杭州湾大桥设计说明Word下载.docx

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⑿船舶撞击力

船舶撞击力表表1

通航孔

代表船

撞击速度（m/s）

船撞力（MN）

横桥向

顺桥向

主通航孔

5000t多用途船

4.0

30.0

15.0

边通航孔

1000t沿海货轮

9.4

4.7

其它指标均按交通部部颁《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）执行。

5水文、地质

5.1水文

⑴潮汐特征

杭州湾属强潮河口，潮汐类型为不规则半日浅海潮，并有明显的日潮不等现象。

北航道桥潮汐特征值可根据附近乍浦水文站长期验潮资料以及2000年9月和1999年5～6月桥区短期验潮资料进行分析，成果详见表2（潮位基准面采用1985国家高程基准）。

潮汐特征值表2

项目

乍浦

郑家埭

实测最高潮位（m）

5.54

4.90

4.10

4.94

发生日期

1997.8.19

实测最低潮位（m）

-4.01

-2.97

-2.96

-3.0

1930.9.24

平均高潮位（m）

2.52

3.31

2.95

3.33

平均低潮位（m）

-2.12

-2.00

-2.19

-2.02

最大潮差（m）

7.57

7.44

6.98

7.4

1962.8.2

最小潮差（m）

2.39

3.5

平均潮差（m）

4.65

5.30

5.13

5.32

平均涨潮历时

5:

27

22

19

23

平均落潮历时

6:

59

7:

