某双层地锚式悬索桥总体设计研究
2018-03-12
1 工程概况
大连市政府为了缓解中山西路的交通压力，决定建设一条平行于中山路与黄浦路的东西向主干道—南部滨海大道工程，南部滨海大道东起金沙滩东侧的金银山，向西跨越星海湾，在高新园区填海区域登陆。滨海大道东端经隧道可以连接东北路及规划中的南部快速路，西端通过高新园区的地面道路，可以连通旅顺南路、河革路。
该项目主要包括东部连接线、东引桥、钢桁架引桥、主桥、西引桥及西部连接线六大部分。
2 主要技术标准
（1）公路等级：城市快速路, 主线在双层桥部分为单向4车道；
（2）设计行车速度：主线设计时速80km/h；
（3）设计荷载：公路Ｉ级；
（4）桥面宽度：上层标准宽度为21m, 下层标准宽度为17m；
（5）通航标准：通航游艇，通航高度25m；
3 总体布置
主桥为三跨地锚式双层悬索桥，加劲梁为双层钢桁架结构，两端设混凝土重力式锚碇。跨径布置为：180m+460m+180m，主桥宽24.8m。主梁纵坡1.5％，竖曲线半径7800m，车行道横坡1.5％，人行道向内横坡1.0％。主缆由多股平行钢丝成品索组成，中跨和边跨主缆成桥线形均为二次抛物线，中跨主缆矢跨比为1/6.667，边跨主缆矢跨比为1/16.67，主缆横桥向间距25.2m，吊杆间距10m。
4 结构设计
4.1 钢桁加劲梁
钢桁加劲梁包括钢桁架和正交异性板钢桥面板两部分。 钢桁架由主桁架、主横梁和上、下平联组成，主桁架包括上弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹杆，主桁架桁高10m，标准节段长10m，上、下平联采用K形结构。主桁架的上、下弦杆通过整体节点板与腹杆连接，弦杆与横梁、平联杆件通过焊接节点板连接，在节点板处，各构件之间采用高强螺栓连接。
4.2索塔
索塔为钢筋混凝土“门”式框架结构，由塔柱和上、下横梁组成。
塔柱下横梁以下部分高26.93m，以上高86.88m，全高111.81m，为“D”形空心截面，以利于抗风。塔柱横桥向由上至下往外侧倾斜，内侧斜率保持不变，外侧由两段斜率不同的直线并导半径500m的圆过渡形成。
每根塔柱下设一个承台，承台之间不设横系梁，承台由12根2.5m的钻孔灌注桩支撑，承台尺寸为17.2m×23.5m×6.0m。承台下桩基采用4x3行列式布置。钻孔桩桩长45m，以中风化岩层做桩端持力层，承台内布置冷却管。
4.3锚碇的设计
星海湾跨海大桥的锚碇采用空腹三角形框架结构形式，突破了实体重力式锚碇外观笨重的结构形式，实现了大型结构物力与美的和谐统一。散索鞍支墩既作为散索鞍的支撑构造，又与前锚室形成框架，与锚块一起传递主缆拉力，增强了锚体结构的整体性，以及在锚碇上修建引桥的个别桥墩以增加压重。
5总结
（1）主梁采用钢桁梁与正交异性板结合的形式，其主桁空间受力特性、钢桁梁加工制造、节段安装等均有较高的技术含量和创新性；
（2）大多数现有悬索桥的锚碇都设在岸上的岩石上，设计相对简单，但对本桥来说受到的挑战要大得多，因为要承受约173MN水平力的锚碇必须设在经过地基处理过的海床上（从水深13m-18m是淤泥质粉质粘土），然后在其上施工沉箱。
星海湾跨海大桥是国内首座海上建造锚碇的大跨度双层悬索桥，它的顺利建成，将标志着我国桥梁建设取得又一新的成就。同时大桥本身也具有巨大的旅游价值，大桥的特点和气势也构成了星海湾上一个新的旅游景点，成为新的城市景观。南部滨海大道项目工程规模浩大，地质条件复杂，特别是在海上建造锚碇技术难度大，在全国尚属首例，设计工作涉及方面多、协调任务重、任务艰巨。
参考文献：
[1] 马骉, 颜爱华, 邓青儿, 控德军, 蒋彦征. 上海闵浦大桥设计与构思[J]. 上海建设科技, 2010(5).
