1.概况
舟山群岛古称“海中洲”(图1)。从唐代始,舟山的海上贸易日趋繁荣,历史上曾一度成为重要的外贸商埠和海上“丝绸之路”的重要通道。
图1 舟山群岛古称“海中洲”
舟山虽以海岛为特色,却也常受水运交通的限制,各个岛屿之间的海面并不平静,每年的台风季节,海上掀起巨浪,常常使交通运输中断,而且舟山多雾,船舶在雾天无法正常航行。长久以来,舟山的交通主要依靠轮渡,物流难以畅通,交通成为舟山发展的瓶颈。
构筑一条能全天候通往大陆的通道,结束孤悬海上、舟楫相渡的日子。决定建造跨海大桥,线路从舟山本岛329国道鸭蛋山环岛出发,由岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥、西堠门大桥、金塘大桥五座大桥组成,将飞跨里钓、富翅、册子、金塘四岛,终于镇海,与沿海北线高速公路相连接。其中,岑港大桥连接本岛和里钓岛,响礁门大桥连接里钓岛和富翅岛,桃夭门大桥连接富翅岛和册子岛,西堠门大桥连接册子岛和金塘岛,金塘大桥连接金塘岛和宁波大陆,全长约50km,其中桥长约25km 。这是一个总投资111.5亿元的重大工程。 五桥位置见图2。
图2 地理位置
舟山群岛地区属东亚季风气候区,风环境恶劣,冬季盛行西北季风,夏秋季台风频繁。极大风速大于40m/s。不同重现期最大风速见表1:
该项目分为一期和二期二个阶段实施。一期工程包括岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥和其间的接线公路。于1999年底动工建设,至2004年底主体工程建成,2006年1月1日通车。二期工程包括西堠大桥、金塘大桥和其间的接线公路,于2004年5月开工建设,预计分别在2008年12月、2009年12月建成通车。
(1)鸭岑段接线工程:
鸭岑段接线公路是连岛工程本岛的起点段接线工程,全长10.85Km(图3)。该段工程经双桥主线收费站后,路基分左右幅,通过炮台岭双向隧道后合拢,终点与岑港大桥相接。
图3鸭岑段接线公路实景
(2)岑港大桥---连岛工程的第
一座跨海大桥(图4)。岑港大桥跨越岑港水道,连接岑港和里钓岛。全桥长为793m,桥面宽22.5m,双向四车道, 通航等级为300吨级,通航净高17.5m,通航净宽2×40m,主桥为3跨50m的先简支后连续预应力混凝土T梁。
图4岑港大桥全景
(3)响礁门大桥---连岛工程的第二座跨海大桥(图5)。响礁门大桥跨越响礁门水道,连接里钓岛和富翅岛。全长951m,桥面宽22.5m,双向四车道,通航等级为500吨级,通航净高21m,通航净宽135m,主桥为80m+150m+80m的大跨径预应力混凝土连续箱梁,引桥为先简支后连续预应力混凝土T梁。
图5 响礁门大桥全景
下文分别介绍桃夭门大桥、西堠大桥、金塘大桥。
2桃夭门大桥
桃夭门大桥是舟山大陆连岛工程中的第三座跨海特大桥,连接富翅岛与册子岛。该桥为斜拉桥,全长888m(图6)。
图6 桃夭门大桥全景
该桥跨越水深流急的桃夭门水道,水面宽约564m,最大水深为62m,一年中潮流流速为2.09~4.15 m/s。桥位区为基岩直接裸露区,基岩为喷出岩类,属硬质岩。
桃夭门大桥设四车道,设计行车速度为60km/h;桥位区20m高处百年一遇10min平均最大风速为55m/s;地震基本烈度6度;通航净高32m,净宽不小于280m。
(1)桥型结构
该桥为主跨580m双塔双索面半漂浮体系七跨连续混合式斜拉桥,桥跨布置为48m+48m+50m+580m+50m+48m+48 m(图7),采用半漂浮体系。边跨为预应力混凝土箱梁,下设两辅助墩,中跨为钢箱梁。
图7 桥型布置图
(2)索塔与基础
