杭州湾大桥设计说明.docx

1、杭州湾大桥设计说明 说 明海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ 2752000）。 1. 设计范围桥梁用结构钢（ GB/T 7142000 ）。 总体设计，内 北航道桥第一册 本册图纸为杭州湾跨海大桥施工图第二卷低合金结构钢（GB 159194）。 容主要包括：地质剖面、平面、桥型总体布置、主要构件一般构造、施工流程及主要 工程材料数量。交通工程、安全设施、桥梁景观、桥涵标及桥面系未包括在本册内。港口工程混凝土设计规范（JTJ 26798）。 2. 设计依据港口工程桩基工程规范（JTJ 25498）。 水运工程混凝土施工规范（JTJ 26896）。 ）。杭州湾大桥工程设计第一合同段合同书（

2、合同编号：HT-SJ-2001-01水运工程混凝土质量控制标准（JTJ 26996）。 杭州湾大桥初步设计文件及其补充文件。公路桥梁抗风设计指南。 交通部交公路发2003313号文对杭州湾跨海大桥初步设计的批复。 日本本州四国联络桥抗风设计基准及说明（1976年参照标准）。 号文。杭州湾大桥工程指挥部甬嘉桥指200342 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2003 报批稿）。 杭州湾跨海大桥有关专题研究成果。公路工程技术标准（JTG B01-2003）。 3. 设计规范4. 主要技术标准 3.1 设计遵守的主要规范根据交通部交公路发2003313号文对杭州湾跨海大桥的批复

3、意见，主要技术指标 公路工程技术标准（JTJ 001-1997）。如下： 1989 ）。公路工程抗震设计规范（JTJ 004桥梁等级：全线采用双向六车道高速公路标准建设。 ）。公路桥涵设计通用规范（JTJ 0211989计算行车速度： 100km/h。 JTJ 023公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（1985）。桥面宽度： 33m（不含锚索区），见图1。 公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 0241985）。护紧紧行中路路行 护急急央车缘缘车停停分 隔车车栏栏道带带道带带带 3300 503375325505032533755020022 JTJ 025公路桥涵钢结构及木结构设计规范（

4、1986）。 ）。公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T 502831999 ）。公路桥涵施工技术规范（2000JTJ 041 1998公路工程地质勘察规范（JTJ 064）。 2002）。JTG 030公路工程水文勘测设计规范（ 3.2 设计参考的主要规范 。注：图中单位为cm 1 桥梁宽度图 海港水文规范（JTJ 21398）。 120级，挂车超设计荷载：汽车20。1 最大纵坡：2.8%。 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 发

5、生日期 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 发生日期 1962.8.2 最小潮差 （m） 2.39 3.5 2.39 发生日期 平均潮差 （m） 4.65 5.30 5.13 5.32 平均涨潮历时 5:27 5:22 5:19 5:23 平均落潮历时 6:59 7:01 7:06 6:59 桥面横坡：2%。 。设计洪水频率：1/300 年。 100结构设计基准期：；施工阶段=39m/s（抗风设计标准：运营阶段设计重现期100年

6、，V1/100）10 V（=34.8m/s。1/30）年，设计重现期3010国家高程基准）起算，19855.19m 通航标准：通航净高按设计最高通航水位（，净万吨级海轮标准及建设深水港条件设计，主通航孔通航净宽325m主通航孔按3.5，净高1000高47m；边通航孔按吨级海轮标准设计，边通航孔通航净宽110m 28m。设计水位 地震基本烈度为度。 设计年极值高水位 表3 船舶撞击力 频 率P（%） 0.33 1 2 5 10 20 50 1 船舶撞击力表 表重 现 期（a.） 300 100 50 20 10 5 2 孔航通 潮 位 (m) 6.15 5.80 5.55 5.30 5.05 4

7、.78 4.42 船表代 撞击速(m/s) 度 ）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 设计年极值低水位(m) 表4 频 率P（%） 1000t边通航孔 沿海货轮4.7 9.4 4.0 99 98 重 现 期（a.） 100 50 潮 位 (m) -3.58 -3.56 JTG B01-2003其它指标均按交通部部颁公路工程技术标准（）执行。 5 水文、地质 设计高、低水位 表5 5.1 水文设计高水位（高潮累积频率10） 3.54m 设计低水位（低潮累积频率90） -2.75m 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

