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湛江海湾大桥 于 2009年11月25日 发布 点击数:

湛江海湾大桥

1.概况

湛江海湾大桥位于粤西的湛江地区,于湛江市平乐渡口上游1.3km处跨越麻斜海湾,湛江海湾大桥桥梁全长3981.17m,由东至西分为五分部,即:东岸引桥,水中东引桥、主桥斜拉桥、水中西引桥、海滨立交桥。

桥位所处的麻斜海湾水面宽约2.5km,最大水深25m;桥位区属不规则半日潮型,夏季受台风影响较大,属南亚热带海洋性季风气候,年平均气温23.1,年均降雨量1534.6mm。桥址区为第四系地层所覆盖,基岩埋深达250m

湛江海湾大桥为双向四车道一级公路兼顾城市快速道路特大桥,设计速度80km/h;桥位处10m高百年一遇10min平均最大风速45.1m/s;地震基本烈度7度,按8度设防;通航船舶等级5万吨级散货海轮,通航净高48m,净宽不小于400m

2、主桥结构

主桥斜拉桥全长840m,为双塔双索面混合梁斜拉桥,跨度组成为60+120+480+120+60m。其中中间120+480+120m为单箱单室钢箱梁,两边60m为预应力混凝土箱梁,单箱三室结构、结构外形与钢箱梁保持一致。

 

主桥桥型布置图

(1) 索塔基础

两主塔墩桩基均由31根φ2.9m~φ2.5m变截面钻孔灌注桩组成,分别长达104m106m,堪称“广东第一长桩”。桥址区为第四系地层所覆盖,基岩埋深达250m。该土层土质纯,呈硬塑坚硬塑状,极易糊钻。公司通过组织技术攻关,探索了一套在下更新统湛江组硬塑性粘土层进行桩基施工的完整工艺,获得了显著的效果,桩基检测合格率100%,A类桩占80%以上。

主墩承台平面尺寸为48.4×30.3×6.5m,平面面积约为1240m2,混凝土达8945m3。承台采用薄壁有底钢套箱施工。

主墩承台处于5万吨级主航道旁的深水区,承台四周设置柔性吸能防船撞装置。同时,为了加强桥梁自身的抗船撞击能力,桩身埋入承台0.6m,桩身顶部沿着钢护筒外周均匀焊接56根φ32锚固钢筋伸入承台内,且护筒顶部切割成条状亦伸入承台内。

主墩桩基布置图

主墩钢套箱施工

国际首创的主墩柔性消能防撞设施

2)、索塔

主塔为大半径曲线火炬状钢筋混凝土结构,单箱单室截面,主塔塔高155.11m。整个主塔由下塔柱、横梁、中塔柱、锚固区及塔尖等部分组成。桥面以上高跨比为0.224下塔柱采用门式支架辅助爬架翻模施工;横梁采用落地支架施工;中上塔柱采用液压自爬模施工。

索塔示意图

主塔中塔柱液压自爬模施工

3)主梁

中间120+480+120m单箱单室钢箱梁,钢箱梁的两端分别与伸过边墩1.8m的混凝土箱梁通过结合段连接。钢箱梁顶面宽28.5m,设2%的横坡,底部为半径72.5m的圆弧,两侧配有风嘴,桥梁中线处梁高3.0m,呈流线型闭合式横截面,能减小该地区强大的风荷载阻力。

钢箱梁截面

主桥圆弧型的钢箱梁

主桥两侧边跨预应力混凝土箱梁,单箱三室结构、结构外形与钢箱梁保持一致,桥面宽28.5m,梁高3m。在混凝土梁和钢箱梁结合段,配有连接用的直径32mm预应力粗钢筋。结合段的钢箱梁套在预应力混凝土箱梁之外,并且全断面与之结合使其成为一体。箱梁的上、下翼缘板通过抗剪焊钉与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加以锚固,形成弯矩的传递。通过端承压板紧贴在混凝土横梁的侧面上,传递轴向力。梁中的剪力则通过端面焊钉得到传递。二两种梁体在刚度上的突变,则有在钢箱梁上、下翼缘板的U型加劲肋上加焊T型肋并逐渐变高而得到缓解。

