檔案丨 每日一橋——汕頭海灣大橋

橋　　名：汕頭海灣大橋

橋　　型：三跨雙鉸半飄浮體系預應力混凝土加勁梁懸索橋

跨　　徑：154m 452m 154m

設計單位：中鐵大橋勘察設計院有限公司

施工單位：中鐵大橋局集團有限公司、上海浦江纜索股份有限公司

混凝土用量：158000m3

鋼材用量：22600t

造　　價：3.46億

建成日期：1995年12月

1、概況

汕頭海灣大橋位於汕頭市東部經濟特區汕頭港出海口處，從出入港的主、副航道及海中著名的風景點媽嶼島跨越汕頭海灣。主橋主跨採用452m三跨混凝土加勁懸索梁橋（圖1）。

汕頭港為「潮汐汊道」型天然海灣，南側主航道水面寬約550m，最大水深約25.0m；北側副航道水面寬約35Om，最大水深約3.0m。年高潮位平均值為＋1.32m，實測最大潮差平均值為2.35m，漲潮流速1.0m/s，落潮流速2.0m/s。

橋址區均為花崗岩分布，媽嶼島南側主航道基岩自航道中心向兩岸漸次升高並裸露；中間媽嶼島範圍由南至北覆蓋層逐漸減薄至裸露，再至副航道及其北岸陸地，岩面逐漸埋深達60m。覆蓋層均為三角洲沉積物淤泥、粉砂和細砂等。

橋址位於汕頭沿海強颱風登陸地帶，中心風力達12級以上，瞬時最大風速達55m/s，常常造成嚴重災害。

橋址所處的潮汕盆地是一地震多發區，地震基本烈度為8度，最大平均水平加速度按0.2229g計，抗震設防按「小震不壞，中震可修，大震不倒」的原則進行設計。

該橋為六車道高速公路特大橋，具有城市橋樑和高速公路的雙重功能，設計行車速度80km/h；橋位區20m高處百年一遇10min平均最大風速47.0m/s；場地基岩地面最大水平地震係數取K＝0.2229g。南側為主航道，供外海客貨進出的通航凈寬不小於400m，平均潮位以上凈高46m，滿足5萬噸級海輪通航要求，北側副航道按1000t貨輪考慮。

2、主橋結構

南側主航道橋全長960m，主橋為三跨雙鉸預應力鋼筋混凝土加勁梁懸索橋，橋跨布置為154 452 154=760m，採用半飄浮體系，兩邊跨輔助墩頂設主纜限位裝置，以約束主纜的豎向變位。輔助墩至錨體散索鞍中心主纜水平距離90m，在主橋兩側輔助墩與錨體之間各布置4×25m簡支T梁（圖2）。

（1）主塔基礎

主塔採用上下游分離的群樁套井式基礎，適應了地層岩面高差懸殊、風化程度不一的複雜地質構造。通過單壁鋼殼套井中填充混凝土減少了樁身的自由長度，與承台橫樑形成一剛度較大的框架，以提高基礎的剛度（圖3）。

分離的群樁套井基礎為單壁鋼殼結構，長11.0m，寬7.0m，高15.5～23.0m，內設6根直徑2.2m鑽孔樁，樁長6～19m，單壁套井封底混凝土厚5m，承台系梁高5m。南、北主塔基礎鑽孔樁和承台共澆築混凝土9600m3。

（2）主塔

主塔為三層門式框架結構（圖4），採用C50混凝土。承台以上塔柱高95.10m，塔柱為D形空心截面，鋼筋混凝土結構。外廓尺寸為6.0m×3.0m,上、中、下三道箱形截面預應力束砼橫樑，塔柱採用爬模施工，兩個主塔混凝土用量約7000m3。

（3）主梁

主梁為寬25.2m，中心高2.2m的預應力C60混凝土單箱三室結構（圖5），主梁縱、橫預應力採用有粘結和無粘結束兩種。體外束布置在底板頂部，主跨設27束通長束。縱向每6.0m吊索處設置一道實體主橫樑，主橫樑間現澆濕接頭處設內圈式副橫隔梁。主梁按吊點間距劃分節段預製，節段長5.7m，重約160t，全橋標準節段，121個，採用180t纜載吊機吊裝。每跨兩端的非標準節段及節段間30cm濕接縫待梁段安裝就位後現場澆築，最後施加縱向預應力束將主梁形成整體，主梁在主塔及邊墩處設豎向抗壓支座，在塔柱內側設阻尼器。邊墩頂設XF-120伸縮縫。全橋主梁混凝土用量9345m3。

（4）鞍座

塔頂主鞍座採用全鑄鋼結構，由上、下座體組成，考慮運輸和吊裝方便，上座體縱向一分為二，單件重量在20t以內，座體就位後以高強螺栓聯成整件（圖6）。上、下座體的接觸面，塗防鏽蝕和減小面摩擦的材料，確保施工暴露期間不發生鏽蝕並使摩阻係數在要求的低限值。每個塔頂鞍座總用鋼量48.5t。