01

06

⑵设计水位

设计年极值高水位表3

频率P（%）

0.33

1

2

5

10

20

50

重现期（a.）

300

100

潮位（m）

6.15

5.80

5.55

5.05

4.78

4.42

设计年极值低水位（m）表4

99

98

-3.58

-3.56

设计高、低水位表5

设计高水位（高潮累积频率10％）

3.54m

设计低水位（低潮累积频率90％）

-2.75m

⑶设计流速

桥位各水文测点涨、落潮垂线平均最大流速单位（m/s）表6

重现期

（年）

乍浦站潮差

（m）

垂线平均最大流速

垂线号

2001

2002

8.4

Vf

1.98

2.68

Ve

2.77

2.02

8.2

1.93

2.62

2.70

1.97

7.8

1.85

2.50

2.56

1.88

可能最大流速V

2.51

2.81

注：

Vf－涨潮流速，Ve－落潮流速

⑷设计波要素

设计波要素表7

重现期（a.）

方位

H1%（m）

H4%（m）

H13%（m）

（s）

NE

5.40

3.81

7.36

ENE

6.27

5.44

4.53

8.04

E

5.15

4.43

3.62

7.16

ESE

5.31

4.57

3.74

7.25

SE

5.12

4.41

3.60

7.15

4.99

4.28

3.50

7.04

5.98

5.17

4.30

7.85

4.82

4.14

3.38

6.94

4.97

4.27

3.49

4.77

4.09

3.34

6.83

3.66

2.98

6.52

4.88

3.79

4.29

3.68

2.99

4.31

3.71

3.03

6.53

3.65

2.97

6.51

计算水位的重现期与波浪相同。

⑸桥墩冲刷计算

北航道桥过渡墩冲刷计算和试验成果表表8

桥墩类型

计算条件

冲刷前高程

一般冲刷

河床演变

局部冲刷

冲刷后高程

方法一：

公路工程水文勘测设计规范

B8（B13）

300年一遇风暴潮

-12.3

7

7.6

-26.9

方法二：

NHI桥墩冲刷评价手册（美国）

0.9

-28.6

方法三：

桥墩冲刷模型试验（河口所）

17.3

-29.6

北航道桥辅助墩冲刷计算和试验成果表表9

B9（B12）

8.3

-27.6

9.6

-29.8

-31.3

北航道桥索塔墩冲刷计算和试验成果表表10

B10（B11）

10.8

-30.1

14.9

-35.1

21.8

-34.1

由于理论计算的冲刷值比试验值略小，设计值偏安全地以桥墩局部冲刷模型试验结果控制。

5.2工程地质

北航道桥工程区段为K52+069.000～K52+977.000。

桥位区段表层为亚砂土，厚度为1.3～6.6m。

其下由上至下分布土层如下：

②1层亚砂土：

饱和，软塑，厚度3.50～8.85m。

③层淤泥质亚粘土：

饱和，流塑，局部软塑，厚度1.60～11.50m。

④1层淤泥质粘土：

饱和，流塑，局部软塑，厚度3.40～9.40m。

④2层粘土：

饱和，软塑，厚度6.35m。

⑤1层粘性土：

以亚粘土为主，局部为粘土，饱和，软塑，土质较均匀，厚度0.80～10.10m。

⑤2层亚砂土：

饱和，软塑～硬塑，微具层理，厚度1.30～11.60m。

⑤3层亚粘土：

饱和，硬塑，厚度2.80～13.10m。

⑤3透层亚砂土、粉砂：

饱和，亚砂土软塑，粉砂中密，局部为亚粘土，厚度1.50～13.70m。

⑥层亚粘土：

饱和，硬塑，局部软塑，厚度2.60～6.15m。

⑦1层亚砂土：

饱和，硬塑或密实，厚度4.90～25.40m。

⑦1夹层亚粘土：

饱和，软塑，厚度5.10～12.50m。

⑧11层亚粘土：

饱和，软塑，局部硬塑，厚度3.20～6.10m。

⑧21层亚粘土、粘土：

饱和，软塑，厚度6.10～10.45m。

⑧22层粘土、亚粘土：

饱和，软塑，厚度2.40～15.80m。

⑧透层亚砂土、粉砂：

饱和，硬塑或密实，厚度1.60～7.90m。

⑨层中细砂：

饱和，密实，厚度4.00～15.95m。

⑩层粘性土：

饱和，硬塑，厚度5.20～16.40m。

⑩夹层粉细砂：

饱和，密实，厚度4.30～7.80m。

层粉细砂：

饱和，密实，厚度1.30～16.00m。

夹层亚粘土：

饱和，硬塑，厚度3.50～12.20m。

层亚粘土：

饱和，硬塑，厚度0.90～4.70m。

层中细砂：

饱和，密实，厚度7.40～10.80m。

⑩层硬塑的粘性土、

层灰黄色密实粉细砂、

夹层硬塑亚粘土，层位分布稳定。

均是理想的桩基持力层。

各层土的力学性能参数见表11。

北航道桥各土层力学性能参数表表11

层号

岩　性

地基土容

许承载力

[σ0]（kPa）

钻孔桩

沉　桩

桩周土极

限摩阻力

τi（kPa）

桩端极限

承载力

σR（kPa）

桩周土极限

摩阻力

②1

亚砂土

120

30

35

③

淤泥质亚粘土

90

25

③透

40

④1

淤泥质粘土

80

④2

粘土

⑤1

粘性土

180

45

55

⑤2

200

60

⑤3

190

⑤透

160

⑥

275

65

75

⑦1

亚砂土、粉砂

245

4500

70

⑦1夹

亚粘土

⑧11

亚粘土、亚砂土

210

⑧21

2500

⑧22

230

2700

⑨

细砂、中砂

260

85

⑩

粘土、亚粘土

350

⑩夹

粉细砂

5000

粉砂、细砂

320

6500

夹

385

6300

95

亚粘土、粘土

410

6400

中细砂

450

8000

5.3水文地质

桥位区勘探深度范围内的地下水主要为第四系松散岩类孔隙水。

按埋深条件可分为潜水、微承压水及承压水。

潜水：

主要分布于海底表层，含水介质为亚砂土。

微承压水：

主要分布于埋深30m左右的土层中，含水介质为亚砂土、粉砂。

第一层承压水：

埋深50m左右，含水介质为亚砂土、粉细砂。

第二层承压水：

埋深80m左右，含水介质为中粗砂。

根据海水及浅层地下水分析结果和《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）判定：

地下水对混凝土无腐蚀性，海水对混凝土具弱腐蚀性。

6主要材料及性能

6.1普通钢筋

采用Ⅰ级钢筋（公称直径小于12mm）和Ⅱ级或Ⅲ级钢筋（公称直径大于等于12mm）三种，Ⅰ级钢筋必须符合国家标准（GB13013）的有关规定，Ⅱ级、Ⅲ级钢筋必须符合国家标准（GB1499—98）的有关规定。

