潜浮式索张桥的设计研究
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摘要
琼州海峡东西长约80km,南北最窄处宽约18km,是我国三大海峡之一,仅次于渤海海峡和台湾海峡。琼州海峡跨海通道十分重要,它是海南经济持续发展的生命线,是维护我南海诸岛领土、领空、领海主权的战略通道;它不仅仅只是一个交通问题,同时还涉及到能源、国防、科技、对外开放、综合利用等政治、经济诸多领域,是一项增强我国综合国力、推动经济腾飞的重大工程。
本文介绍了国内、外的已建、在建和计划建设的各项跨海工程,通过对这些大型的跨海工程项目的介绍,讨论了现有的跨海通道形式——跨海大桥、海底隧道以及现处于研究阶段的水下悬浮隧道。此后,本文以琼州海峡的具体实际情况为背景,结合水下悬浮隧道、沉管隧道和悬索桥的各自优点,并克服其不足,构建出了本文中新的跨海通道形式——潜浮式倒悬索跨海大桥。该桥型具有单孔跨径大(可达5000m)、不受恶劣气候影响、稳定性好等优点。
在广泛查阅各类相关资料的基础上,对琼州海峡的自然地理环境进行了深刻地分析,其内容主要包括了琼州海峡的地形地貌、气象情况、地层、地质构造以及该地区的地震和火山等。在此基础之上,示出了多条可供琼州海峡跨海通道选择的线路,为新桥型的选线工作做好了充分的准备。本文主要研究了新桥型的设计方法和理论,对其上、下部结构分别进行了讨论。上部结构中,主要对其主梁密封舱截面、桥梁支座、梁段的连接以及倒悬索系统进行了初步的设计,并对成桥状态下的大桥主梁密封舱截面利用有限元软件进行了应力计算和分析,从而对主梁密封舱截面在成桥阶段的应力分布情况有了基本的了解,并由此得出有益于新桥型设计的结论;在下部结构中,经过对多种桥梁基础的研究,最后为新桥型选用了沉井基础、桩基础和设置基础,并针对本桥对各类基础做出了初步设计。紧接着,本文还对新桥型的施工方法进行了一定的探讨,向大家陈述了如何在我国现有的具体条件和施工能力的情况下修建潜浮式倒悬索跨海大桥的方法。此外,本文还参照现有的长大隧道,对新桥型的通风系统设计、照明系统设计和防火救援的措施进行了研究。最后则阐述了建设琼州海峡跨海工程的重要性和急迫性以及新桥型对于琼州海峡跨海工程的适用性。
There is 80 kilometers from east to west and 18 kilometers from south to north at the narrowest place in Qiongzhou Strait, which is the one of the three largest straits in China and only smaller than Bohai Strait and Taiwan Strait. The cross-sea channel of Qiongzhou Strait is very important, because it is not only the lifeline for the sustainable development of economy in Hainan province, but also the strategic passage to maintain the domain, airspace and mare clausum sovereignty of Nanhai Islands. The construction of the cross-sea channel is not only a problem in transportation field, but also involves the fields of energy sources, national defense, science and technology, opening to the outside world, comprehensive utilization, politics and economy, but also a very important project to strong our comprehensive national power and improve our economy in a great degree.
At the beginning, the paper shows us some crossing sea projects in the world, including the built projects, the building projects and the planning to build project, such as the Tunnel of the English Channel, the sea-crossing bridge of Messina Strait, the cross-sea channel of Bering Strait, the crossing sea projects of Hangzhou gulf and the Qiongzhou Strait. We study the cross-sea channels including the sea-crossing bridge, the subsea tunnel and the Submerged floating tunnel by the introduction of the crossing sea projects. In order to overcome the drawbacks of the existing cross-sea channels, we conceive a new type of cross-sea channels—submerged floating reversed suspended cable sea-crossing bridge on the base of actual situation of Qiongzhou Strait. The advantages of the new bridge are having long single span(5000m), having no influence under harsh climate and having reliable stability, ect.
The natural geographical environment of Qiongzhou Strait is deeply analysised on the base of widely referring all sorts of related documents. The content which has been researched includes the topography and geomorphology, the meteorology, the stratum, the geological structure of Qiongzhou Strait and the earthquakes and volcanos in this area. Then, some Schemes for crossing sea project of Qiongzhou Strait are introduced, they are the achievements for the many years'work of our country and make a good preparation for the new bridge.
In the paper, the method and the theory of design of the new bridge have been researched, including the Superstructure and the substructure. In the design of the Superstructure, the section of the main girder, the bearings of the bridge, the connection of the girder section and the reversed cable system are researched; and then I have calculated and analysised the stress with the section of the main girder through the finite element software. It let us know the situation of the stress in the section in the finished stage, through which we can get conclusions that are very helpful to the design of the submerged floating reversed suspended cable sea-crossing bridge. In the design of the Substructure, by the comparison study of some types of the foundations which are widely used, the open caisson foundation, the pile foundation and the setting foundation are selected, also, we have make some design job for them. After the design, the construction of the new bridge has been discussed, it describes how to build the new bridge under our specific conditions and construction capability. Besides them, the design of the ventilation system and the lighting System, and the measures to fire protection and resuce have been researched referring to the design of long runnels. At last, the paper tells us the significance and the Emergency of the cross-sea channel of Qiongzhou Strait, it also tells us the new bridge is applicable for the cross-sea channel of Qiongzhou Strait.