（5）錨碇

錨碇為嵌岩重力式，錨體與錨室嵌入基岩，其上採用重力式擋土牆與填料壓重，主纜通過散索後，與錨體內一組工字形錨桿錨固。兩座錨碇混凝土總用量共29800m3。

（6）主纜和吊索

上、下游兩主纜相距25.2m，由高強預製鍍鋅平行鋼絲束編成。 每根主纜由l10束索股，每股由91根直徑5.1mm鍍鋅高強鋼絲組成。索股兩端為熱鑄錨頭，通過預埋在錨碇體的鋼結構錨桿錨固。

主纜主孔矢跨比1/10，邊孔矢跨比1/29.6，邊孔主纜兩端以切線方向設一段95m長的拉纜，以便將錨碇布置在地形有利的岩體上，同時在兩側輔助墩處設置豎向支承擺柱約束邊跨主纜的豎向變位，以改善主梁受力（圖7）。主纜無應力索長約1029m，全橋主纜鍍鋅鋼絲用量3180t。

吊索採用騎掛式鋼絲繩，上端通過索夾上的索槽騎掛於主纜上，下端通過聯結器與加勁梁連接（圖8）。4根吊索轉換為2根螺桿與加勁梁聯結的作用，又具有調節吊索長度的功能。吊索為直徑45mm的鍍鋅鋼絲繩，抗拉強度為1700MPa，吊索設計安全係數K=3.5。

（7）主纜架設和施工控制措施                                                               

主纜採用預製平行束股製作架設（PWS法）。束股牽引跨海，應用低軌索小車加支輥工藝，降低高空作業重心，利於安全操作、加快牽引速度。

貓道架設通過風洞試驗成功地實施，保證了作業可靠穩定，方便了橋下航行安全。

為使主纜在橋樑架設各階段的恆載作用下保持彈性平衡的條件，須在空纜狀態下將主鞍座的上座體向岸側偏移，隨著荷載的增加逐漸將被迫傾斜的塔頂回歸到安全的原位，靠塔頂附設的水平千斤頂來完成。在主跨兩端各架設約為總量16％的梁段（圖9），主纜邊跨的水平彈性伸長便達到了最終的平衡點，此時主塔上反力不大，水平千斤頂克服了較小的摩阻力較容易地逐步完成鞍座中心與主塔中心的吻合，隨後在中、邊跨交替按比例弔掛剩下的梁段，塔身在彈性範圍內往複俯仰自動平衡，直至完成全橋主梁的架設。

3．主要技術特點和創新點                        

（1）主橋採用三跨雙鉸式預應力混凝土加勁梁懸索橋，主跨長452m，橋寬23.6m，其跨度和規模大，就預應力混凝土加勁梁而言，當今世界上尚無先例。

（2）加勁梁截面外輪廓，類似倒置的機翼形，經風洞試驗證明，有優異的空氣動力穩定性。梁段預製、拼裝，分6處進行合攏，最大梁長445m。採用四種類型預應力束於同一結構，超常鋼束達450m。預應力混凝土梁長、大箱體薄壁在國內特大型橋樑結構中尚無先例。

（3）設計上採用柔性索、隔震桁架、緩衝墊、剪力牆等多層次隔震、減震技術措施，開創了特大型橋樑在抗震設防利用逐級柔性吸能緩解地震反應的新思路，成為橋樑工程的一個範例。

（4）自行研製三項專用機械，即主纜擠緊機、纜載起重機、纜索纏絲機，實踐證明，其各項性能參數均達到了設計的要求，施工方便，填補國內大跨度懸索橋施工專用設備空白。

（5）錨體充分利用天然岩體構造，確保錨碇安全可靠

主橋總體布置採用延長主纜的方式將兩端錨碇放置在主航道兩岸的岩體之中。錨碇結構在平面上呈U字形，環繞在天然岩體的後方，基坑開挖後，直接將錨體混凝土現澆到岩石之中。在錨碇的上方，依山體地形採用砌體擋土牆壓重，回填成橋頭觀光平台，錨碇精巧、省料、安全可靠。

（6）主塔的剛架式承台分離式群樁基結構，國內外無先例。本橋採用剛架式承台分離式群樁基礎，樁基直接將主塔荷載傳遞到基岩上，所用的樁數最少。

該大橋先後榮獲國家優秀設計銀獎和國家科技進步二等獎，主跨懸索橋型以其加勁梁跨度和規模、典雅巧妙的設計造型、內實外美的工程質量、以及其大跨、高強、輕質、抗震等一系列優點，具有較高建築技術和先進科技水平，故榮獲國家建築工程最高獎——魯班獎和國家優質工程金獎。

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