1.概況
青洲閩江大橋在福州市馬尾，是福州市區(qū)至長樂國際機(jī)場的機(jī)場專用路的關(guān)鍵工程。大橋全長1185m，主橋主跨為605m的雙塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋(圖1、圖2)，是目前世界上已建成的跨度最大的結(jié)合梁斜拉橋。
圖1 青州閩江大橋全景
橋址處水面寬1000米左右，平均水深5～10m，最大水深30m左右，橫截面呈不對稱的“W”型。最大洪水流速3.13m/s，設(shè)計(jì)流量48900m3/s。覆蓋層總厚度55～72m，基巖為巖漿巖。橋址區(qū)平均氣溫19.6℃，歷年極端最高氣溫39.9℃，歷年極端最低氣溫-1.7℃，相對濕度為77%，極大風(fēng)速45m/s，最大風(fēng)速40m/s，橋址地區(qū)屬于Mu=6.0級的潛在震源區(qū)，存在發(fā)生5～6級地震的構(gòu)造背景，大橋抗震設(shè)計(jì)按照7.1度設(shè)防。
大橋橋面寬度29m；設(shè)計(jì)速度：80km/h；設(shè)計(jì)基本風(fēng)速：V10＝34m/s；通航凈高43米，主孔跨徑要求≥600米。
2.主橋結(jié)構(gòu)
主橋跨度布置為250m+605m+250m=1105m(圖3),雙塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋。兩端各設(shè)一跨度為40m的簡支過渡孔，主梁伸入過渡孔8.5m，過渡孔其余部分配以跨徑31.5m的預(yù)制T梁。
大橋結(jié)構(gòu)支承體系為：順橋向僅在2#塔墩處設(shè)置約束、其余墩位處不設(shè)約束；橫橋向在每墩處均設(shè)約束，在2#及3#塔處通過塔梁間設(shè)置的側(cè)向抗風(fēng)支座加以約束，在1#及4#墩處通過設(shè)單向支座加以約束；豎向在每墩處設(shè)盆式橡膠支座。伸縮縫設(shè)于兩過渡孔梁端。
圖2 橋面實(shí)景
圖3 橋型布置（單位：m）
?。?）主塔基礎(chǔ)
1） 2#主塔基礎(chǔ)及其防撞
該處是主副航道的劃分點(diǎn)，墩位處水深10m左右，覆蓋層在高程▽-48m以上的為含泥沙類土，▽-60～▽-68m為密實(shí)卵石，▽-68m以下為花崗巖。一般沖刷線在高程▽-19.5m，局部沖刷線高程為▽-29.5m。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用直徑2m的鋼管樁43根，順橋向及橫橋向樁距均為5m米，樁長約70m，承臺橫橋向長45m，順橋向?qū)?5m，厚7m(圖4)。承臺采用吊箱圍堰施工。
圖4 2號塔基礎(chǔ)構(gòu)造
2#主塔墩位于深水區(qū)，需考慮船撞力，由于樁基自身不足以抵抗船撞力，需另設(shè)防撞結(jié)構(gòu)。為了不因防撞設(shè)施的施工而延長主結(jié)構(gòu)的工期，設(shè)計(jì)采用分體防撞墩來抵抗船撞力。因船撞力的方向來自主墩下游港區(qū)，分體防撞墩設(shè)于主墩的下游。分體防撞墩為直徑18.5m雙壁鋼圍堰，頂節(jié)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)填砂土，碎石。同時(shí)，在主墩承臺除下游側(cè)以外的周邊設(shè)置D300×300×1500mm的橡膠護(hù)舷結(jié)構(gòu)來吸收船撞能量，以降低撞擊對船體及主墩的損害。
2)3#主塔基礎(chǔ)
圖5 3號塔基礎(chǔ)構(gòu)造（單位 m）
3#主塔位于西門礁上，礁石呈坡形，該處大部分地方基巖外露，局部有不到1m厚的覆蓋層，巖石強(qiáng)度很高，無較大裂隙現(xiàn)象?；A(chǔ)采用直徑3m鉆孔樁14根。順橋向及橫橋向樁距為3m，樁長約6m，承臺直徑26m，厚7m(圖5)。施工中采用微爆破法成孔，整個(gè)基礎(chǔ)采用雙壁鋼圍堰法施工。
（2）主塔
