第6章 鸭岛特大桥.docx
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第6章 鸭岛特大桥.docx
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第6章鸭岛特大桥
第六章鸭岛特大桥方案及比选
6.1自然条件
6.1.1 地理位置、地形、地貌
拟建鸭岛特大桥位于本项目终点,地处烟台海阳市与青岛即墨市交界处,黄海与丁字湾交接的丁字河口,地理坐标为东经121°57′,北纬36°34′。
北侧连接海阳市滨海公路,南侧连接青岛滨海公路北段(栲栳大坝~田横段)。
丁字湾位于即墨、莱阳、海阳三市的交界处,在构造上属鲁东隆起中胶莱坳陷的一部分,海湾形态受东西向构造和新华夏构造体系的控制,海湾主体呈北西-南东走向,湾顶部在麻姑岛附近折而向西,继五龙河口向延伸,湾口则转向东偏南方向,整个形态大致呈”丁”字形,故名丁字湾,亦称丁字湾,海呈狭长的半封闭的状深入陆地,从湾口到湾顶长22公里,最宽处(底坊滩至鲁岛附近)约12.3公里,最窄处(香岛附近)约2.5公里,口门宽(栲栳岛至宅南嘴)约2.8公里,湾内岸线蜿蜒曲折,岬湾相间,又被分成几个海湾(或称滩地),计有栲栳滩,芝坊滩,鲁岛滩,力岛滩,湾顶滩及五龙河三角洲等,岬角处多为基岩裸露,形成海蚀崖,但湾内滩涂除栲栳头附近为石底外,大部分为泥质或泥沙相间。
丁字湾周围被山丘环抱,南,北方向为剥蚀山丘,高程为70米上,下为切割山坡地,表面被残积-坡积物覆盖,西北方向为冲积平原。
流入丁字湾流有五龙河,白沙可,蓬险河,店集河,贤友河,黄塘河,鳌子河,朱埠河,羊郡河等。
6.1.2区域地质稳定性评价
1、地层岩性
(1)第四系
①第四系冲积粘性上、中粗砂等,多分布于沟谷中。
②第四系冲洪积层,以亚粘土为主,局部混砂土和砾砂,分布于丘陵缓坡坡脚处。
③第四系残坡积层,以粘性土混碎石为主,分布于山丘缓坡及坡脚处。
④第四系海积地层,部分地段有淤泥质(亚)粘土。
(2)基岩
①白垩系:
砂岩、泥质砂岩、粘土岩,分布于整个路段。
②件罗系:
砂岩、页岩、砂质页岩,主要分布于滩港大堰顶端。
2、岩浆岩
勘测区岩浆岩单一,只发育燕山期花岗岩。
3、区域地质构造
区域地质构造经历了三个阶段的演变过程:
第一阶段:
晚侏罗纪以前为断块基底形成及上升剥蚀阶段。
第二阶段:
为断块差异活动阶段,形成了即墨断陷盆地和胶莱凹陷,堆积了侏罗纪和白垩纪地层,并伴随有玄武岩和花岗岩的侵入。
第三阶段:
为继承性、间歇性差异运动阶段,在第三纪时期胶东断块大都处于稳定状态,在隆起区一些宽阔的河谷中堆积第四纪地层。
胶东半岛北部为多震区,地震活动上具有强度小、频率高、震源浅有感范围广的四大特点。
与构造息息相关,有史以来发生的最大地震为6级,这反映了半岛地区内部比较完整,无大型断裂和断陷存在,1970~1979年,胶东半岛发生了43次大于3级有感地震。
据《区域地震烈度区划图》(1990年),本区地震基本烈度属VI度区。
6.1.3水文地质、工程地质简评
1、水文地质评价
区域地下水主要以第四系松散孔隙水和裂隙潜水为主。
接受大气降水、地表水的补给和海洋潮汐作用,水质基本上以海水为主,对砼有中-强度侵蚀。
2、工程地质评价
区内多数第四系覆盖层相对较厚,为中密-密实的粗、中、细砂和亚粘土等,基岩以安山岩和玄武岩为主,可以用做桥基的桩基础持力层。
