1.概况
青洲闽江大桥在福州市马尾，是福州市区至长乐国际机场的机场专用路的关键工程。大桥全长1185m，主桥主跨为605m的双塔双索面结合梁斜拉桥(图1、图2)，是目前世界上已建成的跨度最大的结合梁斜拉桥。
图1 青州闽江大桥全景
桥址处水面宽1000米左右，平均水深5～10m，最大水深30m左右，横截面呈不对称的“W”型。最大洪水流速3.13m/s，设计流量48900m3/s。覆盖层总厚度55～72m，基岩为岩浆岩。桥址区平均气温19.6℃，历年极端最高气温39.9℃，历年极端最低气温-1.7℃，相对湿度为77%，极大风速45m/s，最大风速40m/s，桥址地区属于Mu=6.0级的潜在震源区，存在发生5～6级地震的构造背景，大桥抗震设计按照7.1度设防。
大桥桥面宽度29m；设计速度：80km/h；设计基本风速：V10＝34m/s；通航净高43米，主孔跨径要求≥600米。
2.主桥结构
主桥跨度布置为250m+605m+250m=1105m(图3),双塔双索面结合梁斜拉桥。两端各设一跨度为40m的简支过渡孔，主梁伸入过渡孔8.5m，过渡孔其余部分配以跨径31.5m的预制T梁。
大桥结构支承体系为：顺桥向仅在2#塔墩处设置约束、其余墩位处不设约束；横桥向在每墩处均设约束，在2#及3#塔处通过塔梁间设置的侧向抗风支座加以约束，在1#及4#墩处通过设单向支座加以约束；竖向在每墩处设盆式橡胶支座。伸缩缝设于两过渡孔梁端。
图2 桥面实景
图3 桥型布置（单位：m）
（1）主塔基础
1） 2#主塔基础及其防撞
该处是主副航道的划分点，墩位处水深10m左右，覆盖层在高程▽-48m以上的为含泥沙类土，▽-60～▽-68m为密实卵石，▽-68m以下为花岗岩。一般冲刷线在高程▽-19.5m，局部冲刷线高程为▽-29.5m。基础结构设计采用直径2m的钢管桩43根，顺桥向及横桥向桩距均为5m米，桩长约70m，承台横桥向长45m，顺桥向宽25m，厚7m(图4)。承台采用吊箱围堰施工。
图4 2号塔基础构造
2#主塔墩位于深水区，需考虑船撞力，由于桩基自身不足以抵抗船撞力，需另设防撞结构。为了不因防撞设施的施工而延长主结构的工期，设计采用分体防撞墩来抵抗船撞力。因船撞力的方向来自主墩下游港区，分体防撞墩设于主墩的下游。分体防撞墩为直径18.5m双壁钢围堰，顶节为钢筋混凝土结构，内填砂土，碎石。同时，在主墩承台除下游侧以外的周边设置D300×300×1500mm的橡胶护舷结构来吸收船撞能量，以降低撞击对船体及主墩的损害。
2)3#主塔基础
图5 3号塔基础构造（单位 m）
3#主塔位于西门礁上，礁石呈坡形，该处大部分地方基岩外露，局部有不到1m厚的覆盖层，岩石强度很高，无较大裂隙现象。基础采用直径3m钻孔桩14根。顺桥向及横桥向桩距为3m，桩长约6m，承台直径26m，厚7m(图5)。施工中采用微爆破法成孔，整个基础采用双壁钢围堰法施工。
（2）主塔
桥塔设计为钻石型钢筋混凝土结构(图6)，采用C50混凝土，塔高175.5m，桥面以上塔高130m，桥面以下塔高45.5m。桥面以下设一道下横梁，桥面以上64米处设一道上横梁，二道横梁将塔柱分为上塔柱、中塔柱、下塔柱三部分。
上塔柱高67m，顺桥向宽7.0m，横桥向宽4.5m，为单箱单室截面，顺桥向壁厚0.75m，横桥向壁厚1.8m。中塔柱高71m，顺桥向宽7.0～10.0m，横桥向宽4.5米，为单箱单室截面，顺桥向及横桥向壁厚0.75m。下塔柱高37.5m，顺桥向宽10m，横向宽4.5～8m，为单箱单室，顺桥向及横桥向壁厚均为1.0m。塔柱在上、下游外侧留有景观凹槽，槽宽1.6m，槽深0.3m,以增强景观效果。
图6 主塔构造（单位：m）
上横梁梁高6.0m，单箱单室截面，壁厚均 为0.8m，配置24束19-7Φ5预应力钢绞线、锚固于主塔外侧壁上；下横梁梁高为8.0m，单箱双室截面，腹板厚0.6m，顶、底板厚1.0m，配置96束19-7Φ5预应力钢绞线、锚固于主塔外侧壁上。
