湛江海湾大桥正桥桥墩与基础设计

文章编号:1671-2579(2006)05-0026-02
湛江海湾大桥正桥桥墩与基础设计
梅新咏,蒋益民,王　斌
(中铁大桥勘测设计院有限公司,湖北武汉　430050)
摘　要:湛江海湾大桥位于湛江市麻斜海段,正桥全长2540m ,由主桥及水中引桥组成。

该文简要介绍了正桥桥墩与基础设计情况,可为类似工程提供借鉴和参考。

关键词:桥墩;基础;设计;柔性防撞装置
收稿日期:2006-08-20
作者简介:梅新咏,男,大学本科,高级工程师.
湛江海湾大桥是广东省道S373线上跨越麻斜海湾的一座特大桥,位于湛江市麻斜海段,连接湛江市霞山、赤坎两区中央,正桥全长2540m ,由主桥、水中东引桥、水中西引桥3部分组成。

1　建桥条件
1.1　工程地质
桥址区为第四系地层所覆盖,基岩埋深达250m 。

地质钻孔揭露,上部为全新统海积相地层,岩性为灰、深灰色淤泥、粘土、亚粘土。

下部为下更新统湛江组河口三角洲相地层,主要由灰、浅灰、灰白色粘土、亚粘土夹中砂、粗砂层组成。

1.2　水文条件
(1)潮汐。

根据湛江港潮位站1953～2000年的潮位资料统计得:历年最高潮位:+5.12m (1980年7月22日);历年最低潮位:-2.25m (1975年1月28日);平均高潮位:+1.49m ;平均低潮位:-0.658m ;平均潮差:2.28m ;最大潮差:5.45m (1986年9月5日)。

(2)波浪。

通常波高不到0.3m ,最高达0.8m 。

按小风区波浪推算得:50年一遇H 4%=1.7m ,T =4.6s ;25年一遇H 4%=1.4m ,T =4.2s 。

1.3　区域地震
(1)湛江海湾大桥位于两条东西向的大断裂间,其东南是南三-海康断裂的东北段,对其影响最大的地震危险区主要在场区的东北及南侧,这些地区不排除发生较大地震的可能。

(2)桥址一带无大断裂通过。

根据地震安全性评价湛江海湾大桥桥址的地震基本烈度设为7度。

2　主桥桥墩与基础设计
主桥采用空间双索面混合梁斜拉桥,跨径组成60+120+480+120+60m ,5跨连续,全长840m 。

主
跨及120m 边跨为钢箱梁。

边跨尾部接60m 预应力混凝土箱梁。

2.1　结构设计
主塔墩基础采用31根 (2.5～2.9)m 变截面钻孔摩擦桩,两个塔墩钻孔桩桩尖高程分别为-106.0m 及-102.0m 。

承台厚6.5m ,承台平面为尖端形,端部倒圆,承台顶高程+4.5m 。

承台顶设置分离式塔座。

承台四周设置柔性吸能防船撞装置。

同时,为了加强桥梁自身的抗船撞能力,桩身埋入承台0.6m ,桩身顶部沿着钢护筒外周边均匀焊接 32锚固筋伸入承台内,且钢护筒顶部切割成条状亦伸入承台内,以加强钢护筒与承台的连接,主塔墩基础结构如图1所示。

主桥边墩及辅助墩采用分离式空心墩及分离式基础。

单幅墩基础为4根 1.8m 钻孔摩擦桩,承台平面尺寸8.6m ×8.6m ,四周倒圆,承台厚3m ,承台顶高程+1.5m ,单幅空心墩墩身壁厚均为0.5m ,辅助墩墩身截面尺寸为4m ×3m ;边墩墩身截面尺寸为4m ×3.6m ;为了防止边孔小型船只的偶然撞击,辅助墩在墩底5m 高范围内的墩身采用实心段,护筒顶周边加焊锚固筋伸入承台。

