珠江黄埔大桥北汊桥
珠江黄埔大桥北汊桥夜景
1、概况
珠江黄埔大桥是同三、京珠国道主干线绕广州公路东环段中连接广州市区与番禺区的一座特大型桥梁，在广州远洋修船厂与菠萝庙船厂之间跨越珠江北汊菠萝庙水道，经大濠洲后再跨越南汊大濠洲水。
地貌类型为丘陵区及珠江三角洲平原区，两区以瘦狗岭断裂为界（K8+190）。北为丘陵区，南为珠江三角洲平原区，地势上北高南低。北部丘陵区由低山及洼地组成，最高点标高为49.90米，洼地标高在8.70～10.50米。南部珠江三角洲平原区地势平坦，标高在4.50～8.70米，以珠江的江心洲—大濠洲岛为最低点，总体地势由北向南微倾。珠江迳流量大，且变幅显著，水深一般小于10米。
北汊菠萝庙水道江面宽300～500m，除邻近大濠洲岸有少量边滩外，基本为深水区，水深5～8m，深泓最浅水深6.0m，位于桥位上游60米处，本水道东段菠萝庙冲对开河底存在礁石，礁顶最浅点水深3.7m。北汊菠萝庙水道不是正式航道，但沿岸聚集了广州文冲船厂、广远船舶修理厂、中海菠萝庙船厂三家大型船舶修造厂，构成我国南方重要船舶工业基地，加上沿岸码头较多水域水上作业繁忙，水道通航要求高。
桥址地区属亚热带季风气候。年平均气温22℃，夏季最热月份为七月份，平均28.5℃，日最高气温≥35℃的天数为10天，极端最高气温38.7℃；冬季一月份最冷，平均气温13.6℃，极端最低气温在0℃。冬夏风向的季节变化比较显著，春季至初秋盛行偏南风，秋季至冬末盛行偏北和偏东风。最大风速几乎都出现在台风影响过程中，对本地区影响最大的台风为惠州～台山一带登陆的台风，其中在宝安登陆的台风出现过12级以上大风的记录。
主要技术指标
（1）道路等级：六车道高速公路，远期为八车道
（2）计算行车速度：100km/h
（3）设计车道：双向六车道，行车道宽度3×3.75m(单向)
（4）路基宽度：34.5m，桥梁标准宽度与路基同宽，斜拉桥部分宽41.0m（含风嘴和锚索区）。
（5）设计荷载：汽车—超20级；挂车—120
（6）最大纵坡：2.5%
（7）桥面横坡 ：2%
（8）设计洪水频率：1/300
（9）通航标准：
珠江北汊菠萝庙水道最高设计通航水位为7.0m，最低设计通航水位为3.48m，净高（最高设计通航水位以上）不小于55m，净宽不小于280m。
（10）地震基本烈度：Ⅶ度。
（11）设计基准风速：按20m高处百年一遇10min平均最大风速38.4m/s。
（12）船舶撞击力：索塔侧向18MN，沿桥轴向9MN。
（13）高程系统：广州城建高程系统
（14）坐标系统：广州城建坐标系统
2、主桥结构
北汊桥全长2467.5m，主桥为独塔双索面四孔连续钢箱梁斜拉桥。采用半漂浮体系，桥跨布置为383+197+63+62＝705m，边跨设二座辅助墩。主梁为扁平钢箱梁，梁高3.5m，梁宽41m（含风嘴）；斜拉索索距按扇面布置，扇面由22对斜拉索组成，标准索距16m，边跨部分索距为12m。索塔为门形索塔，塔高226.14m，索塔位于大濠洲近岸的浅滩，由两个分离承台用系梁连接，各设16根直径2.5m的嵌岩桩。桥面铺装采用6cm环氧沥青混凝土。为克服过渡墩和辅助墩负反力，在锚跨设置3092吨压重。为保证施工过程中的抗风安全，在边跨距塔121m处设置临时墩一座。
（1）索塔基础
在承台顶设置2.0厚的塔座，顶部平面尺寸为11m×13m，与承台结合部的平面尺寸为15m×17m。索塔基础采用钢板桩围堰形成基坑，每个承台19×19m，厚度为6m，封底混凝土厚2m，中间采用高6m，宽8m系梁联成整体。
基础采用钻孔灌注桩，索塔每塔柱下布置16根直径为2.5m的钻孔桩，为嵌岩桩，桩长35m，桩基嵌入弱风化及微风化基岩的总深度不小于12m。为保证系梁的安全，在系梁下设置两根直径为2.0m的钻孔灌注桩，为摩擦桩。承台系梁和基桩采用C30混凝土共11324立方米。
