Research on Key Construction Technologies of Hangzhou Bay Bridge
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Professor Lyu Zhongda, President of Ningbo University presents at CILT International Convention 2018 in Wroclaw
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Research on Key Construction Technologies of Hangzhou Bay Bridge
- 1. 忠吕 达 Lyu Zhongda 中国 · 波工程学院宁 Ningbo University of Technology, China 杭州湾跨海大 建造桥 技 研究关键 术 Research on key construction technologies of Hangzhou Bay Bridge
- 2. 个人简历 Personal Resume 忠 ，教授 高工， 波工程学院校 ，博士生 ，中国交吕 达 级 宁 长 导师 通 部 家委 会委 ，国家运输 专 员 员 863 、国家科学技 励等计划 术奖 评审 家。专 期从事 梁工程的建 研究、施工和 工作，主持建造了长 桥 设 设计 宁 波招宝山大 、杭州湾跨海大 、象山港大 等 梁。曾任杭州湾跨桥 桥 桥 桥 海大 副 指 、 工程 。任 期 自主 新，填 中国桥 总 挥 总 师 职 间带领团队 创 补 跨海大 建 多 空白，攻克多个世界性 ， 造多 世界第一，桥 设 项 难题 创 项 共获 250 余 科技 新和技 新成果，曾 国家技 明二等 和项 创 术创 获 术发 奖 国家科技 步二等 各进 奖 1 ；省部 科学技项 级 术奖 10 。项
- 3. 1 4 2 5 3 工程概况 General Introduction 知 权识产 Intellectual property rights 面 挑临 战 Challenges 家 价专 评 Experts evaluation 技 研究关键 术 Research on Key Technologies 目 录
- 4. 基本概况 General Introduction 工 程 于 1993 年 始 前 期 研 究 ，开 2003.11 始 行 建开 进 ，设 2008.5 年建成通 。杭州湾跨海大 是我国首批建造的 代化车 桥 现 超大型跨海 梁，是一 具 拓性、挑 性和 性的工程。大桥 项极 开 战 风险 桥 全长 36 公里，是目前世界上建成的最 的跨海大 。长 桥
- 5. 国内无先例可循， 国外可供借 的 很少。鉴 经验 海上全年有效工作日 不足时间 180 天，工期矛盾突出。 海上作 少业时间 工程 模浩大规自然条件 劣恶 面 挑临 战 Challenges Extreme natural conditions Large scale of Engineering Little experience can be used for reference 可借 少鉴经验 Little time for offshore operation
- 6. 建 条件 劣设 恶 Severe construction conditions 潮差大、潮流急。最大潮差 7.57m ， 最 大 流 速 5.16m/s 。 大 、大 多；风 雾 小气候 象明 。现 显 Gale and foggy weatherLarge tidal range, rapid tidal current
- 7. 土 厚，冲刷深；沿 浅软 层 线 气富集，地 条件 。层 质 复杂 浅 沼气分布区层 Soft soil foundation ， easy erosion ； Complex geological conditions 建 条件 劣设 恶 Poor construction conditions
- 8. 涂 。南 涂滩 长 滩 长达 10 公里 ，潮汐 落，施工 度大。涨 难 Long range shoals 腐 强。海水 腐 重，蚀 对结构 蚀严 耐久性 突出。问题 Strong corrosiveness 建 条件 劣设 恶 Poor construction conditions
