舟山市大陆连岛工程中的跨海桥梁简介

zdj8210

【摘要】舟山大陆连岛工程是浙江省目前规模和投资最大的交通基础设施建设项目共需建造跨海桥6座．总长约10km，本文简要地对在建和计划建造的六座跨海大桥进行介绍，其中包括连续梁桥、混合式斜拉桥、悬索桥、多跨斜拉桥等结构形式和方案。
【关键词】舟山市 大陆连岛工程 跨海桥梁

一、概况
舟山市大陆连岛工程是329国道的组成部分，主要是为舟山本岛连接大陆和开发定西区及金塘、册子等岛屿而建造的，本工程需跨越6处海峡或航道，其桥梁工程的投资占整个大陆连岛工程的85％～90％，设计施工的技术难点亦集中在跨海桥梁上。选择海面窄、水深浅、航道等级低、地形条件好的桥位，可节省大量投资和减少施工的技术难度，也可加快工程进度提早发挥其经济效益，见表1。



二、桥型方案选择的原则
跨海大桥的总体布置与各桥位的地形、地质、气象、水文、环境、航运和结构等多方面有关，但是总体布置及桥型选择的主要原则考虑以下几点：
（l）尽可能避免修建过深的深水基础
在深水区域修建桥墩和基础，既困难又昂贵，直接影响建桥的难易程度、工期和造价。根据我国目前所建跨海大桥，施工水深都不超过30m，一般都在20m左右。
（2）应选择强抗风的桥型结构
舟山市大陆连岛工程是受台风影响的地区，一般最大风速在18～35m／s之间，瞬时最大风速超过40m／s。必须考虑抗风特性较好的桥型结构。
（3）桥梁总体布置要选择有利的地形
尽可能利用孤岛和暗礁作为桥墩基础，基础位置尽可能离主航道远些，以减轻对船舶航行的影响。
（4）桥型结构选择要考虑国内建桥技术水平
根据国内建桥技术水平，目前修建连续刚构桥的最大跨径为270m，300m以上宜建预应力混凝土斜拉桥，500m以上宜建结合梁或混合式斜拉桥，boom以上宜建钢箱梁斜拉桥或钢悬索桥。

三、正在建造中的两座桥梁
1.岑港大桥
（1）总体布置（图1）

主桥桥跨布置：50＋50＋50=150m，为先简支后连续的预应力混凝土T形梁桥。引桥采用30m和25m的T梁和空心板结构，且均为先简支后连续。桥梁全长793m。下部构造采用柱式桥墩；基础根据地质情况不同采用了多种形式，主桥部分采用预应力混凝土管桩（沉桩），引桥主要采用钻孔灌注桩，桥台和靠近桥台处的桥墩采用扩大基础。
（2）基础
对于跨海工程，基础水深直接影响到施工的难易，根据舟山朱家尖海峡大桥的施工经验，本桥主桥水中基础均采用直径120cm的预应力管桩，主边墩每墩桩数为12根。根据地质报告，主墩处离海底25～35m下有9m左右的砂卵石混粘土夹层，给预应力管桩的施工带来很大的难度，为此，经各方研究采用了组合桩，即在管桩下加 4～ 14m的钢桩，以提高管桩钻
的穿透力，事实证明效果是令人满意的。引桥考虑均在岸上，故采用D180cm和D120cm的孔灌注桩，每墩为4根。主墩和边墩均设八角形钢筋混凝土承台，主边墩承台宽5.1m，长22.6m，厚3.5m。引桥的墩和桩门设地系梁。桥台采用U形桥台，桥台基础采用扩大基础。
2.响礁门大桥
（1）总体布置（图2）