Ⅰ级钢筋抗拉设计强度Rg=240MPa，抗压设计强度Ry=240MPa，标准强度Rgb=240MPa，弹性模量Eg=2.1×

105MPa。

Ⅱ级钢筋抗拉设计强度Rg=340MPa，抗压设计强度Ry=340MPa，标准强度Rgb=340MPa，弹性模量Eg=2.0×

Ⅲ级钢筋抗拉设计强度Rg=380MPa，抗压设计强度Ry=380MPa，标准强度Rgb=380MPa，弹性模量Eg=2.0×

6.2环氧树脂涂层钢筋

环氧树脂涂层钢筋应符合现行行业标准《环氧树脂涂层钢筋》（JD3042-1997）和《杭州湾跨海大桥施工技术规范专用条款》的规定

6.3普通钢材

采用Q235-A、Q345-C、D和Q390-D，必须符合国家标准（GB/T1591—94）的有关规定，Q235-A屈服强度为235MPa，抗拉强度375MPa，弹性模量Eg=2.1×

105MPa；

Q345-C屈服强度为345MPa，抗拉强度470MPa，弹性模量Eg=2.1×

Q390-D屈服强度为390MPa，抗拉强度490MPa，弹性模量Eg=2.1×

6.4螺栓

高强度螺栓应符合GB1228-91的要求，螺母应符合GB1229-91的要求，垫圈应符合GB1230—91的要求。

普通螺栓的材料应符合GB700—88或GB3077—88的要求。

6.5耳板材料

耳板材料采用高强度结构钢，其各项性能指标应满足表12、表13的要求。

化学成分（Wt%）表12

C

Si

Mn

P

S

Cu

Ni

Cr

Mo

B

≤0.16

≤0.55

0.60～1.50

≤0.02

≤0.015

0.15～0.50

0.40～1.50

0.40～0.80

0.15～0.60

≤0.005

力学性能表13

取样方向

屈服强度

σs

MPa

抗拉强度

σb

延伸率

δ5

%

冷弯试验

180°

d=2a

冲击试验

试验温度

℃

Akv

J

横向

≥665

≥760

≥16

完好

常温

纵向

≥47

-20

≥27

销接连接件采用ZG35CrMo，性能指标应符合YB/T036.3-92的要求；

销轴材料采用40Cr，性能指标应符合GB3077-88的要求。

耳板销孔衬套材料采用SF-1（钢背－塑料三层复合轴承材料），主要物理机械性能应满足表14的要求。

SF-1材料的物理机械性能表14

SF-1

最大抗压强度（MPa）

280

使用温度（℃）

-150～+270

线膨胀系数（1/℃）

3×

10-5

导热系数（Cal/seccm℃）

0.1

摩擦系数μ值

0.05～0.1（动）、0.1～0.15（静）

6.6焊接材料

焊接材料应结合焊接工艺，通过焊接工艺评定试验进行选择，保证焊缝性能不低于母材，工艺简单，焊接变形小，所选焊条、焊剂、焊丝均应符合相应国家标准的要求。

CO2气体保护焊的气体纯度应大于99.5%。

6.7斜拉索钢丝、锚具及斜拉索防护材料

斜拉索采用直径为7mm的高强度低松弛镀锌钢丝，应符合GB5223-85及表15要求。

冷铸锚锚杯及螺母采用40Cr，坯件为锻件，符合GB3077-88要求。

斜拉索用高强钢丝技术要求表15

序号

技术指标

公称直径

φ7.0（+0.08,-0.02）mm

圆度

≤0.04mm

3

横截面积

38.48mm2

4

≥1670MPa

≥1410MPa

6

≥4.0%（L=250mm）

弹性模量

（1.95～2.10）×

105MPa

8

反复弯曲

≥4次（R=20mm）

9

卷绕

3d×

8圈

松弛

≤2.5%（0.7G.U.T.S,1000h,20℃）

11

疲劳应力幅

360MPa（上限应力0.45σb,N=2×

106次）

12

锌层单位质量

≥300g/m2

13

