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桥 名：汕头海湾大桥 桥 型：三跨双铰半飘浮体系预应力混凝土加劲梁悬索桥 跨 径：154m 452m 154m 设计单位：中铁大桥勘察设计院有限公司 施工单位：中铁大桥局集团有限公司、上海浦江缆索股份有限公司 混凝土用量：158000m3 钢材用量：22600t 造 价：3.46亿 建成日期：1995年12月 1、概况 汕头海湾大桥位于汕头市东部经济特区汕头港出海口处，从出入港的主、副航道及海中著名的风景点妈屿岛跨越汕头海湾。主桥主跨采用452m三跨混凝土加劲悬索梁桥（图1）。
汕头港为“潮汐汊道”型天然海湾，南侧主航道水面宽约550m，最大水深约25.0m；北侧副航道水面宽约35Om，最大水深约3.0m。年高潮位平均值为＋1.32m，实测最大潮差平均值为2.35m，涨潮流速1.0m/s，落潮流速2.0m/s。 桥址区均为花岗岩分布，妈屿岛南侧主航道基岩自航道中心向两岸渐次升高并裸露；中间妈屿岛范围由南至北覆盖层逐渐减薄至裸露，再至副航道及其北岸陆地，岩面逐渐埋深达60m。覆盖层均为三角洲沉积物淤泥、粉砂和细砂等。 桥址位于汕头沿海强台风登陆地带，中心风力达12级以上，瞬时最大风速达55m/s，常常造成严重灾害。 桥址所处的潮汕盆地是一地震多发区，地震基本烈度为8度，最大平均水平加速度按0.2229g计，抗震设防按“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则进行设计。 该桥为六车道高速公路特大桥，具有城市桥梁和高速公路的双重功能，设计行车速度80km/h；桥位区20m高处百年一遇10min平均最大风速47.0m/s；场地基岩地面最大水平地震系数取K＝0.2229g。南侧为主航道，供外海客货进出的通航净宽不小于400m，平均潮位以上净高46m，满足5万吨级海轮通航要求，北侧副航道按1000t货轮考虑。 2、主桥结构 南侧主航道桥全长960m，主桥为三跨双铰预应力钢筋混凝土加劲梁悬索桥，桥跨布置为154 452 154=760m，采用半飘浮体系，两边跨辅助墩顶设主缆限位装置，以约束主缆的竖向变位。辅助墩至锚体散索鞍中心主缆水平距离90m，在主桥两侧辅助墩与锚体之间各布置4×25m简支T梁（图2）。
（1）主塔基础 主塔采用上下游分离的群桩套井式基础，适应了地层岩面高差悬殊、风化程度不一的复杂地质构造。通过单壁钢壳套井中填充混凝土减少了桩身的自由长度，与承台横梁形成一刚度较大的框架，以提高基础的刚度（图3）。
分离的群桩套井基础为单壁钢壳结构，长11.0m，宽7.0m，高15.5～23.0m，内设6根直径2.2m钻孔桩，桩长6～19m，单壁套井封底混凝土厚5m，承台系梁高5m。南、北主塔基础钻孔桩和承台共浇筑混凝土9600m3。 （2）主塔 主塔为三层门式框架结构（图4），采用C50混凝土。承台以上塔柱高95.10m，塔柱为D形空心截面，钢筋混凝土结构。外廓尺寸为6.0m×3.0m,上、中、下三道箱形截面预应力束砼横梁，塔柱采用爬模施工，两个主塔混凝土用量约7000m3。
（3）主梁 主梁为宽25.2m，中心高2.2m的预应力C60混凝土单箱三室结构（图5），主梁纵、横预应力采用有粘结和无粘结束两种。体外束布置在底板顶部，主跨设27束通长束。纵向每6.0m吊索处设置一道实体主横梁，主横梁间现浇湿接头处设内圈式副横隔梁。主梁按吊点间距划分节段预制，节段长5.7m，重约160t，全桥标准节段，121个，采用180t缆载吊机吊装。每跨两端的非标准节段及节段间30cm湿接缝待梁段安装就位后现场浇筑，最后施加纵向预应力束将主梁形成整体，主梁在主塔及边墩处设竖向抗压支座，在塔柱内侧设阻尼器。边墩顶设XF-120伸缩缝。全桥主梁混凝土用量9345m3。
