简 介
西堠门大桥是一条位于浙江省舟山群岛的悬索桥。全长5.3公里,北端连接册子岛,南端连接金塘岛,侧接线长2.7公里,主桥长2.6公里,主跨跨径为1650米,该跨径在当时的悬索桥中位居世界第二、国内第一,是当时世界上跨径最大的钢箱梁悬索桥,也是全球首座分体式钢箱梁悬索桥。西堠门大桥总投资约为24.8亿元人民币。2009年12月25日,西堠门大桥正式通车。该桥为双向四车道高速公路标准,设计速度80公里/小时,全宽36米,桥面净宽23米,通航标准为3万吨级,主航孔通航净宽630米,通航净高49.5米,抗地震基本烈度为7度,使用年限为100年。
西堠门大桥
西堠门大桥跨越的西堠门水道,水流复杂,有强烈旋涡,素有“船老大好当,西堠门难过”之说。这里地处受台风影响频繁的海域,桥位处水文、地质、气候条件复杂,而我国尚无在台风区宽阔海面建造特大跨径钢箱梁悬索桥的实践先例。全体大桥建设者坚持理念创新、管理创新和科技创新,实施精细化管理,攻坚克难,奋力拼搏,攻下了一个又一个难关。2007年9月中旬的“韦帕”和10月初的“罗莎”两次台风侵袭舟山时,西堠门大桥桥上实测最大风力达到13级,仍安然挺立着,这座大桥胜利地经受了考验。当时,依托西堠门大桥建设开展的国家科技支撑计划项目——跨海特大跨径钢箱梁悬索桥关键技术研究及工程示范项目的可行性研究报告已经由国家科技部、交通部主持召开的专家论证会评审通过。2007年12月16日上午11时18分,西堠门大桥第126段钢箱梁完成吊装、连接,至此,当时世界最长的钢箱梁悬索桥——西堠门大桥主桥宣告全线贯通。
技术创新
(1)鉴于西堠门水道因繁忙的航运状况和复杂的水文地质条件,指挥部比选了多种方案后,果断确定采用直升机牵引先导索过海的方法,并研制出功能完善的放索系统,首创了放索系统与直升机分离模式,首次实现了先导索过海不封航作业。先导索牵引完毕,西堠门大桥的主缆架设成为下一个目标。
主缆是悬索桥的“生命线”。目前,国内外大跨径悬索桥的主缆大多采用1670兆帕的平行钢丝,但设计者经过一番深思熟虑后提出:提高钢丝强度级别可以减轻主缆自重,从而相应地减少主缆索股数,减小塔、锚的规模,缩短施工周期,由此可降低工程造价,并且跨径越大,经济效益越明显。于是,设计者开始研究1770兆帕平行钢丝的适用性。经综合考虑适用性、经济性、施工等因素,指挥部决定大桥主缆采用1770兆帕的平行钢丝。这是当时在国内千米以上大跨径悬索桥中首次采用1770兆帕高强镀锌平行钢丝,是继日本明石海峡大桥之后采用1770兆帕高强镀锌平行钢丝的又一座大跨径悬索桥。紧接着,指挥部在请各方专家进行了一系列论证后,又做出了一个大胆的决定:西堠门大桥一根主缆索股采用国产1770兆帕的平行钢丝。这一决策,首次实现了特大型桥梁缆索用钢的国产化,创造了自主知识产权,其社会效益和经济效益十分显著,今后可在国内同类型桥梁建设中广泛借鉴和推广。
(2)西堠门大桥为主跨1650米的两跨连续钢箱梁悬索桥,由于地处受台风影响频繁的海域,所以对大桥的抗风性能有很高要求。大桥设计者决定采用中央拉开的分体钢箱梁断面,经数值风洞分析后展开了一系列风洞试验研究。在进行了多次的风洞试验后,一个两全其美的方案诞生了:决定采用双箱断面方案。钢箱梁连续长度2228米,创造了当时国内钢箱梁连续长度的纪录。
两箱间通过箱型横梁和“工”字梁连接,中间开槽6米。钢箱梁共126节,总重量逾3万吨;每个标准梁段长18米,宽36米,高3.51米,由66个块件组成,重约250吨;最长梁段长19.6米,重约360吨。分体梁制作过程的结构形式复杂、焊缝多,产生的焊接变形量无从参考,这成为西堠门大桥建设的最大难点之一。在指挥部与建设单位多方论证下,箱梁制造从单元件的组焊精度及变形控制入手,在制作过程中布设测控点并收集数据,对产生不利影响的工艺进行调整,采取“倒装法”和“正装法”相结合的组装措施,提高了单元件的组焊精度;通过采用对称施焊、间断跳焊、多嘴头热矫法矫正焊接、国际领先的超声冲击技术、板块无马板定位组装、反变形焊接、无余量切割等技术,控制了板块的变形,确保了箱梁的质量。
为了保护“精工细作”的西堠门大桥钢箱梁在海洋环境中不遭受海洋盐雾大气的腐蚀,指挥部将纳米技术与封闭涂料相结合,成功研制了新型电弧喷涂层纳米改性环氧封闭漆,纳米环氧封闭漆能真正渗透进喷铝涂层内部,基本上填充了铝涂层内部的孔隙,起到了良好的物理封孔作用。
大桥之最
西堠门大桥主缆长度达2882米,为当时国内第一;
西堠门大桥施工猫道长2808米,长度为当时国内第一;
首创国内主缆索股水平成圈放索工艺;
施工中采用当时国内长度最长、直径最大、强度最高的钢丝绳吊索;
大桥索塔塔身高211.286米,为当时国内悬索桥最高塔身;
西堠门大桥是世界上抗风要求最高的桥梁之一,采用了世界上尚无先例的分体式钢箱加劲梁,满足了抗风稳定性要求,颤振临界风速达到88米/秒以上,可抗17级超强台风。
意 义
西堠门大桥的新型分体式钢箱梁关键技术研究成果达到国际领先水平,获2008年度中国公路学会科学技术一等奖。
第27届美国国际桥梁大会上,西堠门大桥以其在工程结构、美学价值、环境和谐等方面的杰出成绩而获得古斯塔夫·林德撒尔奖。
西堠门大桥是舟山连岛工程的五座跨海大桥中技术要求最高的特大型跨海桥梁,是浙江省重点工程和“五大百亿”工程之一,工程完工后使舟山交通纳入长江三角洲的高速公路网络,有利于舟山港口资源的开发,有力推动了宁波——舟山港口一体化进程,在环杭州湾地区、长三角地区经济发展中发挥着重要作用。