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剛構箱梁，針對跨海橋梁的結構受力特點，本文立足橋梁的建設條件，對總體設計和結構要點進行分析，著重探討了抗震、防撞、耐久性設計等關鍵技術。

關鍵詞：連續剛構;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預應力混凝土連續剛構;非通航孔橋采用35 m標準跨的現澆預應力連續箱梁。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，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 關鍵技術

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，但由于在結構體系中采用了合理的布置，且主梁的縱橫向剛度和扭轉剛度較高，增強了其豎彎自振頻率、扭彎頻率比及扭轉自振頻率，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，當船舶與防撞系統撞擊時，防撞設施系統承擔極大的撞擊力。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部填充的復合材料緩沖管相互組合，提高防撞系統的抗剪強度與緩沖能力。較之傳統的防撞設施，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。通過結合復合材料與鋼材的優勢，有效保護船舶和墩柱受撞擊后的結構安全。

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。跨海橋梁結構耐久性的主要影響因素是環境中的氯離子及氯鹽腐蝕性，通過以下幾個層面細化設計：結構設計、混凝土原材料性能、施工質量控制、構件養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，并在位于浪濺區的承臺和墩身中設計摻入型鋼筋阻銹劑。

（2）外露鋼結構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 結構施工要點

（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立模現澆，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，降低混凝土內的溫度。

5 結語

南港海特大橋采用雙孔單向通航的連續剛構方案，既能滿足通航需求且連續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、經濟性、美觀性。設計過程中解決了橋梁連續剛構尺寸設計、抗震、防撞及耐久性設計等關鍵問題，項目已完成交工，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

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[2]余定軍.提高混凝土耐久性措施在近海橋梁施工中的應用[J].公路，2011，56（10）：180-183.