橋塔設(shè)計(jì)為鉆石型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(圖6)，采用C50混凝土，塔高175.5m，橋面以上塔高130m，橋面以下塔高45.5m。橋面以下設(shè)一道下橫梁，橋面以上64米處設(shè)一道上橫梁，二道橫梁將塔柱分為上塔柱、中塔柱、下塔柱三部分。
上塔柱高67m，順橋向?qū)?.0m，橫橋向?qū)?.5m，為單箱單室截面，順橋向壁厚0.75m，橫橋向壁厚1.8m。中塔柱高71m，順橋向?qū)?.0～10.0m，橫橋向?qū)?.5米，為單箱單室截面，順橋向及橫橋向壁厚0.75m。下塔柱高37.5m，順橋向?qū)?0m，橫向?qū)?.5～8m，為單箱單室，順橋向及橫橋向壁厚均為1.0m。塔柱在上、下游外側(cè)留有景觀凹槽，槽寬1.6m，槽深0.3m,以增強(qiáng)景觀效果。
圖6 主塔構(gòu)造（單位：m）
上橫梁梁高6.0m，單箱單室截面，壁厚均 為0.8m，配置24束19-7Φ5預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨固于主塔外側(cè)壁上；下橫梁梁高為8.0m，單箱雙室截面，腹板厚0.6m，頂、底板厚1.0m，配置96束19-7Φ5預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨固于主塔外側(cè)壁上。
斜拉索在塔上的錨固方式采用在塔柱上直接設(shè)錨槽的方式，斜拉索通過錨頭錨固于塔壁的錨固槽內(nèi)。塔柱斜拉索錨固區(qū)布置預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，用以抵抗塔柱箱形截面上四壁的拉應(yīng)力。
?。?）主梁
主梁為鋼主梁與鋼筋混凝土板共同受力的結(jié)合梁（圖7），二者通過剪力釘相結(jié)合。結(jié)合梁梁高為2.7m（鋼主梁中心處）、2.97m（橋梁中心線處）。鋼主梁斷面為“I”字型，橫橋向兩主梁中心間距27m，混凝土板厚25cm。
圖7 主梁橫截面(單位：mm)
1)橋面板
橋面板設(shè)計(jì)采用分塊預(yù)制吊裝、板間設(shè)現(xiàn)澆縫的方式，除主梁梁端1.15m為現(xiàn)澆混凝土板外，其余部分均為預(yù)制鋼筋混凝土板，板厚25cm，預(yù)制板順橋向設(shè)鋸齒形剪力鍵。單塊預(yù)制橋面板的重量36噸,C60混凝土。
在主跨192m范圍內(nèi)及兩邊跨各93m范圍內(nèi)橋面板中布置有縱向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力采用強(qiáng)度為Ryb=1860MPa的7-Φ15.2鋼絞線，主跨布置有52束，兩邊跨各布置有40束。
為了減少混凝土收縮、徐變對結(jié)構(gòu)的影響，每塊預(yù)制板在拼裝之前，要求保證六個(gè)月以上的存放時(shí)間，同時(shí)，現(xiàn)澆接縫要求采用微膨脹混凝土。為保證預(yù)制板與鋼梁頂緣之間的密貼，在鋼梁上邊緣粘貼有1cm厚橡膠帶，一防砂漿外溢，二防水氣侵入，銹蝕鋼梁。
2)鋼 梁
鋼梁主要由鋼主梁（縱梁）與鋼橫梁構(gòu)成，鋼橫梁之間另設(shè)有通長的小縱梁。鋼主梁上采用錨拉板的斜索錨固構(gòu)造形式。鋼梁的材質(zhì)為符合英國標(biāo)準(zhǔn) BS5400的 Grad 50級結(jié)構(gòu)鋼。
a）鋼主梁（縱梁）
鋼主梁長1123m，共有兩片主梁，中心間距27m。每片主梁斷面均為腹板外側(cè)布置有兩條縱向加勁肋的I字型斷面，斷面全高2.45m。每片主梁的I型斷面板件組成分為兩類，一類上緣板為□36×800mm，下緣板為□70×800mm，腹板厚16mm，兩條縱向加勁肋均為□24×260mm，此類斷面的主梁對稱布置在605m跨跨中范圍；另一類上緣板為□50×800mm，下緣板為□80×800mm，腹板厚28mm，兩條縱向加勁肋均為□24×260mm，此類斷面的主梁布置其余的部分。主梁梁段間工地采用M30的高強(qiáng)度螺栓連接。主梁縱向的豎向線通過梁段拼接接縫上、下縫之間的間隙差值來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中考慮主梁受壓后梁段長度將減小，在主梁梁段間的每處工地接縫中都增加了6.5mm的壓縮預(yù)增量，以補(bǔ)償長度損失。單段主梁最大重量約30t（含拉索下錨點(diǎn)結(jié)構(gòu)）。