本桥主跨布置为80+150+80m的预应力混凝土连续梁桥。主桥上部构造为单箱室直腹板变截面箱型断面。连续长度为310m，主墩及边墩均为实体式重力墩，基础为大直径（ D250cm）钻孔灌注桩，上配以厚 5.0m、长 24.9m、宽 15.2m的六角形钢筋混凝土承台。引桥上部构造为50m的预应力混凝土先简支后连续T梁，柱式桥墩，基础大部分采用D120cm的预应力混凝土管桩（深入桩），个别水深超过20m时采用D180cm的钻孔灌注桩。
（2）主梁几何尺寸拟定和预应力体系
主桥采用两个单箱单室直腹板的箱型断面，箱梁顶宽 11m，底宽 6m，悬臂长度为 2.5m，顶板厚度28～50cm，底板厚度25～110cm，腹板厚度40～65cm，均由跨中向根部逐渐增厚。箱梁根部（支点处）梁高90m，跨中架高3.0m。
为了提高箱梁的整体性，减轻结构自重，箱梁采用三向预应力体系：纵向采用高强低松弛钢绞线，大墩位群锥体系；横向亦采用高强低松弛钢绞线，扁锚体系配以扁平波纹管成孔；竖向采用精轧螺纹钢（或冷拉Ⅳ级粗钢筋），轧丝锚，该预应力筋在施工中可兼作挂篮的后锚点。
（3）下部构造
主桥下部构造采用实体墩，主墩截面顺桥向宽4m，横桥向宽2 * 7m，设 100 * 200cm的倒角。边墩也为实体式桥墩，截面顺桥向宽 2m，横桥向宽2 * 6m，设 50 * 100cm的倒角。引桥采用柱式桥墩，柱径230cm。
（4）基础
考虑到施工水深较深（最大水深在36m左右，平均水深在25m左右）和水流速度较大，主墩采用直径250cm的钻孔灌注桩，主墩每墩桩数为13根，交叉墩为9根，引桥墩考虑到覆盖层较厚，地质条件适宜于预应力管桩的沉桩，且根据岑港大桥的管桩施工经验，本桥基础大部分采用预应力管桩（组合桩），每墩为14根，对于水深大于管桩直径的18倍时，则采用直径180cm的钻孔灌注往，每墩8根。对于覆盖层较浅，则在未用组合桩的同时，又在管桩加钻孔嵌岩，使承载力和单桩的稳定性大大增加，既满足了设计受力的要求，又大大加快了施工进度。

四、设计中的桃夭门大桥
1.总体设计（图3）
主桥桥跨布置：48＋48＋50＋580＋50＋48＋48＝872（m），为双塔双索面混合式斜拉桥，体系为七跨连续；边中跨比为0.25；索塔总高度150.98m，桥面以上有效高度与跨径之比为0.21；全桥纵坡为3％，中跨范围设置竖曲线。
2.主梁（图4）
主梁梁高（中心线处）为2．8m，桥面板做成2％的双向横坡，底板宽17.6m，全宽为27m。梁高与跨径之比为 1：207，与宽度比为1：9.6，宽度与跨径之比为 1：21.5。塔、桥台处梁宽缩窄为 25.6m。

