(6) 桥梁抗震研究及阻尼器在跨海工程中的 应用研究 。(7) 承台整体套箱围堰与大型桥墩预装 、安装 设计与施工工艺研究 。(8) 大型构件事件预制 、出运 、运输 、吊装及合 龙技术设计与施工工艺研究 。(9) 船撞防护系统设计与施工工艺研究 。(10) 桥面防撞栏杆专题研究 。(11) 桥面铺装设计与施工工艺研究 。(12) 斜拉桥施工控制研究 。(13) 竣工鉴定加载实验研究 。15试验与科学研究东海大桥是我国第一座跨海桥梁 ,在建设中 遇到了许多技术问题需要解决 ,为此 ,建设单位组 织科研单位 、大专院校 、设计单位的科研力量进行 多项科学试验与专题研究 ,为验证东海大桥的设 计理论 、方法 、参数 ,优化大桥设计方案 ,指导大桥 的施工提供了科学依据和技术支撑 。以下为大桥 试验与科学研究项目 :(1) 试桩试验 :沉桩与单桩承载力试验与施工工艺研究 。16后记东海大桥工程施工图设计由上海市政工程设 计研究院 (总体设计院) 、中铁大桥勘测设计院 、交 通部第三航务勘察设计院三家设计院承担 。英国 和乐咨询公司为设计审图单位 。至 2003 年底大 桥的桩基础施工已近完成 ,2004 年将进入上部结构施工高潮 ,预计大桥在 2005 年底建成 。重庆计划投入 126 亿进行交通工程建设2004 年 ,重庆计划投入 126 亿元进行交通基础设施建设 。其中 64 亿元投向高速公路 ,49 亿元投向 地方公路 。2004 年要建成通车的高速公路有 3 条 ,包括渝黔高速二期 、渝邻高速和綦万高速 。将开工建设 5 条高速公路 ,里程达 382 km 。这些高速公路包括 :南川水江 武隆 、武隆 彭水 、重庆绕城高速西段 、垫 江 忠县 、万州 云阳 。力争今年开工的高速公路有 4 条 ,里程约 300 km ,即 :彭水 黔江 、忠县 石柱 、 云阳 奉节 、酉阳 秀山 。地方公路“八小时重庆”已初通 ,今年将完成诸如防撞栏等后续工程 。同时 ,开工建设 800 km 县际公路和 3000 km 农村公路 。本刊编辑部重要启事本刊编辑部为了在市场经济中能更好地按法行事 ,并为各有关单位开展法律咨询 ,特聘请曾建国律 师为本刊常年法律顾问 。 8 Urban Roa ds , Bridges & Flood Control( Bimonthly)Number 4 , 2004 ( Total Number 74)CO NTENTSREPO RT O N A SPECIAL TOPICOverall Design of Shanghai Do nghai Bridge ! Project L i n Y u an Pei , Zh u an g Zeng Hu an et al . ( 1)Abstract :The total lengt h of Shanghai Do nghai Bridge Project is 31 km. It is an ext ra type bridge across sea which is t he lo ngest o ne in t he world and t he first o ne in China . The paper int roduces mainly t he p roject characteristics , overall ar2 rangement , st ruct ural design and scientific st udy etc. of t he Bridge.Key words : Do nghai Bridge , overall design , bridge across sea , Shanghai Cit yDesign of Temporary Co nsolidatio n Devices of Cable - Stayed Bridge of Guangzhou Hedo ng Bridge N i n g Pi ng Hu a , Zh u an g J ang , Chen J i aS h u u ( 9) Abstract :Taking t he main bridge ? cable - stayed bridge of Hedo ng Bridge over t he Zhujiang River in Guangzhou City as t he p roject background , t he paper int roduces t he general p rinciple and met hod of temporary co nsolidatio n devices during t hecantilever co nst ructio n of large - span bridges such as cable stayed bridge etc. it also especially int roduces t he new co ncep2 tio n , new design , installatio n and removal p rocess etc. of temporary co nsolidatio n devices of t he main bridge ? cable - stayed bridge of Hedo ng Bridge.Key words :cable - stayed bridge , cantilever co nst ructio n , temporary co nsolidatio n , Guangzhou Cit ySt udy and Applicatio n of Water - Proofing Technology of U rban Roads and Bridges M u X i an gCh u n ( 12)Abstract :The paper summaries t he applicatio n course and t he developing co nditio n in recent years of t he water - p roofing technology of t he urban roads and bridges in China . It also p ut s forward t he relevant suggestio n of t he develop ment of wa2 ter - p roofing technology.Key words :urban road , bridge st ruct ure , water - p roofing technology , st udy and applicatio nSt udy o n Traffic Organizatio n Organizatio n o n Banks of t he Hai He River Zh u S hao Fang , W an g X i ao Hu a ( 17)Abstract :The Hai he River is t he place of origin of Tianjing Cit y , it is also t he important sign and valuable resource of Tian2 jing Cit y. The Hai he River Co mp rehensive Develop ment and Reform shall first st ress t he characteristics of t he Hai he River feat ure of Tianjing Cit y. The road t raffic , municipal facilities , greening landscape co nst ructio n o n t he banks beco me t he sign area to show Tianjing modern internatio nal port city. According to t he st udy o n above - mentio ned objectives t he pa2 per p ut s forward t he overall co ncep tio n of t he t raffic organizatio n in t he key dist rict , o ne - way t raffic organizatio n system and t he arrangement form of road cross sectio n.Key words :develop ment o n banks of t he Hai he River , road t raffic organizatio n , o ne - way t raffic , arrangement of cross sec2tio n , Tianjing Cit y