b）鋼橫梁
全橋范圍內(nèi)共有257片橫梁。每片橫梁兩端分別支承在兩片主梁上，橫梁間距4.5m。橫梁共有兩種斷面形式，一種為I形斷面，另一種為箱形斷面。根據(jù)各橫梁所在位置的受力構(gòu)造情況，橫梁共分為8種類型。所有橫梁兩端與主梁間均采用M24高強(qiáng)度螺栓工地連接，且翼緣板均不拼接。單片橫梁的最大吊重約78t。
c）小縱梁
橫梁在安裝過程中由于其跨度較大，為保證在上部受壓區(qū)的側(cè)向穩(wěn)定，在橫梁中部設(shè)置了全橋通長的小縱梁，中部小縱梁同時(shí)也為混凝土橋面板現(xiàn)澆縫提供模板作用。為滿足邊孔壓重的需要，在主梁兩端的各6個(gè)橫梁節(jié)間內(nèi)還設(shè)置有96片小縱梁，小縱梁兩端用M24高強(qiáng)度螺栓連接在橫梁下部。小縱梁均為I形斷面，梁高0.5m。
d）錨拉板
本橋斜拉索在主梁上的錨固方式采用了錨拉板結(jié)構(gòu)形式，為國內(nèi)首次采用。錨拉板分上、中、下三部分：上部錨拉板的兩側(cè)焊于錨管外側(cè)，下部直接用焊縫與主梁上翼緣頂面焊連，中部除了需安裝錨具外，尚需連接上、下兩部分，為了補(bǔ)償開孔部分對錨拉板截面的削弱，
以及增強(qiáng)其橫向的剛度，在錨拉板的兩側(cè)焊接了加勁板(圖8)。
圖8 錨拉板
該構(gòu)造形式索力的傳遞途徑：通過錨管端部承壓將拉索力傳遞至錨管上，錨管通過兩側(cè)熔透焊縫的剪切將索力傳遞至錨拉板和其上的加勁肋，再通過拉板及加勁肋的受拉使其內(nèi)力向下傳遞，最后通過拉板與主梁上翼緣間的熔透縫及主梁上翼板的Z向受拉將內(nèi)力傳遞至主梁中。這種結(jié)構(gòu)傳力途徑明確，構(gòu)造簡單，工地施工作業(yè)方便。
3）剪力釘
橋面板通過布置在鋼主梁及鋼橫梁頂?shù)募袅︶斉c鋼梁結(jié)合。剪力釘采用φ22圓頭焊釘，ML15鋼，長160mm。
全橋剪力釘均為工廠焊接，剪力釘?shù)臋z驗(yàn)、焊接工藝、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)及生產(chǎn)焊接控制均應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范要求。剪力釘按單釘承載力5t，疲勞剪力幅2.5t設(shè)計(jì)。
4）壓重區(qū)
本橋壓重采用兩種措施：一為直接在邊跨鋼梁的端部區(qū)域設(shè)預(yù)制混凝土壓重塊；二為鋼梁伸出邊墩8.5m，在過渡孔內(nèi)布置12片長31.5m的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁用以壓重。
?。?）斜拉索
根據(jù)斜拉索長度長、重量重（單根斜拉索的重量最大為322KN、長度最長為312m，含PE、不含錨具）的特點(diǎn)，考慮到斜拉索運(yùn)輸、安裝及更換過程中的輕便，斜拉索設(shè)計(jì)采用平行鋼絞線斜拉索體系。該體系斜拉索具有多層防護(hù)，即：鋼絞線鍍鋅層、油性蠟、單根鋼絞線HDPE護(hù)套層、整根斜拉索HDPE外套管層(最外層HDPE護(hù)套外表面采用螺旋線以抑制風(fēng)雨振)，斜拉索鋼絞線錨固方式采用夾片群錨體系(圖9)。
圖9 斜拉索構(gòu)造
本橋斜拉索呈空間扇形索面布置，斜拉索在塔上（塔中心線處）豎向間距2m，在梁上縱橋向索距除梁端加密為3.5m、5m、9m外，其余均為13.5m。斜拉索選用8種截面，分別為27-φ15、34-φ15、37-φ15、43-φ15、48-φ15、55-φ15、75-φ15、83-φ15。全橋共有168根斜拉索，鋼絞線共重1821t。
