世界首座不同垂度四主缆超大跨悬索桥——解读中交二公院燕矶长江大桥及接线工程的创新密码

　　燕矶长江大桥效果图 通讯员供图

　　鄂黄第二过江通道（燕矶长江大桥及接线）项目地处湖北黄冈和鄂州交界处，为双层过江桥梁，是湖北花湖机场的核心配套工程。该项目上层是6车道高速公路，起于黄冈大广高速，至鄂州市燕矶镇连接武鄂高速公路，全长26.344km；下层是4车道城市快速路，起于黄冈江北一级公路，过江后跨鄂东大道、吴楚大道连接鄂州城市快速路，全长9.381km。过江通道双层合建段长7.898km。

　　燕矶长江大桥主跨1860m，采用不同垂度四主缆双层钢桁梁悬索桥方案。四主缆千米级悬索桥，国内首创；四主缆不同垂度千米级悬索桥，世界首创；外缆放置于双层钢桁梁桥面以下，设计新颖，为千米级悬索桥国内首次应用……

　　在上述诸多“首创”、“首次运用”的背后，凝聚着项目勘察设计方中交第二公路勘察设计研究院有限公司（以下简称中交二公院）设计团队的智慧和心血。近日，楚天都市报极目新闻记者专访该设计团队负责人丁少凌，解析这座世界级桥梁背后的创新密码。

　　大桥断面效果图

　　开创多项

　　世界级纪录

　　燕矶长江大桥离鄂州花湖机场仅5公里，受航空限高、航道限宽、断裂带限位等因素影响，建设条件复杂。大桥设计采用1860m跨径不同垂度四主缆悬索桥结构体系一跨过江，结构新颖，为世界首创。

　　中交二公院设计团队负责人丁少凌介绍，燕矶长江大桥与常规同等跨径的双层悬索桥相比，主塔高度低60多m，这就意味着“矮个子”要有“壮身体”，所以大桥采用超大锚体结构和高强度超厚壁门式主塔结构，以提高大桥的承载力。

　　极目新闻记者获悉，燕矶长江大桥的多项数据迈入“世界级”：为目前世界跨度最大的四主缆悬索桥（已建成的四主缆悬索桥有美国主跨1298m维拉札诺桥、主跨1066.8m的华盛顿桥）；主跨1860m双层悬索桥，为目前已建在建的双层桥梁跨度世界第2；主跨1860m，为目前国内已建在建的桥梁跨度第3名、世界第5名……

　　多项世界纪录的背后，凝聚着设计团队的创新与智慧：四主缆不同垂度方案，主缆直径可控制在1.0m左右，减小了主缆高强钢丝在索鞍等处的弯曲次应力、有效降低了主缆、索鞍、索夹的规模和施工难度，提高了主缆受力性能；外缆与钢桁梁下弦连接，主缆垂度增加了一个桁梁高度，从而提高了主缆垂跨比和承载效率；内缆跨中垂点位于上层桥面以上，可利用内缆采用缆载吊机架设钢桁梁，保证了加劲梁施工效率，方便了施工；内、外边缆前后锚固，单缆锚固系统尺寸较小，锚碇受力更均匀，减小了锚碇工程规模；外缆悬吊下弦、内缆悬吊上弦的不同垂度四主缆体系，提高了结构阻尼和抗风性能。

　　蜂窝状锚碇隔舱

　　采用多项新材料新工艺

　　该大桥应用多重新材料、新工艺，大桥技术先进、科技含量高。

　　四主缆不同垂度悬索桥方案的应用，对于悬索桥突破2000m，迈向3000m乃至更大跨度，在新型结构体系方面进行了前瞻性的研究和有益的尝试。

　　值得一提的是，四主缆中两根外缆采用1960MPa，两根内缆采用2100MPa高强钢丝。2100MPa是世界范围内最高强度的钢丝（目前已建成的世界最大跨度悬索桥土耳其土耳其恰纳卡莱大桥主缆强度1960MPa）。燕矶长江大桥采用高强钢丝，有效降低了主缆的自重，提高了悬索桥承载效率内外缆垂度不同，受力不同，通过不同的强度，实现了内外主缆直径相同，索鞍、索夹的规格相同，减少了相应的构件加工种类，提高了制造加工效率。

　　在燕矶长江大桥上，焊接式索夹得到规模使用。相对于传统的铸造式索夹，焊接式索夹性能保持不变；焊接工艺的采用，使得索夹的壁厚减薄，大幅降低了索夹的重量。同时焊接工艺成熟，避免了铸件的质量不均匀性。全焊式索夹的成规模使用，属国内外首次，代表了世界范围内索夹的最高技术水准。

　　桥塔采用C60高强混凝土，提高塔身强度同时，有效减小了塔身横断面面积；塔柱施工采用造塔机，钢筋在工厂内整节段预制，现场吊装，施工条件好，施工便捷，达到国际先进水平；钢桁梁差异化地采用Q420qd和Q345qd钢材，减轻了结构自重的同时，提高全桥经济性；黄冈侧锚碇采用8字形地下连续墙基础，蜂窝状隔舱；地下连续墙基础纵向全长125.5m，国内已建规模最大；蜂窝状隔舱受力合理，同时造型优美。

　　南主塔首节钢筋部品吊装

　　全寿命设计理念节能增效

　　“综合考虑构造物的耐久性、维护便利性、环境适应性，以全寿命成本理念开展大桥设计。”中交二公院设计团队介绍，在桥梁的设计中，采用除湿系统提高主缆耐久性，确保主缆使用寿命；锚碇内索股采用氧化聚合型包覆防腐蚀技术体系（简称OTC）防护，在提高锚碇内索股防腐安全度的同时，减少了锚碇内主缆除湿机的使用，大幅降低了锚室内的能耗，节能环保。

　　大桥主缆锚固采用前后锚，同时将主缆散索中心提高至桥面以上；在锚碇混凝土方量不变的情况下，鄂州侧锚碇通过增大基底面积，减小基坑开挖深度，采用浅挖基础，减小了基坑开挖工作量，对周围山体开挖小、对周围建筑物影响小，符合绿色建筑内涵。

　　针对世界范围内曾发生的悬索桥吊索断裂事故，燕矶长江大桥吊索销轴横向采用关节轴承，短吊索采用骑跨式吊索，提高吊索柔性，以适应悬索桥的频繁变形，长吊索采用销接式，提高吊索本身耐久性，从而全面系统地提高了吊索的耐久性。

　　针对正交异性钢桥面板易疲劳开裂进行重点研究，提出轻、重车道分类设计方案；同时桥面板U肋采用国内外先进的双面焊工艺，提高梁体的疲劳性能。

　　考虑到桥塔处支座大位移、同时承受拉、压、转的工况，借鉴国外成功经验，采用塔连杆支撑，运营期仅需更换销轴即可，大幅提高了悬索桥塔梁交汇处竖向支撑的使用寿命。

　　燕矶长江大桥项目建成通车后，将联通鄂州机场，串联鄂州、黄冈的沿江发展轴。从鄂州机场经大桥可向北直通武鄂、大广等高速公路。项目通车后，15分钟内就可以从鄂州顺丰机场抵达黄冈市区，使机场腹地大大延伸，畅通长江南北两岸快速交通，加强区域路网联系，发挥区域路网整体互通互联优势。对湖北国际物流核心枢纽的实现、促进湖北省的社会经济均衡发展具有十分重要的意义。

　　（楚天都市报极目新闻记者 吕锐 通讯员 任蒙）