1．概況
汕頭海灣大橋位于汕頭市東部經(jīng)濟(jì)特區(qū)汕頭港出?？谔帲瑥某鋈敫鄣闹?、副航道及海中著名的風(fēng)景點(diǎn)媽嶼島跨越汕頭海灣。
汕頭港為“潮汐汊道”型天然海灣，南側(cè)主航道水面寬約550m，最大水深約25.0m；北側(cè)副航道水面寬約35Om，最大水深約3.0m。年高潮位平均值為＋1.32m，實(shí)測(cè)最大潮差平均值為2.35m，漲潮流速1.0m/s，落潮流速2.0m/s。
橋址區(qū)均為花崗巖分布，媽嶼島南側(cè)主航道基巖自航道中心向兩岸漸次升高并裸露；中間媽嶼島范圍由南至北覆蓋層逐漸減薄至裸露，再至副航道及其北岸陸地，巖面逐漸埋深達(dá)60m。覆蓋層均為三角洲沉積物淤泥、粉砂和細(xì)砂等。
汕頭市氣候溫和，雨量充足，7月氣溫最高平均值為＋31.6℃，1月氣溫最低平均值為+10.1℃右。
橋址位于汕頭沿海強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸地帶，中心風(fēng)力達(dá)12級(jí)以上，瞬時(shí)最大風(fēng)速達(dá)55m/s，常常造成嚴(yán)重災(zāi)害。
橋址所處的潮汕盆地是一地震多發(fā)區(qū)，地震基本烈度為8度，最大平均水平加速度按0.2229g計(jì)，抗震設(shè)防按“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
汕頭海灣大橋主橋?yàn)槿珉p鉸預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁懸索橋，中孔跨度為452m，兩邊跨為154m，長(zhǎng)760米，全橋長(zhǎng)2500米（圖1）。
圖1. 大橋全景
該橋?yàn)榱嚨栏咚俟诽卮髽?，具有城市橋梁和高速公路的雙重功能，設(shè)計(jì)行車速度80km/h；橋位區(qū)20m高處百年一遇10min平均最大風(fēng)速47.0m/s；場(chǎng)地基巖地面最大水平地震系數(shù)取K＝0.2229g。南側(cè)為主航道，供外海客貨進(jìn)出的通航凈寬不小于400m，平均潮位以上凈高46m，滿足5萬噸級(jí)海輪通航要求，北側(cè)副航道按1000t貨輪考慮。該橋主橋長(zhǎng)760m，全橋長(zhǎng)2500m（圖1）。
2．主橋結(jié)構(gòu)
南側(cè)主航道橋全長(zhǎng)960m，主橋?yàn)槿珉p鉸預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土加勁梁懸索橋，橋跨布置為154+452+154=760m，采用半飄浮體系，兩邊跨輔助墩頂設(shè)主纜限位裝置，以約束主纜的豎向變位。輔助墩至錨體散索鞍中心主纜水平距離90m，在主橋兩側(cè)輔助墩與錨體之間各布置4×25m簡(jiǎn)支T梁(圖2)。
圖2 橋型布置
（1）主塔基礎(chǔ)
主塔采用上下游分離的群樁套井式基礎(chǔ)，適應(yīng)了地層巖面高差懸殊、風(fēng)化程度不一的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造。通過單壁鋼殼套井中填充混凝土減少了樁身的自由長(zhǎng)度，與承臺(tái)橫梁形成一剛度較大的框架，以提高基礎(chǔ)的剛度（圖3）。
分離的群樁套井基礎(chǔ)為單壁鋼殼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)11.0m，寬7.0m， 高15.5～23.0m，內(nèi)設(shè)6根直徑2.2m鉆孔樁，樁長(zhǎng)6～19m，單壁套井封底混凝土厚5m，承臺(tái)系梁高5m。南、北主塔基礎(chǔ)鉆孔樁和承臺(tái)共澆筑混凝土9600m3。
圖3. 主塔基礎(chǔ)（單位：m）
（2）主塔
主塔為三層門式框架結(jié)構(gòu)（圖4），采用C50混凝土。承臺(tái)以上塔柱高95.10m，塔柱為D形空心截面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。外廓尺寸為6.0m×3.0m,上、中、下三道箱形截面預(yù)應(yīng)力束砼橫梁，塔柱采用爬模施工，兩個(gè)主塔混凝土用量約7000m3。