本文介绍了国内、外的已建、在建和计划建设的各项跨海工程,通过对这些大型的跨海工程项目的介绍,讨论了现有的跨海通道形式——跨海大桥、海底隧道以及现处于研究阶段的水下悬浮隧道。此后,本文以琼州海峡的具体实际情况为背景,结合水下悬浮隧道、沉管隧道和悬索桥的各自优点,并克服其不足,构建出了本文中新的跨海通道形式——潜浮式倒悬索跨海大桥。该桥型具有单孔跨径大(可达5000m)、不受恶劣气候影响、稳定性好等优点。
在广泛查阅各类相关资料的基础上,对琼州海峡的自然地理环境进行了深刻地分析,其内容主要包括了琼州海峡的地形地貌、气象情况、地层、地质构造以及该地区的地震和火山等。在此基础之上,示出了多条可供琼州海峡跨海通道选择的线路,为新桥型的选线工作做好了充分的准备。本文主要研究了新桥型的设计方法和理论,对其上、下部结构分别进行了讨论。上部结构中,主要对其主梁密封舱截面、桥梁支座、梁段的连接以及倒悬索系统进行了初步的设计,并对成桥状态下的大桥主梁密封舱截面利用有限元软件进行了应力计算和分析,从而对主梁密封舱截面在成桥阶段的应力分布情况有了基本的了解,并由此得出有益于新桥型设计的结论;在下部结构中,经过对多种桥梁基础的研究,最后为新桥型选用了沉井基础、桩基础和设置基础,并针对本桥对各类基础做出了初步设计。紧接着,本文还对新桥型的施工方法进行了一定的探讨,向大家陈述了如何在我国现有的具体条件和施工能力的情况下修建潜浮式倒悬索跨海大桥的方法。此外,本文还参照现有的长大隧道,对新桥型的通风系统设计、照明系统设计和防火救援的措施进行了研究。最后则阐述了建设琼州海峡跨海工程的重要性和急迫性以及新桥型对于琼州海峡跨海工程的适用性。
There is 80 kilometers from east to west and 18 kilometers from south to north at the narrowest place in Qiongzhou Strait, which is the one of the three largest straits in China and only smaller than Bohai Strait and Taiwan Strait. The cross-sea channel of Qiongzhou Strait is very important, because it is not only the lifeline for the sustainable development of economy in Hainan province, but also the strategic passage to maintain the domain, airspace and mare clausum sovereignty of Nanhai Islands. The construction of the cross-sea channel is not only a problem in transportation field, but also involves the fields of energy sources, national defense, science and technology, opening to the outside world, comprehensive utilization, politics and economy, but also a very important project to strong our comprehensive national power and improve our economy in a great degree.
At the beginning, the paper shows us some crossing sea projects in the world, including the built projects, the building projects and the planning to build project, such as the Tunnel of the English Channel, the sea-crossing bridge of Messina Strait, the cross-sea channel of Bering Strait, the crossing sea projects of Hangzhou gulf and the Qiongzhou Strait. We study the cross-sea channels including the sea-crossing bridge, the subsea tunnel and the Submerged floating tunnel by the introduction of the crossing sea projects. In order to overcome the drawbacks of the existing cross-sea channels, we conceive a new type of cross-sea channels—submerged floating reversed suspended cable sea-crossing bridge on the base of actual situation of Qiongzhou Strait. The advantages of the new bridge are having long single span(5000m), having no influence under harsh climate and having reliable stability, ect.
The natural geographical environment of Qiongzhou Strait is deeply analysised on the base of widely referring all sorts of related documents. The content which has been researched includes the topography and geomorphology, the meteorology, the stratum, the geological structure of Qiongzhou Strait and the earthquakes and volcanos in this area. Then, some Schemes for crossing sea project of Qiongzhou Strait are introduced, they are the achievements for the many years'work of our country and make a good preparation for the new bridge.
In the paper, the method and the theory of design of the new bridge have been researched, including the Superstructure and the substructure. In the design of the Superstructure, the section of the main girder, the bearings of the bridge, the connection of the girder section and the reversed cable system are researched; and then I have calculated and analysised the stress with the section of the main girder through the finite element software. It let us know the situation of the stress in the section in the finished stage, through which we can get conclusions that are very helpful to the design of the submerged floating reversed suspended cable sea-crossing bridge. In the design of the Substructure, by the comparison study of some types of the foundations which are widely used, the open caisson foundation, the pile foundation and the setting foundation are selected, also, we have make some design job for them. After the design, the construction of the new bridge has been discussed, it describes how to build the new bridge under our specific conditions and construction capability. Besides them, the design of the ventilation system and the lighting System, and the measures to fire protection and resuce have been researched referring to the design of long runnels. At last, the paper tells us the significance and the Emergency of the cross-sea channel of Qiongzhou Strait, it also tells us the new bridge is applicable for the cross-sea channel of Qiongzhou Strait.
引文
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