(5)主梁安裝
圖10 主梁安裝
圖11 大橋主梁合攏前
圖12 大橋主梁合攏后
主梁采用懸臂安裝法，首先從主塔處逐段對稱向外雙伸臂安裝至邊跨梁段完成(圖10)，然后轉(zhuǎn)換為單懸臂安裝主跨剩余梁段，最后進(jìn)行主跨合龍梁段的安裝（圖11、圖12）。
主梁的安裝工序：1）利用橋面吊機(jī)安裝鋼主梁、鋼橫梁、小縱梁形成平面框架2）初張拉相應(yīng)的斜拉索3）吊裝相應(yīng)的預(yù)制橋面板并完成相應(yīng)的橋面板間現(xiàn)澆縫4）在現(xiàn)澆縫混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后調(diào)整斜拉索索力5）吊機(jī)前移進(jìn)入下一節(jié)段的循環(huán)。
主梁在安裝過程中，塔、梁間采用臨時(shí)固結(jié)，在主跨合龍之后立即解除臨時(shí)固結(jié)，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為成橋狀態(tài)體系，考慮到主梁安裝過程中臺風(fēng)的影響，為確保安裝過程中結(jié)構(gòu)的受力安全，在邊跨跨中部位設(shè)有臨時(shí)墩，在臺風(fēng)來臨前將臨時(shí)墩與主梁臨時(shí)連接。
3 主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
(1)主跨跨度采用605m的結(jié)合梁斜拉橋，在國內(nèi)外同類型橋梁中位居世界第一。
(2)采用單片工字形鋼主梁結(jié)構(gòu)，主梁高度僅2.7m，非常纖細(xì)，梁高與主孔跨度之比為1/204，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
(3)斜拉索錨固系統(tǒng)首次在國內(nèi)采用將斜拉索錨拉板直接焊接在鋼主梁頂板上的先進(jìn)技術(shù)。
(4)斜拉索采用先進(jìn)的新型鋼絞線體系。
(5)2號主塔墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，采用大直徑鋼管鉆孔樁群樁組合基礎(chǔ)，縮短了建設(shè)工期，為大橋的順利建成爭取了寶貴時(shí)間。
(6)3號主塔墩基礎(chǔ)合理利用深水主河槽穩(wěn)定的西門礁作為塔墩墩位，采用挖孔樁施工工藝，節(jié)省了大量的基礎(chǔ)工程費(fèi)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
(7)斜拉橋跨度布置采用三跨結(jié)構(gòu)，施工簡便，節(jié)省了輔助墩。
(8)斜拉索索距增大到13.5m，簡化了主梁結(jié)構(gòu)，方便了主梁制造，減少了斜拉索根數(shù)，節(jié)省了斜拉索施工工期。
(9)深入研究了大橋防撞和航行安全，在2號主塔墩下游合理采用分離式防撞墩，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全。
?。?0）全面研究了大橋的抗風(fēng)性能，在主梁上采用增設(shè)導(dǎo)流板的氣動(dòng)措施，滿足了檢驗(yàn)風(fēng)速的要求，提高了抗風(fēng)穩(wěn)定性，既滿足了受力要求又節(jié)省了投資。
4.有關(guān)資料
橋 名：福州青洲閩江大橋
橋 型：雙塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋
跨 徑：605m
橋 址：福州市
設(shè)計(jì)單位：中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司
施工單位：香港建設(shè)、中鐵大橋局集團(tuán)、上海建工集團(tuán)
威勝利工程有限公司
主要工程量： 鋼材20539t，混凝土69446m3
造 價(jià)： 6.24 億元
建成日期：2002.12
