廈門翔安機場快速路跨海特大橋主橋設計

李陽賦

摘 要：廈門機場快速路跨越南港海主橋設計為變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁，針對跨海橋梁的結(jié)構(gòu)受力特點，本文立足橋梁的建設條件，對總體設計和結(jié)構(gòu)要點進行分析，著重探討了抗震、防撞、耐久性設計等關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu);跨海;設計要點

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A

1 項目概況

翔安機場快速路北起沈海高速，往南跨越南港海至大嶝島后接翔安新機場，全長約17.5 km。項目設南港海特大橋跨越海域，通航凈空尺寸為43 m×11 m，最高通航水位4.59 m，通航孔橋墩按排水量300 t船舶防撞標準設計。

2 橋梁設計

南港特大橋設計標準為雙向八車道城市快速路，橋長約912 m，橋梁斷面寬34.5 m，雙幅設計。受機場航空限高影響，通航孔橋采用（35+2×60+35）m預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu);非通航孔橋采用35 m標準跨的現(xiàn)澆預應力連續(xù)箱梁。主墩采用矩形實體墩，引橋橋墩采用雙柱式變形墩，承臺樁基礎。項目位于抗震設防烈度Ⅶ度區(qū)，設計基本地震加速度為0.15 g，設計地震分組屬第二組，橋址處分布淤泥、中砂、粉質(zhì)粘土、全風化花崗巖、中風化花崗巖，按嵌入巖層高樁承臺設計，樁基直徑1.8 m。

主橋上部箱梁為單箱雙室截面，腹板斜率2：1，單幅梁寬16.55 m，懸臂長度2.5 m。箱梁跨中高度為2.0 m，中支點高3.6 m，梁底按二次拋物線方程變化。上部采用三向預應力體系，掛籃懸臂澆筑法對稱施工，共分為6對梁段。為提高橫向穩(wěn)定性，于跨中部位設置0.5 m橫隔板。橋梁設計橫斷面如圖1所示。

通過河床專題分析，主墩處沖刷深度約為5.7 m，為了提高樁基的整體受力及抗彎性能，于樁頂設置永久鋼護筒，并深入沖刷深度1.5 m～2.0 m。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 橋梁抗震設計

橋梁抗震采用有限元軟件Midas/Civil進行動力分析，地震響應按反應譜理論進行，采用《廈門翔安機場快速路南段（翔安南路至大嶝）南港海場地地震安全性評價》中100年超越概率3%及50年超越概率10%的場地基巖地震反應譜。計算模型簡圖如圖2所示：

盡管橋梁跨度較大，但由于在結(jié)構(gòu)體系中采用了合理的布置，且主梁的縱橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度較高，增強了其豎彎自振頻率、扭彎頻率比及扭轉(zhuǎn)自振頻率，墩柱在地震偶然組合作用下，強度滿足要求。成橋狀態(tài)的振型主要特點見表1。

3.2 橋梁防撞設計

針對南港特大橋的具體特點與要求，項目于6～8號主墩周圍設置浮動式HYF-100鋼覆復合材料防撞設施，滿足大橋主墩的防撞要求。

浮動式HYF-100鋼覆復合材料防撞設施高度2 m，厚度1 m，當船舶與防撞系統(tǒng)撞擊時，防撞設施系統(tǒng)承擔極大的撞擊力。可有效避免橋墩局部撞損。橋墩防撞設施簡圖如圖3所示。

鋼覆復合材料板外殼與內(nèi)部填充的復合材料緩沖管相互組合，提高防撞系統(tǒng)的抗剪強度與緩沖能力。較之傳統(tǒng)的防撞設施，鋼覆復合材料防撞設施抗撞擊能力更強，整體性更好，克服了鋼材彈性模量大，耐腐蝕性不佳的缺陷。通過結(jié)合復合材料與鋼材的優(yōu)勢，有效保護船舶和墩柱受撞擊后的結(jié)構(gòu)安全。

3.3 橋梁耐久性設計

項目地處溫暖帶，屬海洋性氣候，總體方案為全線高架橋，設計基準期為100年。跨海橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要影響因素是環(huán)境中的氯離子及氯鹽腐蝕性，通過以下幾個層面細化設計：結(jié)構(gòu)設計、混凝土原材料性能、施工質(zhì)量控制、構(gòu)件養(yǎng)護和運營維護及其他防腐措施。

（1）混凝土材料采用高性能海工混凝土，并在位于浪濺區(qū)的承臺和墩身中設計摻入型鋼筋阻銹劑。

（2）外露鋼結(jié)構(gòu)設計油漆長效防腐體系，針對不同部位特定處理。

（3）對混凝土入模溫度和最高溫度進行控制。對大體積混凝土采用冷卻管進行降溫處理。

（4）高樁承臺頂設計永久鋼護筒，并采取防腐措施。

4 結(jié)構(gòu)施工要點

（1）主橋為掛籃對稱懸澆施工，墩頂0、1號塊采用在主墩兩側(cè)立模現(xiàn)澆，施工前應對托架進行預壓，預壓重量為1.2倍一期恒載重量+1.0倍施工荷載，穩(wěn)定澆筑后作為掛籃拼裝工作平面。

（2）主橋合攏按先邊跨后中跨的順序進行，解除臨時錨固后完成體系轉(zhuǎn)換。合攏以當天氣溫最低時施工最佳，采用平衡施工法施工合攏段。

（3）主橋橋墩承臺屬大體積混凝土，為防止混凝土由于溫度差引起表面開裂，影響耐久性。宜采用分層澆筑，選用低水化熱水泥并摻入一定比例粉煤灰，同時設置冷卻管，降低混凝土內(nèi)的溫度。

5 結(jié)語

南港海特大橋采用雙孔單向通航的連續(xù)剛構(gòu)方案，既能滿足通航需求且連續(xù)梁方案避免了航空限高影響，從景觀造型上似大海游龍，簡約大氣，很好的解決了工程合理性、經(jīng)濟性、美觀性。設計過程中解決了橋梁連續(xù)剛構(gòu)尺寸設計、抗震、防撞及耐久性設計等關(guān)鍵問題，項目已完成交工，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]翟清海.淺談公路橋梁預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設計探討[J].商品與質(zhì)量：學術(shù)觀察，2013，20（04）：58.

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