斜拉索在塔上的锚固方式采用在塔柱上直接设锚槽的方式，斜拉索通过锚头锚固于塔壁的锚固槽内。塔柱斜拉索锚固区布置预应力粗钢筋，用以抵抗塔柱箱形截面上四壁的拉应力。
（3）主梁
主梁为钢主梁与钢筋混凝土板共同受力的结合梁（图7），二者通过剪力钉相结合。结合梁梁高为2.7m（钢主梁中心处）、2.97m（桥梁中心线处）。钢主梁断面为“I”字型，横桥向两主梁中心间距27m，混凝土板厚25cm。
图7 主梁横截面(单位：mm)
1)桥面板
桥面板设计采用分块预制吊装、板间设现浇缝的方式，除主梁梁端1.15m为现浇混凝土板外，其余部分均为预制钢筋混凝土板，板厚25cm，预制板顺桥向设锯齿形剪力键。单块预制桥面板的重量36吨,C60混凝土。
在主跨192m范围内及两边跨各93m范围内桥面板中布置有纵向预应力，预应力采用强度为Ryb=1860MPa的7-Φ15.2钢绞线，主跨布置有52束，两边跨各布置有40束。
为了减少混凝土收缩、徐变对结构的影响，每块预制板在拼装之前，要求保证六个月以上的存放时间，同时，现浇接缝要求采用微膨胀混凝土。为保证预制板与钢梁顶缘之间的密贴，在钢梁上边缘粘贴有1cm厚橡胶带，一防砂浆外溢，二防水气侵入，锈蚀钢梁。
2)钢 梁
钢梁主要由钢主梁（纵梁）与钢横梁构成，钢横梁之间另设有通长的小纵梁。钢主梁上采用锚拉板的斜索锚固构造形式。钢梁的材质为符合英国标准 BS5400的 Grad 50级结构钢。
a）钢主梁（纵梁）
钢主梁长1123m，共有两片主梁，中心间距27m。每片主梁断面均为腹板外侧布置有两条纵向加劲肋的I字型断面，断面全高2.45m。每片主梁的I型断面板件组成分为两类，一类上缘板为□36×800mm，下缘板为□70×800mm，腹板厚16mm，两条纵向加劲肋均为□24×260mm，此类断面的主梁对称布置在605m跨跨中范围；另一类上缘板为□50×800mm，下缘板为□80×800mm，腹板厚28mm，两条纵向加劲肋均为□24×260mm，此类断面的主梁布置其余的部分。主梁梁段间工地采用M30的高强度螺栓连接。主梁纵向的竖向线通过梁段拼接接缝上、下缝之间的间隙差值来实现。设计中考虑主梁受压后梁段长度将减小，在主梁梁段间的每处工地接缝中都增加了6.5mm的压缩预增量，以补偿长度损失。单段主梁最大重量约30t（含拉索下锚点结构）。
b）钢横梁
全桥范围内共有257片横梁。每片横梁两端分别支承在两片主梁上，横梁间距4.5m。横梁共有两种断面形式，一种为I形断面，另一种为箱形断面。根据各横梁所在位置的受力构造情况，横梁共分为8种类型。所有横梁两端与主梁间均采用M24高强度螺栓工地连接，且翼缘板均不拼接。单片横梁的最大吊重约78t。
c）小纵梁
横梁在安装过程中由于其跨度较大，为保证在上部受压区的侧向稳定，在横梁中部设置了全桥通长的小纵梁，中部小纵梁同时也为混凝土桥面板现浇缝提供模板作用。为满足边孔压重的需要，在主梁两端的各6个横梁节间内还设置有96片小纵梁，小纵梁两端用M24高强度螺栓连接在横梁下部。小纵梁均为I形断面，梁高0.5m。
d）锚拉板
本桥斜拉索在主梁上的锚固方式采用了锚拉板结构形式，为国内首次采用。锚拉板分上、中、下三部分：上部锚拉板的两侧焊于锚管外侧，下部直接用焊缝与主梁上翼缘顶面焊连，中部除了需安装锚具外，尚需连接上、下两部分，为了补偿开孔部分对锚拉板截面的削弱，
以及增强其横向的刚度，在锚拉板的两侧焊接了加劲板(图8)。
图8 锚拉板
该构造形式索力的传递途径：通过锚管端部承压将拉索力传递至锚管上，锚管通过两侧熔透焊缝的剪切将索力传递至锚拉板和其上的加劲肋，再通过拉板及加劲肋的受拉使其内力向下传递，最后通过拉板与主梁上翼缘间的熔透缝及主梁上翼板的Z向受拉将内力传递至主梁中。这种结构传力途径明确，构造简单，工地施工作业方便。