（1） 边跨构造
边跨为单箱四室预应力混凝土梁，设3道纵腹板，板厚为50cm，顶板厚为37cm、底板厚为30cm。顶、底板厚度不一致是为了尽量将混凝土箱梁断面形心与钢筋梁断面形心对齐。近桥台一孔采用外载压重，以消除支座负反力。横隔板标准间距为6m，标准厚度为40cm，辅助墩顶根隔板厚140cm，塔、桥台处横隔板厚100cm。边跨主梁纵向预应力的配置考虑施工及运营两个阶段。
（2）中跨构造
中跨采用封闭扁平流线形钢箱梁，为16Mn钢全焊结构。采用正变异性板钢桥面。桥面板厚14mm，腹板厚25mm，斜底板、底板厚度分别为：标准梁段12mm，10mm，J4，J5号索对应梁段14mm，12mm，J2，J3号索对应梁段16mm，14mm。桥面板U形肋尺寸300mm*280mm*nX8mm，间距600mm；斜底板及底板U形肋尺寸400mm*260mm*6mm，间距800mm。采用板式横隔板，标准间距为3．25m，板厚8mm。中跨在J3号索对应的横隔板与钢-混凝土接合面之间（即靠近接合面的局部区段），横向设置两道纵隔板，间跨11.4m，板厚10mm，对称布置；其余区段无纵隔板。风嘴的横隔板、顶板分别与钢箱梁腹板、顶板焊接，顺桥向各梁段间风嘴各部件不连接。由于风嘴内空间较小，为便于风嘴各部件检修，在其底板65cm宽范围设置可旋转的硬质聚氯乙烯板。风嘴各部分板件厚 8mm，加劲板厚 8mm。横隔板间距为 6．5m，其位置与钢箱梁横隔板位置错开。
钢箱梁划分为45个梁段进行制造和架设安装，其中36个标准段，标准梁段长13m。五个跨中梁段，梁段长12m；6个有纵隔梁段，其中梁段长6.7m的两个，长13m的四个，最大吊装重量约153t；两个接合段，梁段长2.7m。
钢箱梁外部防腐涂装采用溶剂型无机富锌底漆，用环氧漆进行封闭，采用环氧云铁中间漆及脂肪族聚氨酯面漆；钢箱梁内表面涂装从环保角度考虑采用纯环氧防锈漆；钢箱梁内部设置抽湿系统。
3.钢-混凝土接合部
钢-混凝土接合面深入中跨 16.7m。钢箱梁与厚度 80mm的厚钢板相连接，顶、底板深入混凝土段1m，该段钢箱梁采取加强措施，即在U形肋上增加了??形加劲，以增大厚钢板承压面，利于内力传递。厚钢板与厚度为1m的等断面混凝土加厚段相接触，与混凝土加厚段接触的各种钢板表面都焊有??19* 140mm的剪力焊钉，以增加与混凝土的粘结。接合面共配置89根??j15.24-7钢绞线，一端锚固于80mm厚的厚钢板上，一端设齿板锚固于边跨（塔附近）。
4.斜拉索
斜拉索采用直径7mm的低松弛高强平行镀锌钢丝束。斜拉索外层防护采用热挤双层PE防护套，外层防护套的颜色可根据景观要求选用。边跨斜拉索标准间距为6m，中跨斜拉索标准间距为 13m，横向间距为 23.6m。全桥共设 4 * 21对斜拉索。主塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。
斜拉索两端用冷铸锚分别锚固于索塔和主梁上。斜拉索与钢箱梁上的耳板采用销绞式连接，通过耳板用高强螺栓与钢箱梁连接，斜拉索中心线在耳板平面内摆动。风嘴处胶板的横桥向倾角与斜拉索横桥向最大倾角相同。腹板与耳板的连接处设置楔形夹板，通过楔形夹板来适应斜拉索栈桥向倾角的变化。

5.索塔
索塔采用钻石形塔，其优点是抗风性能好、刚度大、整体性好，且挺拔美观。塔柱底面标高为700m，塔顶标高为157.979m，塔的总高度为150.979m。根据受力需要，索塔设置上、下两根横梁。
（1）塔柱（图5）
考虑塔柱受力及施工两方面的因素，拟定的断面尺寸如下：上塔柱上部18m高的区段为单箱双室断面，其余56m高的区段为两个单箱单室断面，单箱双室断面尺寸由7m（顺桥向） * 6m（横桥向）向下渐变为由 7m（顺桥向） * 10.176m（横桥向），壁厚为 2 *1.2m（顺桥向）和3*0.8m（横桥向）；单箱单室断面尺寸为7m（顺桥向）*4m（横桥向），壁厚为1.2m（顺桥向）和 0.8m（横桥向）。中塔柱为两个单箱单室断面，断面尺寸为 7m（顺桥向） * 4m（横桥向），壁厚为 0.8m。下塔柱为两个单箱单室断面，断面尺寸由 7m（顺桥向） X 4m（横桥向）向下渐变为由9m（顺桥向） * 7m（横桥向），壁厚为 1.2m（顺桥向）和 1.0m（横桥向），底部实心段高度为2m。
上塔柱为斜拉索锚固区，采用环向预向预应力混凝土结构，为平衡斜拉索的水平分力，配置了456束??j15.24-12钢绞线。
斜拉索在塔上的布置是：1～4号索间距为5m，其余均为2.5m；为避免斜拉索产生塔内截面附加弯矩，边中跨斜拉索在塔柱上的锚固点高度按照斜拉索与塔内壁交点对齐的原则确定。
中塔柱内侧在主梁高度位置设横向抗风支座，以限制主梁的横向位移。

（2）横梁
上、下横梁皆为单箱单室断面。上横梁长度为
15.75m，断面尺寸为