边跨预应力混凝土箱梁结构图

4)、斜拉索

采用平行钢丝成品斜拉索,两索面在桥面的横向间距为27.7m,斜拉索在纵桥向钢箱梁上索距为16m,在边跨混凝土梁段上索距为8m。全桥共有斜拉索112根。斜拉索在钢箱梁上的锚固采用了锚拉板结构形式。锚拉板焊接于主梁外腹板之上的箱梁顶面,分上、中、下三部分。锚管嵌于锚拉板上部的中间,两侧用焊缝互相连接,下部直接焊在桥面板上,中部除了要开孔安装锚具外,尚需连接上下两部分。这种锚固方式传力途径明确,构造简单,工地施工作业方便。

国内首创的钢箱梁锚拉板锚固技术

5)主梁架设和施工控制

钢箱梁是在工厂整个节段焊接组拼好后水运至湛江海湾大桥施工现场,主塔下及与混凝土结合段采用临时支架、1000t大型浮吊安装来架设,然后从桥塔两侧出发,采用320t步履式架梁机吊装标准节钢箱梁,进行双侧伸臂施工,同时安装斜拉索,待边跨合拢后,再单独向中跨侧伸臂架设,同时安装斜拉索,直到中跨合拢。整体钢箱梁总长716,梁段之间采用焊接以及高强螺栓方法进行连接。节段之间的连接为了安装方便和定位准确,内纵腹板及桥面板的U型肋拼接是靠高强度螺栓连接,其余均为工地焊接。待工地焊接完成后,终拧高强度螺栓。

湛江海湾大桥主桥边跨60m预应力砼箱梁,砼总用量为1776.5方,总重达4440吨。箱梁所处位置日常水深为17m,高潮位水深达20m,而箱梁处于水面以上50m处高空。采用框架体系支架施工。

主塔下钢箱梁吊装

结合段钢箱梁吊装                       钢箱梁吊装

边跨60m混凝土箱梁支架施工

4、主要技术特点和创新点

1火炬型曲线桥塔属国内首创。大桥设计师运用线形变换手段,将桥面以上原A字型直线塔柱转化为曲线形造型,并向上凝聚,使整个主塔具有火炬状升腾气势,达到结构与建筑艺术的和谐统一。曲线形火炬状桥塔造型突破了当时国内斜拉桥主塔的现有模式,气势磅礴,造型新颖美观,使城市人文景观与自然景观相融合。本桥塔型为以后多座斜拉桥所借鉴。

2)该桥中的圆弧流线型空腹钢箱梁属国内首创;

本桥在国内首次提出并采用流线型空腹钢箱梁结构型式,主要特点:第一,抗风性能优越,在成桥状态颤振临界风速高达150m/s以上, 远远大于主梁颤振临界检验风速;第二,增大箱内透空率,改善箱内作业环境,有利于制造与后期维护,体现以人为本的设计理念;第三,使全桥正交异性钢桥面板的变形性能基本协调一致,延长桥面铺装使用寿命;第四,经济性好,钢材用量指标仅为450kg/m2,利于建立“节约型”社会。

3)主桥钢箱梁的简洁的锚拉板技术,构造简洁,安装维护方便,属全国首创。该方案是将锚拉板结构直接焊接在钢箱梁顶面,结构简洁、制造方便、易于检查与维护。通过科研与试验研究,成功地解决了锚拉板与箱梁顶板连接、锚拉板与锚拉筒连接、锚拉板面外受力、锚拉板疲劳等方面的技术问题,该结构形式是在钢箱梁斜拉桥上首次使用,具有一定推广价值。

4)通过采用“湛江海湾大桥硬塑性粘土层海中深水桩基成孔施工工艺”解决了湛江海湾大桥桩基在下更新统湛江组硬塑性粘土层进行桩基施工的难题,加快了施工速度,获得了较高的施工质量。其主要创新点在于:

①利用现有的振动锤进行技术参数调整后把大直径桩基钢护筒施打入硬塑性粘土层中;

②通过改进钻头的刮刀角度和钻齿材料,采用两级刀尖后提高了钻进速度和减少钻头的磨损;

③通过先进的综合泥浆循环系统,调整钻头吸浆口的位置和角度,及时排出钻渣,加速泥浆沉淀,降低泥浆浓度,加快钻进速度;

④采用低固相泥浆技术,减弱粘土的粘滞力,避免糊钻;

5)通过采用“CDMss50/1200移动模架技术”使湛江海湾大桥水中薄壁高墩引桥50跨度预应力混凝土连续箱梁工程施工进度快,质量高、安全可靠、经济合理。其主要创新点在于:

