1概况
崖门大桥位于广东省新会市崖南镇,跨越崖门水道,全长1696m,其中桥梁长1296.04m,主桥主跨采用338m双塔单索面混凝土斜拉桥(图1)。
图1 崖门大桥全景
桥位地段为河谷地貌,河床深切,河漫滩窄,水流较急,河床底标高为-0.69~ -22.0m,覆盖层为淤泥质亚粘土,基岩为粗细粒花岗岩。
崖门是珠江流域八大入海口之一,海洋动力的潮汐及波浪对海口的影响远大于河流动力的影响,属不正规混合半日周潮,平均潮差1.24m,最大潮差2.95m,最大平均流速V=1.465m/s。桥址区位于北回归线以南,属南亚热带季风海洋性气候,年平均气温21℃,年雨量1730mm。
大桥为双向四车道高速公路,设计速度120km/h;通航底宽≥300m,顶宽≥220m;通航净高48m;设计基准风速53.8m/s;主墩防撞标准:按10000t级船舶考虑。
2 主桥结构
主桥采用双塔单索面,墩、塔、梁固结的混凝土斜拉桥。 主桥跨径为50m+115m+338m+115m+50m=668m(图2)。主梁为混凝土。主墩采用双柔性墩,桥面以上塔柱高73.5m,为单箱断面,每侧的单根斜拉索直接锚固于塔壁中心处,拉索锚固区采用粗钢筋加劲。
图2主桥桥型布置(单位:cm)
(1)主墩基础
主墩桩基为Φ3.00m大直径钻孔灌注桩,每墩桩基数量为18 根,呈梅花型布置;主墩承台横向30.55m,纵向21.8m、高6.5m(图3)。施工采用大型套箱,在常水位以上安装套箱模板,待安装好底板及底层钢筋与整体下放套箱,用导管灌注封底混凝土厚1.5m,总混凝土为1000m3(图4)。待封底层达到强度后,抽干套箱内水,分三次浇注承台混凝土。
图3 主墩基础
图4 基础施工
(2)索塔
索塔为空心直塔, 桥面以上索塔高77m。其中标高+67.086m以下12m为双向变截面结构;+67.086m以上65m为等截面。每塔每侧设25对斜拉索,索塔采用C60混凝土,每塔1327m3。索塔拉索锚固区设置环向预应力(图5)。
图5 索塔
图 6索塔施工
塔柱采用爬升模板逐段连续施工(图 6),有索区安装劲性骨架固定锚管与环向预应力钢筋,孔道采用真空辅助压浆工艺。在主塔施工至2/3塔高时,由于主塔振动特性相对不利,采用了TMD技术,对桥塔进行抑振,取得了明显的减振效果。
(3)拉索
在单塔每一断面中有4根斜拉索,主桥斜拉索共200根,两端采用张拉端型锚具。在张拉过程中,采用主塔端张拉,主梁端锚固。为PES7-109~PES7-199规格的PE、PU双层防护半平行热镀锌拉索,最长的索重为11.79t,长度为176.80m。
箱梁挂篮施工和施工控制
主梁为倒梯形的单箱五室混凝土箱梁,梁高3.48m,箱宽26.8m。每个索间节段长6m,单索面桥面纵向索间距2m,全桥共有100个标准节段,主梁标准段悬浇长度为6米,混凝土为106.3m3,重约270t(图7)。除0#块及边墩现浇段采用支架现浇外,其余节段均采用牵索挂篮全断面一次浇注施工,分别在边跨和中跨合龙(图 8)。
图7 主梁标准横断面
图8 箱梁施工
大桥主梁边跨与中跨均能做到高精度合龙,合拢精度在±3mm以内,合龙处标高偏差控制在±20mm范围内,完全达到设计要求,中跨合龙后主梁各应力测量断面的压应力值均控制在12.5MPa以内,主梁结构安全。
3 主要技术特点和创新点
(1)主跨338m在塔墩梁固结单索面斜拉桥中居亚洲第一,世界第二。该桥型方案是在同时满足通航、抗风、美观和经济性要求,并适应当地环境条件下的最佳选择。
(2)首创沿海地区桩基施工海水造浆技术,大桥处于海水区域,以往在内河常用的普通方法无法造出海水泥浆,而国外用于石油钻井的造浆材料价格昂贵。自主研制出了性能稳定的海水泥浆,并设计了涡流泥浆处理罐,替代进口产品。解决了海洋桥梁桩基施工的一个重要难题。
(3)首创基于二次调索基础上的综合调索设计技术 ,克服了传统的确定斜拉桥合理受力状态方法的局限性,全面考虑梁、塔、墩和斜拉索的受力,综合了一系列方法,并主动在箱梁施工阶段将索力分两次张拉到位。使梁和索的应力更均匀合理,确保结构安全,并降低造价。在一套完善的监控技术的配合下,第二次调索工作一举成功,避免了以往斜拉桥施工中被迫多次调整索力的现象,争取了工期。
(4)首创单索面斜拉桥牵索挂篮,自行开发了单索面牵索挂篮,该挂篮前支点由斜拉索牵引,在现浇过程中,可多次调整索力和标高,为控制主梁线形提供了极大的便利。同时还具有减少浇注过程中箱梁的内力、减少用钢量、节约资金等优点,为国内外首创。
(5)主塔施工抗风振技术,大桥处在台风多发区,桥位处还存在峡谷风效应,大风不断,常年超过8级风的时间达100天以上,大风造成桥塔的抖振严重影响了施工安全。成功研制了安装在桥塔顶部的TMD质量调谐阻尼器, 该设备加工简单,使用方便,减振倍率最高达53.4%,达到国际先进水平。
崖门大桥获第六届詹天佑土木工程大奖,《崖门大桥单索面牵索挂篮》项目获国家实用新型专利。
4 相关资料
桥 名:崖门大桥
桥 型:双塔单索面混凝土斜拉桥
跨 径:338m
桥 址:广东省新会市
设计单位:广东省公路勘察设计院
施工单位:广东冠粤路桥有限公司、广东省长大公路工程有限公司
混凝土用量:68 333.0m3
钢材用量:13 376.8t
造 价:3.60亿元
建成日期:2002年4月20日