　26 中　外　公　路 第26卷　第5期
2006年10月
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图1　主塔墩基础结构图(单位:cm)
2.2　防撞装置
船舶航行时因各种原因可能造成撞击桥梁事件,本桥采用柔性吸能防撞装置,以减缓船舶对桥墩的撞击,同时避免船只被撞损。

在主塔墩承台外面套上一个浮泵船,随水位上下升降,外表是一圈钢围子,其刚性与可能相逢最大船的船头刚性相当,围子内安装多个柔性防撞圈,防撞圈可在浮泵船上水平滑动。

船撞到钢围子上,围子使柔性防撞圈变形后退,同时对船头施以反力,使船头摆开,减少了船舶与桥墩之间的动能交换,降低了船舶对桥墩的撞击力。

3　引桥桥墩与基础设计
水中引桥分为东引桥与西引桥两部分,东引桥为两联9×50m,西引桥为两联8×50m,横向为双幅桥面,主梁为分离式结构,采用等高度预应力混凝土连续箱梁。

为了让桥墩共同参与抵抗水平地震力,在每联中间设5个固定支座,固定支座要求施工时顺桥向可活动,以减少主梁在预应力及混凝土收缩、徐变作用下产生的桥墩水平力,待梁体收缩、徐变基本完成,桥面铺装施工前将固定支座顺桥向锁定,支座转化为永久固定支座。

水中引桥桥墩均采用分离式空心墩及分离式基础。

高墩区单幅墩基础为4根 1.8m钻孔摩擦桩,承台平面尺寸8.6m×8.6m,厚3m,承台顶高程+1.5 m,墩身截面尺寸为4m×2.8m,壁厚为0.5m;低墩区单幅墩基础为4根 1.5m钻孔摩擦桩,承台平面尺寸7m×7m,厚2.5m,承台顶高程+1.5m,墩身截面尺寸为4m×2.3m,壁厚0.5m。

4　防腐设计
混凝土构件在海洋环境下存在被腐蚀现象,而且有的腐蚀情况还很严重。

根据我国20世纪80年代对华南沿海的一些港口码头建筑物的调查,这些港口码头水工建筑物在建成10年左右就开始出现不同程度的腐蚀现象,如混凝土出现锈迹、锈裂、混凝土剥落、露筋等现象,甚至建成投入使用只有5年的建筑物也已开始出现腐蚀现象,如混凝土表面出现锈迹、混凝土保护层出现短、细的顺筋裂缝。

另外根据美国联邦公路管理署1997年的统计结果表明,混凝土桥梁建成后10～20年就需要维修的情况非常普遍。

考虑本桥位于海洋环境,设计时主要采用以下几个方面的混凝土防腐蚀技术措施:提高混凝土中钢筋的保护层厚度、控制混凝土的水灰比、应用阻锈剂、应用环氧涂层钢筋、采用高性能混凝土等措施。

5　结语
本桥主塔墩船撞力较大,采用柔性防撞设施可以消除船舶的大部分动能,降低了撞击力,达到了保护桥墩和船舶安全的双重作用,同时也降低了工程造价。

根据引桥桥墩较高、墩身温度力较小的特点,引桥每联中间设5个固定支座,固定支座共同参与抵抗水平地震力,避免了将一联水平地震力全部传递给一个固定支座的习惯做法,降低了设计难度,有利于桥墩尺寸的协调,同时施工期间引桥桥墩固定支座顺桥向可临时活动,减少了主梁收缩徐变对桥墩的不利影响,降低了成桥桥墩的水平力。

参考文献:
[1]　周孟波,秦顺全.芜湖长江大桥大跨度低塔斜拉桥板桁组
合结构建造技术[M].北京:中国铁道出版社,2004.
[2]　刘自民.桥梁深水基础[M].北京:人民交通出版社,
2003.
[3]　公路桥涵设计手册编写组.公路设计手册(墩台和基础)
[M].北京:人民交通出版社,1978.
5期 湛江海湾大桥正桥桥墩与基础设计 。