8、潮不等现象。设计流速 年年2000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月和91999桥位各水文测点涨、落潮垂线平均最大流速 单位（m/s） 表6 国家高程月桥区短期验潮资料进行分析，成果详见表65（潮位基准面采用21985重现期 乍浦站潮差 垂线平均最大流速 垂线号 基准）。2 冲刷后高程河床演变 局部冲刷冲刷前高程 一般冲刷 （年） 计算条件 桥墩类型(m) (m) (m) (m) (m) 方法一：公路工程水文勘测设计规范-26.9 7.6 -12.3 7 （B13） 300年一遇风暴潮B8 桥墩冲刷评价手册（美国）方法二：NHI-28.6 8.4 -12.3 0.9 7

9、年一遇风暴潮） 300B8（B13 方法三：桥墩冲刷模型试验（河口所）-29.6 17.3 -12.3 B13） 300年一遇风暴潮B8（m） 2001 2002 300 8.4 Vf1.98 2.68 V e2.77 2.02 100 8.2 Vf1.93 2.62 V e2.70 1.97 20 7.8 V f1.85 2.50 V e2.56 1.88 可能最大流速V 2.51 2.81 涨潮流速，V落潮流速注：V ef9 表北航道桥辅助墩冲刷计算和试验成果表 设计波要素桥墩类型 计算条件冲刷前高程 (m) 一般冲刷 (m) 河床演变 (m) 局部冲刷 (m) 冲刷后高程(m) 7 表设

10、计波要素）重现期（a. 方法一：公路工程水文勘测设计规范-27.6 7 8.3 -12.3 300年一遇风暴潮B9（B12） NHI桥墩冲刷评价手册（美国）方法二：-29.8 9.6 -12.3 0.9 7 （B12） 300年一遇风暴潮B9 方法三：桥墩冲刷模型试验（河口所）-31.3 19 -12.3 年一遇风暴潮（B12） 300B910 表北航道桥索塔墩冲刷计算和试验成果表 方位 ）（Hm 1% （Hm）4% ）H（m13%T s（）300 NE 5.40 4.65 3.81 7.36 ENE 6.27 5.44 4.53 8.04 E 5.15 4.43 3.62 7.16 ESE

11、5.31 4.57 3.74 7.25 SE 5.12 4.41 3.60 7.15 NE 4.99 4.28 3.50 7.04 ENE 5.98 5.17 4.30 7.85 6.94 4.14 E 4.82 3.38 100 桥墩类型 7.04 4.27 4.97 3.49 ESE 6.83 4.09 4.77 SE 3.34 6.52 3.66 4.27 NE 2.98 7.36 3.79 5.31 ENE 4.88 6.52 4.29 E 2.99 3.68 20 6.53 3.71 4.31 ESE 3.03 6.51 2.97 3.65 4.27 SE 注：计算水位的重现期与波浪

12、相同。 计算条件冲刷前高程 (m) 一般冲刷(m) 河床演变 (m) 局部冲刷(m) 冲刷后高程(m) 方法一：公路工程水文勘测设计规范B11B10（） 300年一遇风暴潮-12.3 7 10.8 -30.1 桥墩冲刷评价手册（美国）方法二：NHIB11B10（） 年一遇风暴潮300-12.3 0.9 7 14.9 -35.1 方法三：桥墩冲刷模型试验（河口所） ）（B10B11 300年一遇风暴潮-12.3 21.8 -34.1 注：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 桥墩冲刷计算 制。8 北航道桥过渡墩冲刷计算和试验成果表 表 工程地质5.2 3

13、北航道桥工程区段为K52+069.000K52+977.000。 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 。其下由上至下分布土层如下：6.6m桥位区段表层为亚砂土，厚度为1.3层号 岩 性 地基土容许承载力 0 kPa）（钻孔桩 沉 桩 桩周土极 限摩阻力 i（kPa） 桩端极限 承载力 kPa）（R桩周土极限 摩阻力 i（kPa） 1亚砂土 120 30 35 淤泥质亚粘土 90 25 30 透亚砂土 120 30 40 1淤泥质粘土 80 25 30 2粘土 80 30 40 1粘性土 180 45 55 2亚砂土 200 50 60 3

