苏通大桥

浅谈对苏通大桥的一些认识

摘要本文基于对课程所学内容的理解简单介绍了自己对苏通大桥在材料构成、结构受力、施工工艺以及抗风抗震等方面内容的简单认识。

关键词大桥概况结构设计施工工艺抗风抗震

一、大桥概况

苏通大桥主跨跨径达到1088米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥（截止2013年，最大斜拉桥主跨是俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其主跨1104米）；其主塔高度达到300.4米，为世界第二高的桥塔（第一高桥塔为俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其桥塔高超过320米）；主桥两个主墩基础分别采用131根直径2.5米至2.85米，长约120米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础；主桥最长的斜拉索长达577米，也是世界最长的斜拉索。主要工程量有：桥涵混凝土149.3万立方米，钢箱梁4.9万吨，钢材23万吨，斜拉索6278吨，填挖方317.6万立方米，征用土地1.1万亩。苏通大桥全线采用双向六车道高速公路标准，计算行车速度南、北两岸接线为120公里/小时，跨江大桥为100公里/小时，全线桥涵设计荷载采用汽车一超20级，挂车一120。主桥通航净空高62米，宽891米，可满足5万吨级集装箱货轮和4.8万吨船队通航需要。

二、结构设计

2.1主梁

该桥主梁采用了总宽度40.6m、高4.0m的封闭式流线形扁平钢箱梁，节段标准长度16m、最大重量400 t。梁内横向设置两道桁架式纵隔板，纵向每隔4m 设一道板式横隔板。根据受力需要，钢箱梁在不同区段采用了不同的钢板厚度，索塔处板厚最大；顶板的厚度在横桥向也予以变化，在两端及靠近锚索区的位置加厚。斜拉索与主梁采用锚箱式锚固，锚箱安装在主梁腹板外侧，并与其焊成一体。为确保在正常运营状态下，边跨桥墩避免出现负反力，在辅助墩顶采用了压重的方式解决。

大桥采用钢箱梁是因为钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度较高的匀质材料，其结构自重较轻。目前与其他材料相比，钢桥的跨越能力均大于采用其他材料所建造的桥梁。而且钢构件在工厂制造，不但施工质量可以保证，而且上下部结构可以同时施工，建桥速度快；钢桥使用寿命较长易于更换；且钢材可以回收利用。从总体价值来看，钢材是一种经济合理的材料。对于苏通大桥这种跨度大、结构要求高的桥梁必须采用钢桥。

2.2索塔

索塔为钢筋混凝土材料，呈倒Y形。采用这种塔型的目的是为了减少二次应力的影响，并增加结构的抗风能力，倒Y型索塔可以减少横向风力对塔的影响，这是因为其独柱的横向风力弯矩仅算至独柱段的底部，然后其由下面的三角形构架承受。而三角形构架的中部，在桥面梁体与他固结处设有一根横梁，所以三角形构架可以很有效的抵抗横向风力。塔柱分上、中、下三段，采用矩形断面，通过一道横梁将梁塔柱连为一体。斜拉索与索塔采用安装在塔柱混凝土内的钢锚箱锚固。

2.3斜拉索

斜拉索采用外裹高密度PE防腐材料的高强度、低松弛平行钢丝成品索。

全桥共272根斜拉索，最大斜拉索长度581m，单根最大重量约65t。斜拉索主要是将来自主梁的力传至索塔。其中最外侧的两根拉索对于桥梁的整体受力具有至关重要的影响，必须进行多次计算并且进行试验验证后最后确定其长度和尺寸。

2.4基础

索塔基础采用钻孔桩群桩基础。承台为哑铃型，总体平面尺寸为113.75×48.1m，承台厚度为5~13m。桩基为131根D2.5m钻孔桩，采用梅花形布置。采用这种桩基础可以使来自大桥的力经过索塔很好的传递至基础，保证了大桥的稳定和安全。

三、施工工艺

3.1主梁

主梁采取悬臂拼装法施工。先在塔柱区现浇一段放置起吊设备的起始梁段，然后用起吊设备从塔柱两侧依次对称安装节段，同时对称安装拉索，使悬臂不断伸长直至合拢。为了施工安全方便需要在边跨架设临时墩。

3.2索塔

下塔柱采用爬模分节段现浇施工，并在塔平面内设竖向、横向支撑；横梁采用支架法，分两次现浇混凝土施工；中塔柱采用爬模分节段现浇混凝土施工，并在每隔一定距离设塔平面内的横向、竖向支撑；上塔柱一边安装钢锚箱一边采用爬模分节段现浇混凝土施工。

3.3斜拉索

斜拉索的架设包括设置锚固部件、架设斜拉索、斜拉索张拉和调整以及斜拉索防护等施工工序。斜拉索的架设方法要考虑桥梁规模、塔桥形状、斜索的布置形状和斜拉索的材料等因素后，进行综合研究确定。

四、抗风抗震

斜拉桥结构轻小纤细在地震和风力作用下必然会产生种种振动现象。这种振动轻则影响行车舒适，重则使桥梁破坏。

4.1抗风

所谓抗风就是要使斜拉桥尽力提高其结构的动力性能避免被风摧毁。随着跨径的增大，大跨度斜拉桥越来越柔使得斜拉桥极易受各种外界因素的影响而发生振动。而斜拉桥拉索更是由于其质量小、柔度大、结构阻尼低的特点，极易发生振动。并且跨径越大拉索越长振动问题更加突出。

特别是在中等风速并伴有中等强度降雨的气候条件下，拉索极易发生有风雨导致的风雨振动。斜拉索的振动控制已成为保证桥梁安全运营的重要环节。

目前，采用较多的拉索减振措施主要有三种：一是气动措施，就是采用最有利的拉索横断面形状；二是设置辅助索；三室使用阻尼器。

4.2抗震

所谓抗震就是要使斜拉桥尽力提高其结构刚度来避免被地震摧毁。斜拉桥由于其自身的特点在地震来临时有其独特的特点：自振频率校、周期长，阻尼较小。而且设计时一般采用两阶段设计，即“中震不坏、大震可修”。

参考资料：

(1)钢桥.徐君兰，孙淑红主编.人民交通出版社

(2)桥梁施工.许可宾主编.中国建筑工业出版社

(3)桥梁抗风与抗震. 人民交通出版社

(4)百度百科