6.1.4气候与气象
桥为附近属暧温带东亚季风型大陆气候区,大陆度为57,四季分明。
寒暑显著,光照充足,昼夜温差较小,无霜期长,干湿季和季风进退均较显著。
年各月温度变化呈正态分布型,7、8月份最高,1、2月份最低,最热月份为8月,平均温度为24℃,最冷月份为1月,平均温度为-3.7℃。
年际变化趋势约为13-15年一个周期,50年代为最高值期,60~70年代为最低值期。
在近30年中,年平均气温为12℃。
年平均降水量787.8mm,年最大降水量1661mm。
(1964年),年最小降水量390.7mm。
(1981年)。
降水多集中在夏季,冬季降水量最少。
全年以西北风为最多风向,南风、东北风次之。
年平均风速3.1m/s,10分钟最大风速25.3m/s,瞬时最大风速32.0m/s。
全年平均蒸发量为154.1mm,蒸发量年分布5月份为最大,平均为208.8mm,1月份为最小,平均55.2mm。
场区最大冻土深度0.50米。
6.1.5海洋水文.
我院委托中国海洋大学环境科学与工程学院承担了鸭岛特大桥海洋水文的论证工作,研究内容包括工程海域设计水位和设计波浪的分析计算。
主要结论如下:
1、波浪场计算结果
E向、SE向和S向不同重现期、不同水位下,其中SE和S向浪在传播到工程点位的过程中由于受到陆地、鸭岛或栲栳岛的遮拦作用,波高较小;E向波浪最大。
2、设计高、低水位
基于56高程的设计高低水位计算结果,设计高水位:
187cm;设计低水位:
-165cm。
3、极端高、低水位
根据当地工程海域观测资料与千里岩水文站水文资料相关,并利用工程海域观测资料与乳山口和青岛连续多年年以上年极值高水位和低水位资料相关作为参证,推荐使用与千里岩相关推算结果,结果见表6-1、6-2。
PearsonⅢ型极值分布律推算的工程海域极端高水位
表6-1 单位:
cm
P
极端水位
300年一p=0.33%
405
100年一遇P=1%
375
50年一遇P=2%
357
工程海域多年一遇设计低水位推荐值
表6-2 单位:
cm
P
水位
300年一遇低水位(P=99%):
-348
100年一遇低水位(P=99%):
-334
50年一遇低水位(P=98%):
-326
6.2方案比选
鸭岛特大桥跨越丁字湾,连接本项目滨海路与青岛滨海公路,其桥梁的长短对投资影响最大。
由于青岛滨海公路北段已经建成通车,加之本项目K30+780~K54+288.877为利用已建成滨海连村路加宽路段,这就决定了连接本项目滨海通村路加宽段终点与青岛滨海路北段起点桥位为最短桥位,优势明显,如选择其他桥位,不仅大大增加工程规模及实施难度,整个滨海公路路线也难以保持顺畅。
因此本报中未选择其他桥位进行比选,仅对桥型方案进行比选。
6.2.1桥型方案选择原则
1、鸭岛特大桥为跨越丁字湾的特大型桥梁,应首先贯彻“安全、实用、经济、美观”的技术方针。
2、在遵循“安全、适用、经济、美观的原则下,将鸭岛特大桥建设成为与环境协调的海湾区域标志性建筑,充分展示桥梁的艺术美。
3、高度重视环保与景观,实现大桥、人与自然的和谐统一。
4、积极吸收国内、外桥梁建设的先进技术和成功经验,选用技术合理、施工可靠的桥型方案,确保桥梁品质。
6.2.2 主桥
1、控制主桥桥型方案的条件
