平潭海峡大桥设计方案介绍

平潭海峡大桥设计方案介绍

1 引言

平潭岛是福建第一大岛，全国第五大岛，东临台湾海峡，西隔海坛海峡，地理位置特殊，交通基础设施落后，娘宫车渡轮为目前对外唯一通道，严重制约平潭县经济发展和优势发挥。平潭海峡大桥从90年代初动议至今历时10多年，是取代车轮渡而成为平潭对外公路交通便捷通道，其建设迫在眉睫。

设计中的平潭海峡大桥跨越海坛海峡，是省道305渡改桥工程重要组成部分，桥位西起福清小山东，经北青屿，东至平潭娘宫，路线全长约5km，其中桥长约3.5km..

2主要技术标准

按双向两车道二级公路设计，设计速度80km/h，桥梁宽度17m，设计荷载为公路—I级，地震基本烈度Ⅶ度。

桥下通航5000t级海轮，通航净空123m/233m(双孔单向/单孔单向)×38m，设计最高通航水位黄零4.78m，航迹线与桥位基本正交。采用自身加强消能后船舶撞击力：通航孔桥主墩27MN、过渡桥18MN/14.5MN（刚构桥/斜位桥）。

3自然条件

桥址处历年极端气温37.4~1.2℃。成桥状态100年重现期基本风速43.3m/s，施工阶段20年重现期基本风速

38.8m/s。设计 100年一遇极端高、低水位5.18、—4.16m。

100年一遇设计水流速度2.20.m/s（含风海流）。100年一遇累积频率1%设计波浪3.81~5.69m.。

桥址地处福建东部沿海丘陵区，海面宽约3480m，海床可大体分近岸水下岸坡、冲刷沟槽、水下平台三部分，以北青屿为突出点呈W形复式断面，西侧海面宽约550m，东侧宽约2850m。海底地形局部变化较大，北青屿东侧有两条深水冲刷沟槽，除局部出露基岩，大部分有现代沉积。北青屿侧沟槽最大水深32.7m，覆盖岩薄，海床坡降大；航道沟槽底变化平缓，最大水深29.2m；两槽间水下平台长约1000m，水深10m左右，覆盖层较厚，一般40m以上。海床处于动态平衡的基本稳定状态。

桥址区覆盖层多为流软塑淤泥、含砂淤泥、有机质粘土、淤泥质粘土、淤泥质砂等，部分饱和砂类土地震作用下存在液化现象。残积风华层及强风化岩层厚较薄。基岩以熔结凝灰岩、花岗闪长岩为主，强度较高。不存在活动断裂、滑塌等不良地质现象。海水对混凝土既有中等强度结晶类、结晶分解复合类腐蚀，对混凝土结构中的钢筋具有强腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。

4总体线形设计及桥梁区段划分

4.1平面线形

主要控制因素有自然建设条件、与航道交叉关系、避开油罐站和教堂等敏感建筑物、尽量避开居民区、与两案接线

衔接等。初设阶段经过路线方案的调整比较，采用了具有较高标准且少拆迁的平面线形，桥梁除两端桥头部分段落进入平曲线，其余均直线桥。

4.2纵面线形

主要控制因素有航道通航净空要求、水文资料（通航水位、潮位与浪高，路基50年一遇极端高水位）、与省道305顺接等。纵断面设计从既提高大桥交通运行质量又适当控制坡长和大桥高度考虑，压低引桥，突出主桥，采用﹤3%的纵坡。

4.3桥梁区段划分

根据桥位地形特点及航道条件，本桥由西向动可划分为西引桥、通航主桥、东引桥三个区段，西引桥又分为西浅水区、深水区、平台区引桥，引桥总长度约占总桥长度85%左右。

5通航主桥方案

5.1跨径选择

通航主桥跨径选择主要考虑因素：通航孔位置、数量及尺度应满足通航要求；跨径应考虑基础和防撞设施等尺寸并有一定余宽，以减小船舶撞击机率；从主桥受力和与引桥匹配出发合理确定边跨跨径；结合桥型结构的跨越能力和技术经济合理性。根据通航标准，最终确定主桥通航孔跨径为180/300m（双孔单向/单孔双向通航）。

5.2桥型方案

通航主桥桥型方案综合考虑斜拉桥、部分斜拉桥、刚构桥、拱桥、桁架桥等方案，认为：

拱桥美观较好，但造价高、施工困难、工期长；桁架桥架设方便，但造价高、景观效果不好，后期养护费用大；部分斜拉桥性能介于连续刚构桥与斜拉桥之间，与跨径180m连续刚构相比有构造较复杂、施工难度较高、后期维护工作量较大、总体造价较高、主塔倾占桥面空间等缺点，与跨径300m 斜拉桥相比有跨度超大、变高主梁施工难度较大、有索与无索段施工工艺不尽相同等缺点。考虑目前国内外桥梁建设的实际水平，主跨180m双孔单向通航可选用桥型方案以连续刚构较为合适；主跨300m单孔双向通航可选用桥型方案以斜拉桥较为合适。

根据特定建设条件，通航主桥选用了两种桥型结构方案，三种布跨方式：100+2×180+100m及100+3×180+100m（五跨连续刚构方案为工可延续方案，造价较高且存在误导航行可能）预应力砼连续刚构、135+300+135m预应力砼肋板式连续梁斜拉桥。

5.2.1四跨连续刚构方案

采用四跨连续刚构体系，主跨跨径180m，边跨跨径100m。主梁采用三向预应力单箱单室箱梁，悬浇施工。

主墩双薄壁墩，采用翻爬模法施工。基础采用钻孔桩，桩径

Ф2.8m/Ф2.5m（强化风层及以下Ф2.5m），每主墩22根桩。由于主墩船撞力较大，设计采用组合桩方案在桩顶以下15m 范围内采用带肋钢板卷制特殊钢护筒参与桩身受力，同时桩基主筋带肋采用Ⅲ级钢以提高承载力满足桩身受力的要求。施工钻孔平台采用钢护筒和辅助钢管桩相结合方案，即以钢护筒为主要撑桩的平台结构形式，利用起始平台和移动悬挑式导向架进行钢护筒沉放，采用全护筒清水或泥浆钻进，采用钢套箱围堰施工承台。

5.2.2斜拉桥方案

采用三跨连续半漂浮体系，双塔双索面结构，空间密索型布置，不设置辅助墩。主梁采用预应力砼肋板式梁，总宽20.5m，悬浇施工。索塔处设置纵向限位约束装置、竖向支座及横向抗风支座，过渡墩墩顶设置竖向支座及抗风支座。斜拉锁为扇形密集平面索布置，采用大节距扭绞型平行钢丝柔性索，双层PE护套，冷铸锚，阻尼橡胶减振圈减振。

主塔为H型钢筋砼塔，全高111m，桥面以上74.5m，塔高与主跨比值0.248。塔柱及横梁均采用空心箱形截面。基础为Ф2.8m/Ф2.5 m钻孔灌注组合桩，每个塔柱基础共22根。6非通航孔桥方案

6.1跨径及桥型方案

经过综合比选，初设阶段主要推出了逐孔现浇50m预跨应力砼斜腹板连续-钢构箱梁方案、节段预制拼装70m跨预应力