采用挖孔桩基础,设12根直径2.2m的挖孔桩,平均桩长为15.61m,嵌入微风化霏细斑岩的深度为3.3m。承台尺寸为24m×13m×5m (图8)。
图8 索塔基础
索塔采用钻石形塔,为钢筋混凝土结构,高150.980m,设置两道横梁。桥面以上塔的高跨比为0.21(图9)。塔的斜拉索锚固区采用环向预应力,进行了1:1的足尺模型试验验证。
塔柱采用爬升模板连续施工,每段高4.5m。下塔柱施工时加设了水平拉杆,中、上塔柱设置了8道水平横撑(图10)。环向预应力管道真空压浆工艺灌浆。
图9 索塔
图10 索塔上塔柱施工
(3)主梁
1)主梁采用混合梁,边跨为预应力混凝土箱梁,中跨为钢箱梁,梁高均为2.8m,外轮廓一致。主梁标准横断面见图11。
图11箱梁标准横断面
2)预应力混凝土箱梁采用单箱四室断面,设3道纵腹板,板厚为50cm,顶板厚为37cm、底板厚为30cm;横隔板标准间距为6m,标准厚度为40cm。
3)钢箱梁为Q345D钢材全焊扁平流线形结构,全桥共45个梁段,标准节段长13m;钢箱梁板件尺寸为顶板厚14 mm、边纵腹板厚25mm、下斜底板和底板厚12~16mm,横隔板间距3250mm,板厚8、10mm,绝大部分梁段采用无纵肋断面,仅在邻近钢—砼接合段的2×3个(长度为28700mm)梁段设置了纵隔板,以利于应力扩散。钢箱梁进行了节段模型风洞试验,满足抗风稳定性要求。
4)钢—砼接合段(图12)设置于中跨距塔中心线16.7m处,该处为恒载弯矩零点。钢—砼接合段采用变高度π型加劲及厚度80mm的钢板传递强大的轴力,实现刚柔过渡;采用聚丙烯纤维混凝土以提高其抗裂性及延性。钢—砼接合段进行了1:2的模型试验。
图12 钢—砼接合段构造
5)斜拉索在梁端采用销铰型式(图13、14)锚固, 销铰自由转动能够有效地降低斜拉索的二次应力、抑制斜拉索振动。销铰锚固构造进行了1:1.5的模型试验。
图13 斜拉索销铰锚固构造
图14 斜拉索销铰锚固构造实景
(4)斜拉索
每一扇面由21对斜拉索组成,共168根,其中最大斜拉索钢丝根数241丝(Φ7),长298m、重20.3t,全桥共用高强镀锌钢丝1146t。斜拉索外裹高密度PE防护材料,其上带有同材质热挤双螺旋线,连同塔端阻尼橡胶减振圈及梁上粘滞式阻尼器,有效地抑制了斜拉索风雨振等多种振动。
(5) 主梁施工及控制
边跨预应力混凝土箱梁充分利用地形,采用满堂支架逐跨现浇。钢箱梁采用桥面吊机安装(图15)。
图15 桥面吊机吊装钢箱梁
钢箱梁架设以斜拉索力、桥面标高和钢箱梁环缝宽度三大指标协调控制,按照“前移吊机→第一次张拉斜拉索→吊装钢箱梁→第二次张拉斜拉索→钢箱梁环缝焊接”的流程施工,如此循环直至跨中合龙段,未进行重复索力调整。跨中合龙段长12m,采用两台桥面吊机抬吊合龙,合龙未进行水箱压重调整。最终合龙时线形平顺,各项误差均在测量误差范围内。斜拉索力及梁体应力与设计值良好吻合。
(6) 主要技术特点和创新点
1)在我国首次将钢—混凝土接合段伸入中跨(16.7m),以降低施工难度及工程造价。
2)中跨钢箱梁采用无纵肋断面,并且提高了梁内的通风性能。
3)斜拉索梁端锚固在国内首次采用销铰型式。
4)首次在钢箱梁段风嘴部分采用可开启的硬聚氯乙烯塑料板,以减轻重量、便于检修维护。
5)跨中合龙采用无压重方式。
(7)有关资料
桥 名: 桃夭门大桥
桥 型: 双塔双索面七跨连续混合式斜拉桥
跨 径: 主跨580m
桥 址: 浙江舟山群岛
设计单位:中交公路规划设计院有限公司 混凝土用量:34262 m3
施工单位:上海建工(集团)总公司 钢材用量:11666.2t
中交集团第二航务工程局有限公司 造价:2.94亿元
中铁宝桥股份有限公司 建成日期:2003年12月