- 9. 技 研究关键 术 Research on Key Technologys 技关键 术 1 ： 理念 新设计 创 Key Technology 1:Innovation of design idea 技关键 术 2 ：大 位吨 50m 力混凝土箱梁整体 制和梁上 、架 技预应 预 运输 设 术 Key Technology 2:Integral prefabrication ， transportation and erection technology for large tonnage 50m prestressed concrete box girders 技关键 术 3 ：大 位吨 70m 力混凝土箱梁整体 制和 潮海域海上 、架预应 预 强 运输 设 技术 Key Technology 3:Integral precasting ， marine transportation and erection technology in areas of strong tide and large tonnage 70m prestressed concrete box girder 技关键 术 4 ：海洋 境下混凝土 耐久性技环 结构 术 Key Technology 4:Durability technology of concrete structure under marine
- 10. 技 研究关键 术 Research on Key Technologys 技关键 术 5 ：大直径超 管 、制造、防腐和 技长钢 桩设计 沉桩 术 Key Technology 5:Design, manufacture, anticorrosion and pile driving technology for large diameter and super long steel pipe piles 技关键 术 6 ： 害天气 海上 行 安全的影 和 策研究灾 对 长桥 车 响 对 Key Technology 6:Influence of extreme weather on traffic safety of long sea-crossing bridges and countermeasures 技关键 术 7 ： 潮海域河工模型与双向流 局部冲刷研究强 桥墩 Key Technology 7:Study on local scour of river model and two-way flow pier in areas of strong tides
- 11. 工厂化、大型化和机械化 理念 新创 制 基、 制 墩、 制整孔箱梁的使用，采用大型机械预 桩 预 桥 预 化 和吊装，化海 ，尽可能 少海上作 。设备运输 为陆 减 业 施工方案决定 方案设计 将 梁 的可 施性放到了 之上，通 国内外桥 结构 实 结构设计 过对 类似工程、施工技 水平、机具装 水平的广泛 研和咨术 备 调 询 ， 立了施工方案决定 方案的原 。确 设计 则 使用寿命大于结构设计 100 年 于最 峻的自然腐 境之一， 耐久性 成 杭州处 严 蚀环 结构 设计 为 湾跨海大 内容之一。桥关键设计 技关键 术 1 Key Technology 1
- 12. 技关键 术 2 Key Technology 2 大 位吨 50m 力混凝土箱梁整体 制和梁上 、架 技预应 预 运输 设 术 Integral prefabrication ， transportation and erection technology for large tonnage 50m prestressed concrete box girders 新性 架体系创 运 设计图 Innovative transport and erection system design
- 13. 技关键 术 2 Key Technology 2 前后 分离；车组 子“ 性” 接；电 软刚 联 小直径、大数量 胎。轮 混凝土箱梁整体 制和梁上 、架大 位预 运输 吨 50m 力 技预应 设 术 Integral prefabrication ， transportation and erection technology for large tonnage 50m prestressed concrete box girders
- 14. 搬 move 提 lift 运 transport 架 erect 技关键 术 2 Key Technology 2 大 位吨 50m 力混凝土箱梁整体 制和梁上 、架 技预应 预 运输 设 术 Integral prefabrication and transportation and erection technology for large tonnage 50m prestressed concrete box girders
- 15. 50 米箱梁梁上 架重量和技 先 性均 超 国内外同类工运 术 进 远远 过 法的水平，获 2007 年度中国公路学会科学技 特等 ， 明 利术 奖 发 专 3 ， 用新型 利项 实 专 7 ，国家 工法项 级 1 ，省部 工法项 级 6 。项 技关键 术 2 Key Technology 2