①先进的不同墩身厚度的空腹薄壁高墩上的支撑技术。整机荷载和施工工作荷载通过附刚性牛腿墩旁托架、墩身预留孔传递到墩身上,与已知以往采用过的支承方式相比,方案简单、经济合理;

②先进的后支点悬挂的动态控制技术。后支点悬挂采用动态控制,在满足设计梁端荷载限制的同时,避免出现新旧混凝土错台和漏浆现象;

③先进的前端吊机自行安装托架技术。导梁前端设置可前后移动、灵活开合、大吨位的前端吊机,解决墩旁托架在前端高墩上先行安装困难的问题;

④剪力键在连接部位的应用技术。在主梁和前后导梁连接处,采用连接销和剪力键同轴的设计,适应过孔过程中的桥梁曲线及坡度要求;

⑤可循环使用的模块式模床设计。外模板系统设计成可循环利用的模块式系统,通过各类撑杆支撑在钢箱梁和横梁上,整个外模系统可以重复使用。

6)钢箱梁桥面环氧沥青混凝土铺装,完成后的环氧铺装表面平整、密实,无泛油、松散、裂纹、粗细料集中等现象;无明显碾压轮迹,接缝密实、平顺;各项指标均符合有关技术文件要求。总体施工质量优良,得到了专家们的一致好评。

7)国际首创柔性消能防撞设施

该桥主墩位于5万吨级航道的深水区,防撞设施设计难度非常大。对于本桥的情况若按照过去的方法,将花费大量的资金建造牺牲式的防撞结构,而且在撞击情况下损坏严重。省交通厅于2002年将课题立为重大科技项目,经过近5年的研究,在国际上首次实现了退缩式的柔性消能防撞设施。该设施主要由外浮箱、内浮箱、以及内外浮箱之间的钢丝绳防撞圈组成。该设施通过退缩、转向的方式不仅可以削弱船舶撞击的能量,保护桥墩,而且对船舶和防撞设施本身都可起到保护作用。在研究中首次提出并应用了“小撞不坏、中撞可修、大撞不倒”的三级防撞新理论。

8)桥梁“全寿命”健康监测系统,实现了与主体工程同步设计、同步安装,避免了过去许多桥梁建成后再安装监测系统的许多缺陷。该系统规模简练,所采用的拉索EM(磁通量)传感器和系统自我防护措施等技术在国内处于领先水平。

9)斜拉索减振技术

斜拉索采用平行镀锌钢丝索,为了削弱风雨耦合振动,在拉索外套表面设置了螺旋纹路,这是该技术在广东省的第一次应用。还安装了技术先进的体外减振器,具有很好的抗风减振效果,大大提高了拉索的使用寿命。

10)桥梁抗震支座

在主塔与钢箱梁之间安装了国际先进的进口抗震支座,该支座在大地震发生时可将钢箱梁与主塔的连接由半漂浮转变为固定连接,共同承担地震力,提高抗震安全性。这是该技术在广东的第一次应用。

11)全面的防护措施,防止海水强腐蚀。

大桥地处国内盐度最高的海域,这种高氯离子含量的海水对桥梁钢筋腐蚀性极强。大桥水中的桥墩桩基采用永久钢护筒防腐以隔绝海水侵蚀混凝土;对承台和浪溅区墩柱采用环氧涂层钢筋防腐;在钢箱梁采用喷铝防腐;对浪溅区混凝土采用防腐涂装等措施。这些全面的防护措施将使大桥今后以较小的维护工作量,真正实现100年的健康使用寿命。

5、有关资料

设计单位:中铁大桥勘测设计院有限公司(主桥及水中引桥)

          广东省公路勘察规划设计院(岸上引桥及连接线公路)

主要施工单位:广东长大公路工程有限公司(主体工程)

          中铁山桥集团有限公司(钢箱梁)

          上海浦江缆索股份有限公司(斜拉索)

材料用量(仅包括东西引桥及主桥):混凝土用量:177251.6m3

钢材用量:9222896.3t

造价:13亿元(不含连接线公路)

建成日期:20061230

6、有关照片

 

桥梁“全寿命”健康监测系统

50m跨引桥移动模架施工

钢桥面环氧沥青混凝土铺装

初具规模的湛江海湾大桥

湛江海湾大桥合拢段吊装

公司研制的新型刮刀钻头

湛江海湾大桥全景图

 

湛江海湾大桥夜景

湛江海湾大桥晚霞图