（4）鞍座 塔顶主鞍座采用全铸钢结构，由上、下座体组成，考虑运输和吊装方便，上座体纵向一分为二，单件重量在20t以内，座体就位后以高强螺栓联成整件（图6）。上、下座体的接触面，涂防锈蚀和减小面摩擦的材料，确保施工暴露期间不发生锈蚀并使摩阻系数在要求的低限值。每个塔顶鞍座总用钢量48.5t。
（5）锚碇 锚碇为嵌岩重力式，锚体与锚室嵌入基岩，其上采用重力式挡土墙与填料压重，主缆通过散索后，与锚体内一组工字形锚杆锚固。两座锚碇混凝土总用量共29800m3。 （6）主缆和吊索 上、下游两主缆相距25.2m，由高强预制镀锌平行钢丝束编成。 每根主缆由l10束索股，每股由91根直径5.1mm镀锌高强钢丝组成。索股两端为热铸锚头，通过预埋在锚碇体的钢结构锚杆锚固。 主缆主孔矢跨比1/10，边孔矢跨比1/29.6，边孔主缆两端以切线方向设一段95m长的拉缆，以便将锚碇布置在地形有利的岩体上，同时在两侧辅助墩处设置竖向支承摆柱约束边跨主缆的竖向变位，以改善主梁受力（图7）。主缆无应力索长约1029m，全桥主缆镀锌钢丝用量3180t。
吊索采用骑挂式钢丝绳，上端通过索夹上的索槽骑挂于主缆上，下端通过联结器与加劲梁连接（图8）。4根吊索转换为2根螺杆与加劲梁联结的作用，又具有调节吊索长度的功能。吊索为直径45mm的镀锌钢丝绳，抗拉强度为1700MPa，吊索设计安全系数K=3.5。
（7）主缆架设和施工控制措施 主缆采用预制平行束股制作架设（PWS法）。束股牵引跨海，应用低轨索小车加支辊工艺，降低高空作业重心，利于安全操作、加快牵引速度。 猫道架设通过风洞试验成功地实施，保证了作业可靠稳定，方便了桥下航行安全。 为使主缆在桥梁架设各阶段的恒载作用下保持弹性平衡的条件，须在空缆状态下将主鞍座的上座体向岸侧偏移，随着荷载的增加逐渐将被迫倾斜的塔顶回归到安全的原位，靠塔顶附设的水平千斤顶来完成。在主跨两端各架设约为总量16％的梁段（图9），主缆边跨的水平弹性伸长便达到了最终的平衡点，此时主塔上反力不大，水平千斤顶克服了较小的摩阻力较容易地逐步完成鞍座中心与主塔中心的吻合，随后在中、边跨交替按比例吊挂剩下的梁段，塔身在弹性范围内往复俯仰自动平衡，直至完成全桥主梁的架设。
3．主要技术特点和创新点 （1）主桥采用三跨双铰式预应力混凝土加劲梁悬索桥，主跨长452m，桥宽23.6m，其跨度和规模大，就预应力混凝土加劲梁而言，当今世界上尚无先例。 （2）加劲梁截面外轮廓，类似倒置的机翼形，经风洞试验证明，有优异的空气动力稳定性。梁段预制、拼装，分6处进行合拢，最大梁长445m。采用四种类型预应力束于同一结构，超常钢束达450m。预应力混凝土梁长、大箱体薄壁在国内特大型桥梁结构中尚无先例。 （3）设计上采用柔性索、隔震桁架、缓冲垫、剪力墙等多层次隔震、减震技术措施，开创了特大型桥梁在抗震设防利用逐级柔性吸能缓解地震反应的新思路，成为桥梁工程的一个范例。 （4）自行研制三项专用机械，即主缆挤紧机、缆载起重机、缆索缠丝机，实践证明，其各项性能参数均达到了设计的要求，施工方便，填补国内大跨度悬索桥施工专用设备空白。 （5）锚体充分利用天然岩体构造，确保锚碇安全可靠 主桥总体布置采用延长主缆的方式将两端锚碇放置在主航道两岸的岩体之中。锚碇结构在平面上呈U字形，环绕在天然岩体的后方，基坑开挖后，直接将锚体混凝土现浇到岩石之中。在锚碇的上方，依山体地形采用砌体挡土墙压重，回填成桥头观光平台，锚碇精巧、省料、安全可靠。 （6）主塔的刚架式承台分离式群桩基结构，国内外无先例。本桥采用刚架式承台分离式群桩基础，桩基直接将主塔荷载传递到基岩上，所用的桩数最少。 该大桥先后荣获国家优秀设计银奖和国家科技进步二等奖，主跨悬索桥型以其加劲梁跨度和规模、典雅巧妙的设计造型、内实外美的工程质量、以及其大跨、高强、轻质、抗震等一系列优点，具有较高建筑技术和先进科技水平，故荣获国家建筑工程最高奖——鲁班奖和国家优质工程金奖。 投稿请发送稿件至：1239996383@qq.com |
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