根据山东省交通规划设计院所做的《鸭岛特大桥航道论证报告》中的结果,航道按照通航1000t级海轮设计,净空高度为23米,净空宽度不应小于90米。
2、主桥桥型方案
主桥是本项目的关键所在,主桥桥型方案的选择应从新颖、经济、美观、工期等方面综合考虑。
设计中既要有创新的理念,又要安全可靠。
综合国内近似跨径桥梁及桥位附近实际情况,充分吸收专家的意见,同时结合业主的建设要求,在推荐桥位上对双塔斜拉桥、独塔斜拉桥、刚构-连续梁组合体系分别进行了比选研究。
双塔斜拉桥:
双塔斜拉桥宏伟壮观,桥塔挺拔高耸,双塔并立,如同海湾门户,彰显标志风范。
跨径组成为(85+200+85)=370米,桥塔高度约为110米,塔型美观且有较大选择余地。
独塔斜拉桥:
主塔独立高耸,斜指向蓝天,与主桥配合宛如一叶帆船,寓意乘风破浪、一帆风顺。
斜拉索采用单索面布置,分别锚固于塔上和主梁中间分隔带内,顺桥向拉索布置呈现光线折射般效果。
跨径组成为(160+80+70)=310米,桥塔高度约为135米。
刚构-连续梁组合体系:
功能、力学与结构的完美结合,主桥、引桥与周围环境浑然一体,不庸俗、不突兀。
本方案跨径组成为(60+120+140+120+60)=500米。
各方案桥梁效果图见图6-1~6-3。
3、双塔斜拉桥方案
本方案主桥为双塔双索面混凝土斜拉桥,跨径组合为85+200+85米,全长370米。
A、主梁
本方案采用双边肋主梁的型式,主梁横向设双向2%横坡。
主梁横断面中
部梁高为2.75米,顶板厚度为0.3米,边跨主梁断面因压重需要增大断面。
主梁配置纵向、横向双向预应力,局部区域配置竖向预应力。
B、桥塔
桥塔横向设计为钻石型,桥塔总高约110m,其中桥面以上部分高约80m,桥塔顺桥向宽度为5.8m,横桥向与塔座连接处宽度为20m;塔座平面尺寸为23×9m,高度为2m。
C、斜拉索
斜拉索可采用φ15.2mm高强度镀锌钢绞线或高强钢丝。
拉索顺桥向呈辐射状布置,梁上间距主跨为8米,边跨为4~8米不等;塔上锚固间距2.5~4米不等。
D、基础
主塔基础采用直径1.8m的钻孔灌注桩。
辅助墩及共用墩均采用薄壁墩身,基础采用直径1.8m钻孔灌注桩基础。
主桥基础采用直径1.8m群桩基础,桩基平面布置为6(横桥向)×3(顺桥向)=18(个/承台)。
E、施工
图6-1双塔双索面斜拉桥效果图(方案一)
图6-2独塔斜拉桥效果图(方案二)
图6-3刚构-连续梁桥效果图(方案三)
本方案主要施工程序为桥塔采用滑模或翻模施工;混凝土梁段采用悬臂对称浇筑,最后进行边跨、中跨合拢。
F、本方案特点
──桥塔挺拔雄伟,如海湾的门户,景观突出,且桥塔易于造型,有多种形式可供选择,可实现景观与环境的和谐统一,标志效果显著。
──施工方法成熟,海上施工技术复杂,难度较高,施工控制要求严格,施工周期较长。
──后期养护费用高。
4、独塔斜拉桥方案
本方案主桥跨径组合为160+80+70米,全长310米。
主塔独立高耸,斜指向蓝天,与主桥配合宛如一叶帆船,寓意乘风破浪、一帆风顺。
斜拉索采用单索面布置,分别锚固于塔上和主梁中间分隔带内,顺桥向拉索布置呈现光线折射般效果。
主跨主梁采用钢箱梁断面,辅助跨和边跨采用混凝土箱梁断面,箱梁横断面中间高度为3.5米。
基础采用直径2.0米钻孔灌注桩。
本方案特点:
A、塔独立高耸,气势非凡,富有深意。
B、钢箱梁断面与混凝土断面结合,合理利用各自优点,发挥各自长处;