（2）索塔
索塔采用仿古门式造型，为钢筋混凝土结构，塔高226.14m，桥面以上160.45m，高跨比0.209。索塔下塔柱自塔座顶至上、下塔柱转折点（下横梁中心高度）为53.614m，下塔柱横桥向外侧面的斜率为1：9.74772，内侧面的斜率为1：26.80485，顺桥向侧面的斜率为1：35.74267；上塔柱从上、下塔柱转折点至塔顶，高度为170.526m，上塔柱横桥向内、外侧面的斜率均为1：26.80485，顺桥向为竖直向上。下塔柱由11.5×9.0m变化到8.5×5.5m，上塔柱为8.5×5.5m，在四个角设1.5m半径的圆倒角。塔柱共设上、下两道横梁，为全预应力混凝土结构。均采用箱形断面，高度10m。为了美观与协调，横梁在塔柱外侧设置了3m长的悬臂，端部设置1m厚的隔板。下横梁断面外轮廓尺寸为10m（高）×7m（宽），在四角设置半径为0.75m的圆角。箱体壁厚1m，内设两道1m厚的横隔板，位置与主梁永久
支座相对应。上横梁断面外轮廓尺寸为10m（高）×8m（宽），在四角设置半径为0.75m的圆角。箱体顶、底板壁厚1m，两侧板壁厚1m。横梁中间设置一道厚1m的横隔板。在上横梁以下，塔柱内侧设置雀替，厚2.8m，高39m，宽度由横梁处3.8m按直线变化至0m。塔柱外侧横梁如榫头外露，。
下塔柱在承台顶面26m范围内采用田字形断面，提高塔柱的防撞能力。下塔柱塔壁纵桥向厚1.2m，横桥向厚1.25m，下段田字形断面内十字壁厚1.0m。上塔柱塔壁纵桥向厚1.0m，横桥向厚1.25m。索塔共浇筑C50混凝土17627立方米。索塔下横梁设两个竖向支座，两个横向抗风支座，纵向设两对弹性限位索。
塔柱采用矩形空心截面，在四角设置半径为1.5m的圆弧段。上塔柱的断面5.5m（横桥向）×8.5（顺桥向），壁厚为1.25m（顺桥向）和1.0m（横桥向），在箱内四侧壁之间设置1m×1m的倒角。下塔柱在顺桥向宽度由8.5m按直线变化到塔底的11.5m，横向宽度由5.5m变化到9m，壁厚为1.25m（顺桥向）和1.2m（横桥向），在箱内四侧壁之间设置1m×1m的倒角，在塔底设置4m厚的实体段。由于下塔柱直接抵抗可能的船舶撞击作用，在高程10m至30m的范围内设置1m厚的横隔板进行加强，顺桥向与横桥向各1道，在箱内形成十字撑架。
斜拉索锚固于上塔柱塔壁内侧，为平衡斜拉索对塔壁的水平分力，采用环向预应力。由于上塔柱锚索区受力复杂，进行了1：1足尺节段模型试验。试验结果有效验证了这种结构形式承受实际荷载的强度刚度及抗裂性，为大桥的安全可靠性提供了依据。
塔柱采用爬升模板逐段连续施工。为控制自重引起的塔柱水平位移，在塔柱施工中架设水平支撑。
（3）主梁
经过抗风性能研究,主梁采用单箱三室扁平流线形栓焊钢箱梁，设4道纵腹板。中心梁高3.5m（内轮廓），钢箱梁全宽41m，桥面设2%的双向横坡。高宽比1：11.714，高跨比1：109.429。钢箱梁顶板宽35m，行车道外侧设0.75m宽的斜拉索锚固区和1.5m宽的检修道；底板宽27.9m，下斜底板宽3.5861m。标准段顶板厚16mm，底板厚12mm，在支座附近顶、底板均加厚至20mm。
钢箱梁侧腹板因锚箱受力要求，应为抗层状撕裂钢材，即Z向钢板，厚32mm。
顶板U形肋：板厚8mm
上口宽300mm，
底宽170mm，
高280mm，
间距600mm
底板U形肋：板厚6mm
下口宽400mm，
底宽250mm，
高260mm，
间距750mm
顶板扁钢加劲肋：高160mm，厚16mm
侧腹板扁钢加劲肋：高240mm，厚24mm
中纵隔板至箱中心距离9400mm