- 16. 1 海上 18.27 公里 的深水区引 采用长 桥 70 米 力混凝土整体 制箱梁， 造性地预应 预 创 采用低强度早期 拉技 ，成功解决了大张 术 型混凝土箱梁早期 裂的世界性 。开 难题 2 研制了适 杭州湾强潮海域的 架一体吊应 运 装船，首次将国内海上整孔吊装能力提升 到 3000 ，架 高度提升到吨 设 60 米。 大 位吨 70m 力混凝土箱梁整体 制和 潮海域海上 、架 技预应 预 强 运输 设 术 Integral precasting ， marine transportation and erection technology in areas of strong tides and large tonnage 70m prestressed concrete box girder 技关键 术 3 Key Technology 3
- 17. 低 度早期 拉原理强 张 Low strength early tensioning principle 箱梁跨中截面 板及底板正 力 展顶 应 发 图 Normal stress development diagram 本 制箱梁 量 得工程界高度 价，其抑制混凝土早期 裂技桥预 质 获 评 开 己 入术 纳 《客 路 涵工程施工技 指南运专线铁 桥 术 》。 技关键 术 3 Key Technology 3
- 18. 研 了新型整孔箱梁的 架 ，将海上箱梁架 高度提升到发 运 设备 设 60 米，架 位提升到设吨 3000 。吨 技关键 术 3 Key Technology 3
- 19. 大型混凝土箱梁整体 制和强潮海域海上 、架 技 及其成功 用，解预 运输 设 术 应 决了大型混凝土箱梁早期 裂的世界性 ，提高了我国大型 件海上吊装能开 难题 构 力，形成了 力混凝土箱梁制、 、架成套技 。技 成果预应 运 术 术 获 2008 年度浙 江省科学技 一等 ， 明 利术 奖 发 专 1 ， 用新型 利项 实 专 1 ，省部 工法项 级 2 。项 技关键 术 3 Key Technology 3
- 20. 1 32 4 混凝土针对 结构设 使 用 寿 命 大 于计 100 年的耐久性要 求， 合杭州湾海结 洋 境，环 首次系统 提出了“基本措施、 附加措施和 及监测 估措施”评 的重大混 凝土工程耐久性体 系。 从整体 角度，结构 全面系 地 海洋统 对 境下混凝土环 结构 耐久性 行了问题进 攻 ，关 制定了耐久 性 、施工、设计 维 、 警、护 监测预 检 定等 用技验评 专 术 文件，明 了确 100 年 使用寿命的设计 学定 。统计 义 提出了以“三 ”技掺 术 提高混凝土自身品 和合理提高混凝质 土保 厚度 主护层 为 的耐久性 合措施综 , 并 不同 部针对 结构 位采取了不同的设 与施工措施，形计 成了混凝土耐久性 与施工成套技设计 。术 提出了混凝土耐久性 的多重 境 相似环 时间 方法，并建立了试验 原位 系 和监测 统 现场 期暴露 站，从长 试验 理 和 个方面论 试验两 行了混凝土 使进 结构 用寿命 ， 期预测 为长 和 大 混凝监测 预测 桥 土耐久性提供了理论 基 和硬件技 支础 术 撑 。 海洋 境下混凝土 耐久性技环 结构 术 Durability technology of concrete structure under marine environment 技关键 术 4 Key Technology 4
- 21. 技关键 术 4 Key Technology 4 海洋 境下混凝土 耐久性技环 结构 术 Durability technology of concrete structure under marine environment
- 22. 环氧涂层钢 筋 混凝土表面 装涂 外加 流 保电 阴极 护 透模板布渗 技关键 术 4 Key Technology 4 海洋 境下混凝土 耐久性 助技环 结构 辅 术 Durability technology of concrete structure under marine environment
- 23. 技 成果已 入术 纳 《混凝土 耐久性 与施工指南结构 设计 》、《公路工程混 凝土 防腐 技 范结构 蚀 术规 》和《混凝土 防腐 技 范结构 蚀 术规 》。获 2008 年度中国公路学会科学技 特等 ， 明 利术 奖 发 专 3 ， 用新型 利项 实 专 3 。项 技关键 术 4 Key Technology 4
- 24. 大直径超 管 、制造、防腐和 技长钢 桩设计 沉桩 术 Design, manufacture, anticorrosion and pile driving technology for large diameter and super long steel pipe piles 管钢 桩方 案 比 选 孔灌注钻 桩 PHC 桩 管钢 桩 厚壁桩 直 与螺旋 合焊缝 焊缝组 桩 螺旋焊缝桩 型桩 选择 管钢 桩结构 螺旋焊缝桩 技关键 术 5 Key Technology 5
