1 概况
汕头礐石大桥位于汕头市西南部，全长2941m，主桥主跨首次在国内采用，518m混合梁斜拉桥（图1）。
桥位处海面宽1500m，主航道深槽偏南，水深流急，属不正规的半日混合潮地区，最大潮差3.99m，最大潮速2.05m/s。基岩为花岗岩，覆盖层由淤泥和残积土层组成。
大桥采用六车道高速公路标准，设计速度60km/h；桥面宽度30.35m；通航标准：净宽2×200m，净高38m。设计基本风速V10 ＝42m/s；地震基本烈度8度，基岩加速度为0.2229g；极端最高气温38.6℃、最低气温0.4℃，相对湿度82～88％。
图1 汕头礐石 大桥全景
2 主桥结构
主桥采用功×47+100+518+100+2×47=906m双塔双索面混合梁斜拉桥。主跨518m加两个侧边跨各100m，长718m采用钢箱梁结构，梁上索距12m。两端接两孔47m的锚跨，梁上索距7米，采用预应力混凝土箱梁的混合结构（图2）。
图2 主桥立面
（1） 主塔及基础
两座主塔在承台顶面以上148m，为钢筋混凝土钻石型结构（图3、图4）。桥面以上部分为A型刚构，塔柱为矩形空心截面，顺桥向塔顶宽度6m，变至塔底8m。基础为16根直径2.5m的钻孔灌注桩组成的高桩承台结构。桩长19~44m。承台的平面呈工字形，采用由三个无底套钢箱加以组合的工艺，构筑成整体钢筋混凝土结构。北主塔处的水下基岩在基础范围内峰壑起伏，桩位间高差达10～15m，为了解决各桩之间长短悬殊造成在结构受力上的困难和对高塔的不利影响，本桥采取了进行水下控爆作业， 将岩面予以适当的削平，给大型桥梁深水基础施工开了一个先例。
图3 主塔立面图
（2） 主梁设计
1）主梁截面
钢箱梁截面中心高度3.0m，由两个边箱、中间板块和单独的风嘴块共5件组成（图5），除顶部桥面板采用纵向对接焊外，其余梁段和板块间均用高强度螺栓连接。桥面板与边箱底板采用U型闭口肋加劲，腹板等采用板肋加强。在纵向每3m设一道横肋，索点横梁与普通横梁按相距6m间隔排列。钢箱梁在车间进行全截面组装成长12m的节段出厂，一个标准段重约150 t。位于竖曲线的梁段通过调整接缝间隙形成主梁线形。两端的预应力混凝土箱梁截面外轮廓尺寸与钢箱梁基本一致。在纵向每隔7m设一道横隔梁。两边箱之间的桥面板中心设一道小纵梁予以加强。
图4 南侧主塔中塔柱施工
图5 主梁横截面图
②钢混接头
钢箱梁与预应力混凝土箱梁的连接接头（图6），设在距辅助墩顶1.5m处。是因为该处主梁的变位小以及施工工艺简单，质量易于保证。虽弯矩稍大，是可以通过结构措施得以解决的。接头放在混凝土箱梁的端部横隔梁处，两种结构的构件以该处辅助墩上的支座中心线为界相互交叉。钢箱梁套在混凝土箱梁的外面，钢箱梁上下翼缘板通过抗剪焊钉与包覆的混凝土梁体牢固结合，并利用混凝土箱梁内的纵向预应力束，锚固在钢箱梁的端隔板上，形成主梁弯曲应力的传递。端隔板紧贴在混凝土横隔梁的端面上，主梁的纵向压应力得以传递。梁中的剪应力通过端面的抗剪焊钉得到传递。又通过焊接在钢箱梁上下翼缘板U肋顶面上的T形肋逐渐变高，以及梁体的嵌套和锚固作用，形成主梁刚度的过渡，使主梁的刚度骤变得到缓解。本接头方案曾采用1：2的模型测试验证其可靠性。
图6 钢箱梁与混凝土接头图
3）管锚结构
斜拉索在钢箱梁上的锚固采用受力直接的管结构方案（图7）。在钢箱梁的边腹板中嵌入无缝钢管，利用焊接将断开的腹板与钢管焊为一体。为了减轻由腹板传递的纵向轴力对钢管造成的径向挤压和钢管穿过上下翼缘板对截面的削弱，采取在一定范围内将翼缘板加厚以增强其局部传力的截面刚度，使腹板中传递的纵向力尽量降低。为了摸清斜索拉力通过钢管及腹板的复杂传力情况，经采用1：2的模型通过多工况的测试，证实了钢箱梁采用嵌入腹板的管锚结构，只要细节合理是完全具有可靠的安全度的。