C、施工复杂,难度较高,海上施工风险较大,施工控制要求严格,施工周期较长。
D、后期养护费用高。
5、刚构-连续梁组合体系方案
本方案主桥跨径组合为60+120+140+120+60米的五跨刚构-连续梁组合体系,全长500米。
主桥宽度为24.5米,设双幅桥。
刚构墩采用双薄壁墩,辅助墩与共用墩采用空心薄壁墩,基础均采用直径1.8米钻孔灌注桩。
本方案特点:
A、经济合理,具有较成熟的建桥经验借鉴。
B、主桥线形平顺,与周围景观结合良好。
C、施工方法成熟,施工速度快,周期较短,施工质量容易保证。
C、整体刚度大,抗震性能好,后期养护费用小。
6.2.3引桥
综合经济、防洪要求、技术、施工等方面因素,鸭岛以南部分引桥采用卡40米预应力混凝土连续箱梁,鸭岛以北引桥选用跨径为30米的预应力混凝土连续箱梁。
引桥宽度为24.5m,按照双幅布置,40箱梁为单箱单室结构,箱梁顶宽12.0m,底宽7m,梁高3m;30箱梁为单箱单室结构,箱梁顶宽12.0m,底宽7m,梁高1.8m。
桥墩下部桥墩为薄壁墩,基础采用扩大基础或群桩基础.引桥桥台均采用扩大基础,其中海阳侧桥台为肋板式桥台,即墨侧为轻型薄壁桥台。
6.2.4鸭岛特大桥方案
结合以上主桥及引桥桥型方案,我们拟定了以下三种桥跨方案进行比选。
方案一:
桥跨布置为33*30+22*40+(85+200+85)+26*40米,主桥为双塔斜拉桥,桥梁长度3280米。
方案二:
桥跨布置为34*30+23*40+(70+80+160)+26*40米,主桥为双塔斜拉桥,桥梁长度3290米。
方案三:
桥跨布置为34*30+20*40+(60+120+140+120+60)+24*40米,主桥为双塔斜拉桥,桥梁长度3280米。
各桥型方案桥跨布置见图6-4。
6.2.5方案比较
以上三种桥型方案,均能够满足航道、设计水位要求,而且具有技术成熟、安全可靠、工期有保障的特点,各桥型方案均能满足工程需要。
桥型选择应从美观新颖、先进、经济、行车舒适、设计和施工技术成熟度、工期等方面综合考虑,经比选,本报告推荐主桥型采用双塔斜拉桥方案。
三种桥型的综合比较,见表6-3。
图6-4桥跨布置示意图
鸭岛特大桥方案比较表(不含桥台长度)
表6-3
方案
项目
方案一(双塔斜拉桥)
方案二(独塔斜拉桥)
方案三(五跨连续刚构)
全长(m)
3280
3290
3280
主桥长(m)
370
310
500
北引桥长(m)
1870
1940
1820
南引桥长(m)
1040
1040
960
全桥建安费(万元)
36919.4
39300.0
35759.2
主桥建安费(万元)
7251.5
9780.6
7122.0
主桥指标(元/m2)
7179.0
10047.9
5935
引桥建安费(万元)
25389.0
24991.3
24436.8
引桥指标(元/m2)
5438.4
5180.6
5625.4
技术成熟度
技术先进,国内可
借鉴经验较多
技术先进,国内可
借鉴经验较多
较成熟
景观效果
好
一般
一般
经济性
造价稍高
造价较高
经济
实施难度
桥塔施工难度稍大
桥塔施工难度稍大
成熟
养护难易度
养护费用稍大
养护费用较大
易于养护
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