锌层附着性

5d×

2圈，不起层，不剥离

14

硫酸铜试验

＞5次（每次1min）

15

伸直性：

弦与弧的最大自然矢高

≤15mm（弦长1000mm）

16

自由圈升高度

≤0.15m

斜拉索外包高密度聚乙烯材料应符合表16、表17的技术要求。

内层黑色高密度聚乙烯材料技术要求表16

技术指标

密度

0.942～0.978g/cm2

熔融指数

＜0.2g/10min

拉伸强度

＞20MPa

断裂伸长率

＞600%

邵氏硬度

＞60

维卡软化点

＞115℃

脆化温度

＜-70℃

冲击强度

＞25kJ/m2

耐热应力开裂

＞96h

耐环境应力裂性IUIgcpalco630

＞1500h

碳黑含量

2.3±

0.3%

碳黑粒度

＜20μm

碳黑分散度

色谱法

显微镜法

＞4000

合格

100℃168小时空气箱老化

拉伸强度保留率

断裂伸长率保留率

＞85%

外层黑色高密度聚乙烯材料技术要求表17

项目

＜0.45g/10min

＞110℃

耐光色牢度

＞7级

6.8混凝土

承台采用C30混凝土、桩基础采用C30水下混凝土、承台封底混凝土采用C20水下混凝土，墩身采用C40混凝土，索塔采用C50混凝土，其技术标准应符合交通部部颁标准的有关规定。

混凝土按海工防腐混凝土配置，混凝土用水泥、砂、石料避免采用可能发生碱集料反应的材料。

6.9预应力钢绞线

索塔横梁预应力采用15-22钢绞线，上塔柱斜拉索锚固区环向预应力采用15-12钢绞线。

预应力钢绞线技术标准应符合ASTMA416-98、270级的规定，公称直径为15.24mm，标准强度为1860MPa，计算弹性模量为1.95×

105MPa，锚具采用15-22、15-12型，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等均采用相应的配套产品，其产品质量应符合设计要求。

预应力材料应严格检验并符合有关标准。

6.10钢筋连接器

直径大于或等于25mm的钢筋采用机械连接方式接长，其中桩基钢筋笼接长采用钢筋冷挤压套筒或镦粗直螺纹套筒；

承台、墩身、索塔采用镦粗直螺纹套筒连接；

接头等级为Ⅱ级，其技术标准应符合JGJ107-2003和JGJ108-96的有关规定。

6.11钢筋焊网

防裂钢筋网采用直径为5mm间距为10×

10cm的带肋钢筋焊网，产品应符合YB/T076-1995的有关规定。

7设计要点

7.1过渡墩墩身及基础设计

B8、B13号墩为过渡墩，承台采用水流适应性强的圆形分离式承台，B8号墩承台顶面设计标高为2.0m，B13号墩承台顶面设计标高为3.0m，B8、B13号墩承台直径均为13.0m，厚度为4.0m，每个承台下设4根直径为2.5m，护筒直径为2.8m的钻孔灌注桩，每个过渡墩下共设8根钻孔灌注桩，B8号基础桩长为95m，B13号基础桩长为96m，B8、B13号墩基桩底标高为-97m；

桩底进入⑨土层平均深度分别为6m和12m。

为了增强下部构造的景观效果，墩身采用矩形圆倒角断面分离式薄壁墩，墩身上部尺寸为6.25m（横桥向）×

5.88m（顺桥向），下部尺寸为6.25m（横桥向）×

4.0m（顺桥向），B8号墩高为45.535m（主桥侧）、45.169m（引桥侧）；

B13号墩高为44.535m（主桥侧）、44.169m（引桥侧）；

墩身除上部6m段顺桥向呈曲线变化，余均为直线变化。

为确保承台及墩身的耐久性，在承台中及墩身浪溅区（标高+10.2m以下）使用环氧树脂涂层钢筋并根据试验使用钢筋阻锈剂。

7.2辅助墩墩身及基础设计

B9、B12号墩为辅助墩，均考虑船撞力的作用。

承台采用水流适应性强的圆形分离式承台，承台顶面设计标高为4.0m，承台直径均为17.0m，厚度为4.0m，每个承台下设7根直径为2.