3）剪力钉
桥面板通过布置在钢主梁及钢横梁顶的剪力钉与钢梁结合。剪力钉采用φ22圆头焊钉，ML15钢，长160mm。
全桥剪力钉均为工厂焊接，剪力钉的检验、焊接工艺、焊接质量检验及生产焊接控制均应满足有关规范要求。剪力钉按单钉承载力5t，疲劳剪力幅2.5t设计。
4）压重区
本桥压重采用两种措施：一为直接在边跨钢梁的端部区域设预制混凝土压重块；二为钢梁伸出边墩8.5m，在过渡孔内布置12片长31.5m的预应力混凝土T梁用以压重。
（4）斜拉索
根据斜拉索长度长、重量重（单根斜拉索的重量最大为322KN、长度最长为312m，含PE、不含锚具）的特点，考虑到斜拉索运输、安装及更换过程中的轻便，斜拉索设计采用平行钢绞线斜拉索体系。该体系斜拉索具有多层防护，即：钢绞线镀锌层、油性蜡、单根钢绞线HDPE护套层、整根斜拉索HDPE外套管层(最外层HDPE护套外表面采用螺旋线以抑制风雨振)，斜拉索钢绞线锚固方式采用夹片群锚体系(图9)。
图9 斜拉索构造
本桥斜拉索呈空间扇形索面布置，斜拉索在塔上（塔中心线处）竖向间距2m，在梁上纵桥向索距除梁端加密为3.5m、5m、9m外，其余均为13.5m。斜拉索选用8种截面，分别为27-φ15、34-φ15、37-φ15、43-φ15、48-φ15、55-φ15、75-φ15、83-φ15。全桥共有168根斜拉索，钢绞线共重1821t。
(5)主梁安装
图10 主梁安装
图11 大桥主梁合拢前
图12 大桥主梁合拢后
主梁采用悬臂安装法，首先从主塔处逐段对称向外双伸臂安装至边跨梁段完成(图10)，然后转换为单悬臂安装主跨剩余梁段，最后进行主跨合龙梁段的安装（图11、图12）。
主梁的安装工序：1）利用桥面吊机安装钢主梁、钢横梁、小纵梁形成平面框架2）初张拉相应的斜拉索3）吊装相应的预制桥面板并完成相应的桥面板间现浇缝4）在现浇缝混凝土强度达到设计要求后调整斜拉索索力5）吊机前移进入下一节段的循环。
主梁在安装过程中，塔、梁间采用临时固结，在主跨合龙之后立即解除临时固结，结构转换为成桥状态体系，考虑到主梁安装过程中台风的影响，为确保安装过程中结构的受力安全，在边跨跨中部位设有临时墩，在台风来临前将临时墩与主梁临时连接。
3 主要技术特点和创新点
(1)主跨跨度采用605m的结合梁斜拉桥，在国内外同类型桥梁中位居世界第一。
(2)采用单片工字形钢主梁结构，主梁高度仅2.7m，非常纤细，梁高与主孔跨度之比为1/204，达到国际先进水平。
(3)斜拉索锚固系统首次在国内采用将斜拉索锚拉板直接焊接在钢主梁顶板上的先进技术。
(4)斜拉索采用先进的新型钢绞线体系。
(5)2号主塔墩基础结构先进，采用大直径钢管钻孔桩群桩组合基础，缩短了建设工期，为大桥的顺利建成争取了宝贵时间。
(6)3号主塔墩基础合理利用深水主河槽稳定的西门礁作为塔墩墩位，采用挖孔桩施工工艺，节省了大量的基础工程费用，取得了显著的经济效益。
(7)斜拉桥跨度布置采用三跨结构，施工简便，节省了辅助墩。
(8)斜拉索索距增大到13.5m，简化了主梁结构，方便了主梁制造，减少了斜拉索根数，节省了斜拉索施工工期。
(9)深入研究了大桥防撞和航行安全，在2号主塔墩下游合理采用分离式防撞墩，保证了桥梁结构的安全。
（10）全面研究了大桥的抗风性能，在主梁上采用增设导流板的气动措施，满足了检验风速的要求，提高了抗风稳定性，既满足了受力要求又节省了投资。
4.有关资料
桥 名：福州青洲闽江大桥
桥 型：双塔双索面结合梁斜拉桥
跨 径：605m
桥 址：福州市
设计单位：中铁大桥勘测设计院有限公司
施工单位：香港建设、中铁大桥局集团、上海建工集团
威胜利工程有限公司
主要工程量： 钢材20539t，混凝土69446m3
造 价： 6.24 亿元
建成日期：2002.12