图7 管锚结构图
4）主梁的成桥约束
主梁在两座主塔及6座边墩上均为竖向支承。水平抗风支承只在两座主塔和尾端墩上设置。纵向约束采取在两座主塔的前后设弹性水平拉索予以控制，拉索中给以适当的初张力，以不出现松垂为原则。弹性索截面的极限强度的选定，以在发生相当于抗震设计的地震烈度时可以破断为准。
图8 南侧钢箱梁边跨合拢
5）主梁合拢措施
主梁在分段吊装架设中，有三次的合拢作业（图8）。第一、二次为经双悬臂拼装在边跨钢箱梁与混凝土箱梁端部伸出的钢接头进行合拢。在施工安排中于两座主塔的前后布置一对可操纵的水平千斤顶对钢箱梁进行纵向锁定，合拢时利用千斤顶对合拢间隙进行调节。第三次则为主跨跨中的全桥合拢。是准确测量合拢口间隙后，配切钢箱梁合拢段的长度，等待合适的温度进行合拢的。
（3）斜拉索设计
1）斜拉索结构
斜拉桥向大跨度发展，首要的条件是应改革当前习用的厂制成品索的结构方案。近年国外较为流行的采用全封闭镀锌平行钢绞线组成，配以夹片群锚的新一代斜拉索体系，便是一种具有施工简易、张拉轻便和有四层防护的新构造。国内已在几座不大的斜拉桥上采用平行钢绞线斜拉索的尝试，但在理念上只是将预应力群锚体系加以移植，似乎没有顾及到斜拉索在桥上是处于低应力张拉的不稳定状态这样一种受力特点。本桥在设计中，着眼于对技术进步的推动，在吸取国外已有的斜拉索结构方式的启示下，研制成功OVM250型斜拉索体系，应用于本工程之中。
国际上该种斜拉索出现有两种不同的锚固方式。一种是无粘结式，它便于复测索拉力和单根抽换钢绞线。另一种是有粘结式，在斜索锚头中灌注环氧砂浆，使钢绞线与锚头粘结在一起，是一种较为保守的方式。本设计鉴于本桥的自重较轻，安装过程中要遭遇台风以及强地震等因素，因而采用有粘结的保守方案。
2）斜拉索的张拉原则
在一根斜拉索中具有多根独立的钢绞线，通过逐一张拉单根钢绞线而形成整索的张拉力，保持各根钢绞线的拉力基本一致是借助于“等张力法”（Isotension）予以实现。其原则是根据主梁和主塔变形刚度将第一根被张拉的钢绞线算出。在操作中第一根是用工作夹片临时固定并连接拉力传感器。第二根被张拉的力停止在与第一根下降后拉力相等的位置。如此逐根进行直至最后一根钢绞线，最终所有各根必定是处在等拉力的状态。
3）本桥的全模型风洞试验由同济大学主持，实验结果表明桥梁在整体上具有足够的空气动力稳定性。但是有关斜拉索的风致振动问题，风洞试验则难于真实模拟作出判断。设计中根据目前国际上在该项技术中的最新发展，请清华大学有关部门对在本桥斜拉索上，加装体外制振装置的研制。全桥合拢成桥后，平常阵风风力在6级以上时，8个索面产生不同程度的驰振现象。不得不先采取安装二阶索的临时措施，风振现象有所缓解，但对面外的振动，效用有限。1999年底在全桥160根斜拉索上完成了清华大学研制成功的外接粘性剪切阻尼器（HCA）的安装经实际在桥上检测，斜拉索第1阶模态阻尼δ值提高到原来的7～16倍，基本上抑制住有害的索振现象。这是本桥对国内特大跨度斜拉桥的技术发展，所作的有益贡献。
3.主要技术特点和创新点
本桥是国内第一座大跨度的混合梁斜拉桥，其钢混接头，管锚结构细节，以及有4层防护的平行钢绞线斜拉索，外接粘性剪切阻尼器和深水主塔基础的新方案及工艺、水下控爆等都具有开拓性的技术成就。国内大跨度斜拉桥梁采用钢箱梁结构，自本桥成功建成之后而开始流行。
4.有关资料
桥名：汕头市礐石大桥
桥型：混合梁斜拉桥
跨径：518m
桥址：广东省汕头市
设计单位：中铁大桥勘测设计院有限公司
施工单位：中铁大桥局集团第三工程有限公司
广东省长大工程有限公司
中铁宝桥股份有限公司
柳州欧维姆机械股份有限公司
工程造价：5.6亿元
完成日期：1999年1月
