某雙層地錨式懸索橋總體設(shè)計研究
2018-03-12
1 工程概況
大連市政府為了緩解中山西路的交通壓力，決定建設(shè)一條平行于中山路與黃浦路的東西向主干道—南部濱海大道工程，南部濱海大道東起金沙灘東側(cè)的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸。濱海大道東端經(jīng)隧道可以連接?xùn)|北路及規(guī)劃中的南部快速路，西端通過高新園區(qū)的地面道路，可以連通旅順南路、河革路。
該項目主要包括東部連接線、東引橋、鋼桁架引橋、主橋、西引橋及西部連接線六大部分。
2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
（1）公路等級：城市快速路, 主線在雙層橋部分為單向4車道；
（2）設(shè)計行車速度：主線設(shè)計時速80km/h；
（3）設(shè)計荷載：公路Ｉ級；
（4）橋面寬度：上層標(biāo)準(zhǔn)寬度為21m, 下層標(biāo)準(zhǔn)寬度為17m；
（5）通航標(biāo)準(zhǔn)：通航游艇，通航高度25m；
3 總體布置
主橋為三跨地錨式雙層懸索橋，加勁梁為雙層鋼桁架結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)混凝土重力式錨碇。跨徑布置為：180m+460m+180m，主橋?qū)?4.8m。主梁縱坡1.5％，豎曲線半徑7800m，車行道橫坡1.5％，人行道向內(nèi)橫坡1.0％。主纜由多股平行鋼絲成品索組成，中跨和邊跨主纜成橋線形均為二次拋物線，中跨主纜矢跨比為1/6.667，邊跨主纜矢跨比為1/16.67，主纜橫橋向間距25.2m，吊桿間距10m。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1 鋼桁加勁梁
鋼桁加勁梁包括鋼桁架和正交異性板鋼橋面板兩部分。 鋼桁架由主桁架、主橫梁和上、下平聯(lián)組成，主桁架包括上弦桿、下弦桿、豎腹桿、斜腹桿，主桁架桁高10m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長10m，上、下平聯(lián)采用K形結(jié)構(gòu)。主桁架的上、下弦桿通過整體節(jié)點板與腹桿連接，弦桿與橫梁、平聯(lián)桿件通過焊接節(jié)點板連接，在節(jié)點板處，各構(gòu)件之間采用高強螺栓連接。
4.2索塔
索塔為鋼筋混凝土“門”式框架結(jié)構(gòu)，由塔柱和上、下橫梁組成。
塔柱下橫梁以下部分高26.93m，以上高86.88m，全高111.81m，為“D”形空心截面，以利于抗風(fēng)。塔柱橫橋向由上至下往外側(cè)傾斜，內(nèi)側(cè)斜率保持不變，外側(cè)由兩段斜率不同的直線并導(dǎo)半徑500m的圓過渡形成。
每根塔柱下設(shè)一個承臺，承臺之間不設(shè)橫系梁，承臺由12根2.5m的鉆孔灌注樁支撐，承臺尺寸為17.2m×23.5m×6.0m。承臺下樁基采用4x3行列式布置。鉆孔樁樁長45m，以中風(fēng)化巖層做樁端持力層，承臺內(nèi)布置冷卻管。
4.3錨碇的設(shè)計
星海灣跨海大橋的錨碇采用空腹三角形框架結(jié)構(gòu)形式，突破了實體重力式錨碇外觀笨重的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)了大型結(jié)構(gòu)物力與美的和諧統(tǒng)一。散索鞍支墩既作為散索鞍的支撐構(gòu)造，又與前錨室形成框架，與錨塊一起傳遞主纜拉力，增強了錨體結(jié)構(gòu)的整體性，以及在錨碇上修建引橋的個別橋墩以增加壓重。
5總結(jié)
（1）主梁采用鋼桁梁與正交異性板結(jié)合的形式，其主桁空間受力特性、鋼桁梁加工制造、節(jié)段安裝等均有較高的技術(shù)含量和創(chuàng)新性；
（2）大多數(shù)現(xiàn)有懸索橋的錨碇都設(shè)在岸上的巖石上，設(shè)計相對簡單，但對本橋來說受到的挑戰(zhàn)要大得多，因為要承受約173MN水平力的錨碇必須設(shè)在經(jīng)過地基處理過的海床上（從水深13m-18m是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土），然后在其上施工沉箱。
星海灣跨海大橋是國內(nèi)首座海上建造錨碇的大跨度雙層懸索橋，它的順利建成，將標(biāo)志著我國橋梁建設(shè)取得又一新的成就。同時大橋本身也具有巨大的旅游價值，大橋的特點和氣勢也構(gòu)成了星海灣上一個新的旅游景點，成為新的城市景觀。南部濱海大道項目工程規(guī)模浩大，地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是在海上建造錨碇技術(shù)難度大，在全國尚屬首例，設(shè)計工作涉及方面多、協(xié)調(diào)任務(wù)重、任務(wù)艱巨。
參考文獻(xiàn)：
[1] 馬骉, 顏愛華, 鄧青兒, 控德軍, 蔣彥征. 上海閔浦大橋設(shè)計與構(gòu)思[J]. 上海建設(shè)科技, 2010(5).