- 25. 大直径超 壁厚螺旋 管 新型 和制造技长变 焊缝钢 桩 设计 术 New design and manufacturing technology of large diameter and super long variable thickness spiral welded steel pipe pile 螺旋法制管新型设备 New equipment for spiral steel pipe pile 厚壁螺旋 高速自 埋弧 工缝 动 焊 艺 High speed automatic submerged arc welding process for thick wall spiral seam 技关键 术 5 Key Technology 5
- 26. 潮海域大直径超 管 整 施工技强 长钢 桩 桩沉桩 术 Pile sinking construction technology for large diameter and super long steel pipe piles in areas of strong tides 技关键 术 5 Key Technology 5
- 27. 高性能 和 保 相 合的 合防腐 技环氧涂层 阴极 护 结 联 蚀 术 Joint anticorrosion technology with high-performance epoxy coating and cathodic protection 三 合 全自 敷生层复 涂层 动涂 产线 Three layer composite coating full automatic coating production line 泥下区 水 下 区 浪溅区 300μm 600μm 800μm 管 高性能 合 示意钢 桩 环氧复 涂层结构 图 Schematic diagram of high-performance epoxy composite coating for steel pipe piles 技关键 术 5 Key Technology 5
- 28. 技 成果具有制 效率高，防腐性能好，工程成本低等 点。术 桩 优 获 2007 年度中国公路学会科学技 一等 ， 得 明 利术 奖 获 发 专 2 ，项 实 用新型 利专 1 。项 技关键 术 5 Key Technology 5
- 29. 29 害灾 天气 在国内首次 展了灾害天气 海上 行 安全的影响开 对 长桥 车 和 策研究，提出了行 安全控制 准、安全保障体系对 车 标 、 合解决 策以及 价方法综 对 评 。 防撞 研究 防撞研究及 用护栏 应 害天气 海上 行 安全的影 和 策研究灾 对 长桥 车 响 对 Influence of extreme weather on traffic safety of long sea-crossing bridges and Countermeasures 技关键 术 6 Key Technology 6
- 30. 1 2 3 首次建立了灾害天气下跨海 行 安全的系 估方法和 程，并分长桥 车 统评 过 别 、雨、 、冰雪等灾害天气提出了针对风 雾 4 代表 型的跨海 行 安种 车 长桥 车 全控制 准。标 在国内首次提出了 面 境分布的基本特征及其 气 力特性的桥 风环 对车辆 动 影响 律，据此将杭州湾大 全 从规 桥 线护栏 1.25m 提高至 1.5m ，并首次 采用与 合的 障来改善 面行 境。 了我国 梁工程护栏结 风 桥 车风环 开创 桥 设 置 障的先河，形成了我国首个 障技 准。风 风 术标 通 障和交通安全管理措施， 了大 安全 控制 速由过风 实现 桥 运营 风 8 提升级 到 11 的目 ，做到路通 通，社会 效益 著。级 标 桥 经济 显 害天气 海上 行 安全的影 和 策研究灾 对 长桥 车 响 对 Influence of extreme weather on traffic safety of long sea-crossing bridges and Countermeasures 技关键 术 6 Key Technology 6
- 31. 31 害天气 海上 行 安全的影 和 策研究灾 对 长桥 车 响 对 Influence of extreme weather on traffic safety of long sea-crossing bridges and Countermeasures 技关键 术 6 Key Technology 6
- 32. 32 防撞 研究及 用护栏 应 Research and application of anticollision guardrail 技关键 术 6 Key Technology 6
- 33. 33 技 成果 了灾害天气下路通 通的目 。术 实现 桥 标 获 2009 年度中国公 路学会科学技 一等 ， 明 利术 奖 获发 专 1 ， 用新型 利项 实 专 3 。项 技关键 术 6 Key Technology 6