风嘴及检修道部分宽3.0m，检修道板板厚10mm，采用扁钢加劲肋，肋高140mm，厚10mm；风嘴部分的板厚为8mm，采用扁钢加劲肋，肋高120mm，厚8mm，间距400mm。横隔板板厚10mm。
钢箱梁梁段的划分考虑了浮吊和桥面吊机的吊装能力，同时兼顾施工工期并结合施工方案综合确定，全桥共划分49个梁段，分索塔区梁段、辅助墩顶梁段、无索区梁段、标准段、边、中跨合拢段。其中标准梁段长度均为16m，在边跨有部分12m长的梁段，边跨合拢段长14.8m，主跨合拢段长6.4m。
主梁横隔板采用板式横隔板，标准梁段间距为3.2m（D类）和3.0m（E类），板厚10mm，在有拉索处横隔板厚14mm，支座处横隔板的厚度根据支座反力的大小取22mm。除支座处横隔板为整体式外，其它横隔板均由上、下连接板和中间板组成。
箱体内的纵隔板有桁架式和板式两种类型，标准梁段采用桁架式纵隔板，在有竖向支座区段（辅助墩、过渡墩、索塔处）采用板式结构。支座处梁段的板式纵隔板厚度为24mm。
桁架式纵隔板上、下弦杆为T形截面，板厚12mm，斜杆为φ219×8圆钢管。节点板厚度为12mm。
钢箱梁主体部分的钢材采用Q345C，风嘴部分因不参与结构受力，仅承受自身重量和检修道的人群荷载，其钢材采用Q235C，以降低费用。风嘴与主梁同时加工、架设，风嘴采用8mm厚的钢板加劲。
拉索钢锚箱与钢箱梁的腹板焊成一体，该处受力复杂，且为斜拉桥的承载关键部位，要求各焊缝均按设计要求进行，并确保质量。
为保证在正常运营状态下，过渡墩、辅助墩处的支座不出现负反力，在辅助墩及过渡墩附近设置压重。压重采用铁砂混凝土和铸铁块。铸铁块容重为75KN/m
3，铁砂混凝土容重为要求达到38KN/m
3。压重块平铺在底板Ｕ肋上的压重槽内。
为检修和养护钢主梁，在钢主梁下设置相应的检修车。
（4）斜拉索
斜拉索在主梁上的标准索距为16m，边跨部分索距为10m。根据计算，本桥采用6种类型的斜拉索，即PES7-121，PES7-139，PES7-163，PES7-199，PES7-223，PES7-253。在索塔上的索距为3.5m、3m、2.5m、2m和1.75m。张拉端设在索塔内。拉索在主梁上的锚固采用钢锚箱形式。
聚乙烯套料的其它性能应符合GB/T 18365-2001和CJ/T 3078的相关规定。外层采用高密度聚乙烯护套料通过特殊工艺被覆盖于平行高强钢丝裸索上，形成带有规则凹痕、具有一定粗糙度的防护套，由于外套具有独特的空气动力性能，可以有效的抑制雨振。
斜拉索在主梁侧设置外置粘性剪切阻尼器防风雨振。
水平弹性束采用与斜拉索相同材料的索体，型号为PESM7-109，设置在索塔处，每侧2对，一端锚固在主梁上，一端锚固在下横梁上的支座垫石上。水平弹性束的初张应力为688MPa。
（5）主梁架设
索塔区梁段、辅助墩顶梁段及过渡墩顶梁段采用托架安装，其余梁段采用桥面吊机进行吊装。根据本桥钢箱梁梁段的特点，每组采用两台180吨桥面吊机同步吊装。
3 主要技术特点和创新点
（1） 独塔斜拉桥主跨达383m，为国内同类桥梁第一。
（2） 所用斜拉索最长达390m，索长且重。
（3） 索塔高达226m，在设计中引入专业美学设计，全桥三座仿古门式塔将斜拉桥的刚劲和悬索桥的柔美和谐地统一在一起，典雅古朴，将是桥梁美学的又一典范力作。
4 有关资料
桥 名：珠江黄埔大桥北汊桥
桥 型：独塔双索面四孔连续钢箱梁斜拉桥
跨 径：383m
地 址：广东省广州市
建设单位：广州珠江黄埔大桥建设有限公司
设计单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司
施工单位：中铁大桥局第三有限公司
混凝土用量：29743立方米
钢材用量：15558.6吨
建成日期：2008年10月