圖4. 主塔（單位：m）
?。?）主梁
主梁為寬25.2m，中心高2.2m的預(yù)應(yīng)力C60混凝土單箱三室結(jié)構(gòu)（圖5），主孔跨度為444m，兩邊孔跨度為150m，三跨獨(dú)立受力。主梁縱、橫預(yù)應(yīng)力采用有粘結(jié)和無粘結(jié)束兩種。體外束布置在底板頂部，主跨設(shè)27束通長(zhǎng)束?？v向每6.0m吊索處設(shè)置一道實(shí)體主橫梁，主橫梁間現(xiàn)澆濕接頭處設(shè)內(nèi)圈式副橫隔梁。主梁按吊點(diǎn)間距劃分節(jié)段預(yù)制，節(jié)段長(zhǎng)5.7m，重約160t，全橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，121個(gè)，采用180t纜載吊機(jī)吊裝。每跨兩端的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及節(jié)段間30cm濕接縫待梁段安裝就位后現(xiàn)場(chǎng)澆筑，最后施加縱向預(yù)應(yīng)力束將主梁形成整體，主梁在主塔及邊墩處設(shè)豎向抗壓支座，在塔柱內(nèi)側(cè)設(shè)阻尼器。邊墩頂設(shè)хF-120伸縮縫。
全橋主梁混凝土用量9345m3。
圖5 主梁（單位：m）
?。?）鞍座
塔頂主鞍座采用全鑄鋼結(jié)構(gòu)，由上、下座體組成，考慮運(yùn)輸和吊裝方便，上座體縱向一分為二，單件重量在20t以內(nèi)，座體就位后以高強(qiáng)螺栓聯(lián)成整件（圖6）。上、下座體的接觸面，涂防銹蝕和減小面摩擦的材料，確保施工暴露期間不發(fā)生銹蝕并使摩阻系數(shù)在要求的低限值。每個(gè)塔頂鞍座總用鋼量48.5t。
圖6 主鞍座（單位：mm）
?。?）錨碇
錨碇為嵌巖重力式，錨體與錨室嵌入基巖，其上采用重力式擋土墻與填料壓重（圖7），主纜通過散索后，與錨體內(nèi)一組工字形錨桿錨固。兩座錨碇混凝土總用量共29800m3。
圖7 錨碇
?。?）主纜和吊索
上、下游兩主纜相距25.2m，由高強(qiáng)預(yù)制鍍鋅平行鋼絲束編成。
每根主纜由l10束索股，每股由91∮5.1mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成。索股兩端為熱鑄錨頭，通過預(yù)埋在錨碇體的鋼結(jié)構(gòu)錨桿錨固。
主纜主孔矢跨比1/10，邊孔矢跨比1/29.6，邊孔主纜兩端以切線方向設(shè)一段95m長(zhǎng)的拉纜，以便將錨碇布置在地形有 圖8 吊索連接
圖8 吊索連接
圖9主纜豎向支撐擺柱
利的巖體上，同時(shí)在兩側(cè)輔助墩處設(shè)置豎向支承擺柱約束邊跨主纜的豎向變位，以改善主梁受力。主纜無應(yīng)力索長(zhǎng)約1029m，全橋主纜鍍鋅鋼絲用量3180t。
吊索采用騎掛式鋼絲繩結(jié)構(gòu)，上端通過索夾上的索槽騎掛于主纜上，下端通過聯(lián)結(jié)器與加勁梁連接（圖8、9）。其聯(lián)結(jié)方式既具備將4根吊索轉(zhuǎn)換為2根螺桿與加勁梁聯(lián)結(jié)的作用，又具有調(diào)節(jié)吊索長(zhǎng)度的功能。吊索為直徑45mm的鍍鋅鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度為1700MPa，吊索設(shè)計(jì)安全系數(shù)K=3.5。
（7）主纜架設(shè)和施工控制措施
主纜采用預(yù)制平行束股制作架設(shè)（PWS法）。束股牽引跨海，應(yīng)用低軌索小車加支輥工藝，降低高空作業(yè)重心，利于安全操作、加快牽引速度。
貓道架設(shè)通過風(fēng)洞試驗(yàn)成功地實(shí)施，保證了作業(yè)可靠穩(wěn)定，方便了橋下航行安全。
為使主纜在橋梁架設(shè)各階段的恒載作用下保持彈性平衡的條件，須在空纜狀態(tài)下將主鞍座的上座體向岸側(cè)偏移，隨著荷載的增加逐漸將被迫傾斜的塔頂回歸到安全的原位，靠塔頂附設(shè)的水平千斤頂來完成。在主跨兩端各架設(shè)約為總量16％的梁段（圖10），主纜邊跨的水平彈性伸長(zhǎng)便達(dá)到了最終的平衡點(diǎn)，此時(shí)主塔上反力不大，水平千斤頂克服了較小的摩阻力較容易地逐步完成鞍座中心與主塔中心的吻合，隨后在中、邊跨交替按比例吊掛剩下的梁段，塔身在彈性范圍內(nèi)往復(fù)俯仰自動(dòng)平衡，直至完成全橋主梁的架設(shè)。