14、粘性土 190 45 55 透亚砂土 160 40 50 粘性土 275 65 75 1亚砂土、粉砂 245 65 4500 70 1夹亚粘土 160 45 55 1 1亚粘土、亚砂 土210 50 60 1 2粘土 200 45 2500 55 2 2亚粘土 230 50 2700 60 细砂、中砂 260 75 4500 85 粘土、亚粘土 350 80 4500 90 夹粉细砂 260 75 5000 85 11粉砂、细砂 320 90 6500 100 11夹粘土 385 80 6300 95 12亚粘土、粘土 410 100 6400 120 13中细砂 450 100 8000 1

15、20 亚砂土：饱和，软塑，厚度3.508.85m。层 1 。淤泥质亚粘土：饱和，流塑，局部软塑，厚度1.6011.50m层 。淤泥质粘土：饱和，流塑，局部软塑，厚度 3.409.40m层1 。层 粘土：饱和，软塑，厚度6.35m2粘性土：以亚粘土为主，局部为粘土，饱和，软塑，土质较均匀，厚度层 1 10.10m。0.80 。亚砂土：饱和，软塑硬塑，微具层理，厚度 1.3011.60m层2 亚粘土：饱和，硬塑，厚度2.8013.10m。层 3亚砂土、粉砂：饱和，亚砂土软塑，粉砂中密，局部为亚粘土，厚度层 3透 。13.70m1.50 6.15m2.60 层亚粘土：饱和，硬塑，局部软塑，厚度。 4

16、.90 层亚砂土：饱和，硬塑或密实，厚度25.40m。1 。亚粘土：饱和，软塑，厚度层 5.1012.50m1夹1 层亚粘土：饱和，软塑，局部硬塑，厚度。6.10m3.2011 亚粘土、粘土：饱和，软塑，厚度层 6.1010.45m。22 层2.40粘土、亚粘土：饱和，软塑，厚度15.80m。 2 7.90m。1.60亚砂土、粉砂：饱和，硬塑或密实，厚度 层透 中细砂：饱和，密实，厚度 层15.95m4.00。5.3 水文地质 5.20粘性土：饱和，硬塑，厚度 层。16.40m 。7.80m4.30粉细砂：饱和，密实，厚度 层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

17、分夹 为潜水、微承压水及承压水。 。16.00m1.30粉细砂：饱和，密实，厚度 层11 。12.20m3.50亚粘土：饱和，硬塑，厚度层 11潜水：主要分布于海底表层，含水介质为亚砂土。 夹 0.90亚粘土：饱和，硬塑，厚度 层。4.70m12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。 7.40中细砂：饱和，密实，厚度 层。10.80m13第一层承压水：埋深50m左右，含水介质为亚砂土、粉细砂。 层硬塑亚粘土，层位分布稳定。层灰黄色密实粉细砂、层硬塑的粘性土、1111夹4 第二层承压水：埋深80m左右，含水介质为中粗砂。 6.5 耳板材料 耳板材料采用高强度结构钢，

18、其各项性能指标应满足表12、表13的要求。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。化学成分（Wt%） 表12 C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo B 0.16 0.55 0.601.50 0.02 0.0150.150.50 0.401.50 0.400.80 0.150.60 0.005 6 主要材料及性能 普通钢筋6.1 力学性能 表13 ）和级或级钢筋（公称直径大于等于12mm采用级钢筋（公称直径小于取样方向 屈服强度 sMPa 抗拉强度 bMPa 延伸率 5% 冷弯试验180 d=2a

19、冲击试验 试验温度 取样方向Akv J 横向 665 760 16完好 常温 纵向 47 -20 27 ）的有关规定，级、级钢GB1301312mm）三种，级钢筋必须符合国家标准（度钢筋抗拉计强设定的GB1499家合国标准（98）有关规。级须筋必符b量性模R=240MPa，弹强=240MPa强抗R=240MPa，压设计度R，标准度ggy5，E，抗压设计强度R=340MPa=340MPa10=2.1MPa。级钢筋抗拉设计强度Rygg5b度性R强标准度=340MPa，弹模量E强设钢。级筋抗拉计=2.010MPa销接连接件采用ZG35CrMo，性能指标应符合YB/T 036.3-92的要求；销轴材料