- 34. 34 1 首次在 体模型中成功 行了涌潮模 及口外海 段冲刷和淤 的同实 进 拟 滨 积 模 ，揭示了 位水域流 和海床演 律。时 拟 桥 态 变规 2 3 首次提出以多年河床下包 作 冲淤 幅 大水域 墩冲刷起冲高程络线 为 变 较 桥 。 首次利用正 双向流水槽 床模型 ，建立了往 流 墩局部冲刷态 动 试验 复 桥 算公式， 大 基 提供了依据。 工程 ， 了往 流计 为 桥 础设计 经 实测 验证 复 墩局部冲刷 算公式的正 性，填 了 梁 范的空白。桥 计 确 补 桥 设计规 获 浙江省科学技 二等 。术 奖 潮海域河工模型与双向流 局部冲刷研究强 桥墩 Study on local scour of river model and two-way flow pier in areas of strong tides 技关键 术 7 Key Technology 7
- 35. 35 正 双向流水槽 床模型态 动 试验 normal distribution bi-directional flow trough movable-bed model test 涌潮模 及口外海 段冲刷和淤 模拟 滨 积 拟 Simulation of tidal bore and Simulation of erosion and siltation outside seaside section 潮海域河工模型与双向流 局部冲刷研究强 桥墩 Study on local scour of river model and two-way flow pier in areas of strong tides 技关键 术 7 Key Technology 7
- 36. 知 识 产 权 1 国家 明 利发 专 10 项 10 items of national invention patents 国家 工法和省部 工法级 级 9 项 9 items of national ， provincial and ministerial level construction methods 出版 著专 5 部 5 monographs published 用新型 利实 专 15 项 15 items of utility model patents 技 成果 入国家和行 准术 纳 业标 、 范共规 5 项 5 technical achievements included into national and industrial standards and norms 知识产权 Summary of intellectual property rights 2 3 4 5
- 37. 家专 组 由院士、 大 等 成的 家 ，在 大设计 师 组 专 组 对 的 价中指出：“杭州湾跨海大 取得了多 自桥 评 桥 项 主知 权的技 新成果，是我国跨海 梁建识产 术创 桥 最新技 成果的 志性工程，是我国海湾 梁设 术 标 桥 建 的里程碑。杭州湾跨海大 是我国成功建设 桥 设 的一座具有世界先 水平的特大型 梁工程，提进 桥 升了中国在国 土木工程 域的地位。”际 领 家 价专 评 Experts evaluation
- 38. 谢谢 ! THANKYOU PPT 模板下载： www.1ppt.com/moban/ 行业 PPT 模板： www.1ppt.com/hangye/ 节日PPT 模板： www.1ppt.com/jieri/ PPT 素材下载： www.1ppt.com/sucai/ PPT 背景图片： www.1ppt.com/beijing/ PPT 图表下载： www.1ppt.com/tubiao/ 优秀PPT 下载： www.1ppt.com/xiazai/ PPT 教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Word 教程： www.1ppt.com/word/ Excel 教程： www.1ppt.com/excel/ 资料下载： www.1ppt.com/ziliao/ PPT 课件下载： www.1ppt.com/kejian/ 范文下载： www.1ppt.com/fanwen/ 试卷下载： www.1ppt.com/shiti/ 教案下载： www.1ppt.com/jiaoan/ PPT 论坛： www.1ppt.cn
Notas do Editor
- 针对强潮海域恶劣的自然条件，提出了“工厂化、大型化和机械化”、“施工方案决定设计方案”和“结构设计使用寿命大于100年”等设计创新理念，变海上作业为陆上作业，最大限度地减少了海上施工作业量，奠定了跨海长桥建设的基本原则，降低了工程施工风险，保证了工程质量，提高了结构耐久性，缩短了建设工期，节省了工程造价。
- 针对杭州湾南岸长达10公里滩涂区的施工难题，创造性地利用4片箱梁分摊运梁荷载，合理设计运架体系，并研制了技术先进的搬、运、架成套设备，实现了梁上运梁方案经济性和合理性的高度统一，将梁上运梁和架设重量的世界记录由900吨提升到1430吨。
- 通过上述技术措施，施工阶段和运营阶段箱梁内力相当，有效避免了对箱梁和桥墩进行额外加固，实现了梁上运梁方案经济性和合理性的高度统一，成功解决了重达1430吨箱梁梁上运输和架设技术难题。
- 50米预应力混凝土箱梁梁上运输和架设技术及成套设备在运架体系重量、运输体系的先进性等方面达到国际领先水平。方案实施顺利，平均月架梁25片，南岸滩涂区引桥施工比计划工期提前11个月。