圖10 主梁架設(shè)施工
3．主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
?。?）主橋采用三跨雙鉸式預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁懸索橋，主跨長(zhǎng)452m，橋?qū)?3.6m，其跨度和規(guī)模大，就預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁而言，當(dāng)今世界上尚無先例。
?。?）加勁梁截面外輪廓，類似倒置的機(jī)翼形，經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)證明，有優(yōu)異的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性。梁段預(yù)制、拼裝，分6處進(jìn)行合攏，最大梁長(zhǎng)445m。采用四種類型預(yù)應(yīng)力束于同一結(jié)構(gòu)，超常鋼束達(dá)450m。預(yù)應(yīng)力混凝土梁長(zhǎng)、大箱體薄壁在國(guó)內(nèi)特大型橋梁結(jié)構(gòu)中尚無先例。
?。?）設(shè)計(jì)上采用柔性索、隔震桁架、緩沖墊、剪力墻等多層次隔震、減震技術(shù)措施，開創(chuàng)了特大型橋梁在抗震設(shè)防利用逐級(jí)柔性吸能緩解地震反應(yīng)的新思路，成為橋梁工程的一個(gè)范例。
?。?）自行研制三項(xiàng)專用機(jī)械，即主纜擠緊機(jī)、纜載起重機(jī)、纜索纏絲機(jī)，實(shí)踐證明，其各項(xiàng)性能參數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，施工方便，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大跨度懸索橋施工專用設(shè)備空白。
?。?）錨體充分利用天然巖體構(gòu)造，確保錨碇安全可靠
主橋總體布置采用延長(zhǎng)主纜的方式將兩端錨碇放置在主航道兩岸的巖體之中。錨碇結(jié)構(gòu)在平面上呈U字形，環(huán)繞在天然巖體的后方，基坑開挖后，直接將錨體混凝土現(xiàn)澆到巖石之中。在錨碇的上方，依山體地形采用砌體擋土墻壓重，回填成橋頭觀光平臺(tái)，錨碇精巧、省料、安全可靠。
?。?）主塔的剛架式承臺(tái)分離式群樁基結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外無先例。本橋采用剛架式承臺(tái)分離式群樁基礎(chǔ)，樁基直接將主塔荷載傳遞到基巖上，所用的樁數(shù)最少。
該大橋先后榮獲國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)銀獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，主跨懸索橋型以其加勁梁跨度和規(guī)模、典雅巧妙的設(shè)計(jì)造型、內(nèi)實(shí)外美的工程質(zhì)量、以及其大跨、高強(qiáng)、輕質(zhì)、抗震等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有較高建筑技術(shù)和先進(jìn)科技水平，故榮獲國(guó)家建筑工程最高獎(jiǎng)——魯班獎(jiǎng)和國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)。
4．有關(guān)資料
設(shè)計(jì)單位：中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團(tuán)公司
混凝土用量：158000m3
鋼材用量：22600t
造 價(jià)：3.46億元
建成日期：1995年12月