20、ggb量弹性模，强标=380MPa强设抗R=380MPa，压计度R，准度R=380MPa采用40Cr，性能指标应符合GB 3077-88的要求。 ggy5 MPa。10=2.0Eg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。 6.2 环氧树脂涂层钢筋SF-1材料的物理机械性能 ）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（JD 3042-1997表14 项 目 SF-1 最大抗压强度（MPa） 280 使用温度（） -150+270 ）线膨胀系数（1/-5 103导热系数（Cal/seccm） 0.1 摩擦系数值 0.050.1（动）、

21、0.10.15（静） 和杭州湾跨海大桥施工技术规范专用条款的规定 普通钢材6.3 ）的，必须符合国家标准（Q390-D和、采用Q235-AQ345-CDGB/T159194量弹375MPa度强 ，性模拉，为度强屈 定规关有，Q235-A服235MPa抗5量模性弹470MPa，度为强屈服；MPa=2.110EQ345-C345MPa抗拉强度，g5，弹性模量E390MPa屈服强度为Q390-D；MPa=2.110 ，抗拉强度490MPag6.6 焊接材料 5 E10=2.1MPa。g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 6.4 螺栓于母材，工艺简单，焊接变形小，所

22、选焊条、焊剂、焊丝均应符合相应国家标准的要的要求，垫圈的要求，螺母应符合GB 1229-91GB 1228-91高强度螺栓应符合求。 88GB 3077或88GB 700的要求。普通螺栓的材料应符合91GB 1230应符合CO气体保护焊的气体纯度应大于99.5% 。 2 的要求。6.7 斜拉索钢丝、锚具及斜拉索防护材料 5 内层黑色高密度聚乙烯材料技术要求 表16 要15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及表序号 项 目 技术指标 1 密度2 0.978g/cm0.9422 熔融指数 0.2g/10min ，坯件为锻件，符合GB 3077-88要求。求。 冷

23、铸锚锚杯及螺母采用40Cr15 斜拉索用高强钢丝技术要求 表拉伸强度 20MPa 3 序号断裂伸长率 600% 4 邵氏硬度 60 5 维卡软化点 115 6 脆化温度 -70 7 2 25kJ/m 冲击强度8 耐热应力开裂 96h 9 耐环境应力裂性IU Igcpalco 630 1500h 10 碳黑含量 2.311 0.3% 碳黑粒度 20m 12 碳黑分散度 色谱法 13 4000 显微镜法 合格 100168小时空气箱老化 拉伸强度保留率 85% 14 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 技 术 指标 1 公称直径mm ）+0.08,-0.027

24、.0（2 圆度 0.04mm3 横截面积2 38.48mm4 抗拉强度 1670MPa5 屈服强度 1410MPa6 延伸率 ）（ 4.0%L=250mm7 弹性模量 5MPa ）101.95（2.108 反复弯曲 R=20mm）次（ 49 卷绕 3d圈8序号 0.7G.U.T.S,1000h,20 2.5%松弛 （）10 6 360MPa疲劳应力幅 （上限应力次）,N=2100.4511 b2 锌层单位质量 12 300g/m 锌层附着性 圈，不起层，不剥离25d13 次（每次5 硫酸铜试验）1min14 伸直性：弦与弧 ）1000mm（弦长 15mm15 的最大自然矢高 自由圈升高度 16

25、 0.15m项目 技术指标 1 密度2 0.978g/cm0.9422 熔融指数 0.45g/10min 3 拉伸强度 20MPa 4 断裂伸长率 600% 5 邵氏硬度 60 6 维卡软化点 110 7 脆化温度 -70 8 冲击强度2 25kJ/m9 耐热应力开裂 96h 10 耐环境应力裂性IU Igcpalco 630 1500h 11 100168小时空气箱老化 拉伸强度保留率 断裂伸长率保留率 85% 85% 12 耐光色牢度 7级 16斜拉索外包高密度聚乙烯材料应符合表、表17的技术要求。 6 6.8 混凝土 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水下C20C30水下混凝土、承台封底混凝土采用混凝土、桩基础采用承台采用C30（主桥侧）、44.169m（引桥侧）；墩身除上部6m段顺桥向呈曲线变化，余均为直线混凝土，其技术标准应符合交通部部颁标混凝土，索塔采用C50混凝土，墩身采用C40变化。 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、石料避免采用可为确保承台及墩身的耐久性，在承