把跨海通道接起来
舟山群岛与宁波之间的公路联系,需要连续跨越多处海域。舟山大陆连岛工程以五座跨海桥梁组成交通链,西堠门大桥承担金塘岛与册子岛之间的一段。桥位面对深水航道,夏季台风和冬季季风又使这里成为强风作用显著的海区;路线选择、基础施工和通车后的行车条件必须一起考虑。
中交公路规划设计院有限公司承担大桥设计及分体钢箱梁、活动风障等技术研究,浙江省舟山连岛工程建设指挥部组织工程建设。2009年12月25日通车标志着这座跨海结构进入交通服务阶段,早于这一日期的主梁合龙则属于施工过程。
用长跨避开深水基础
桥位附近的老虎山为设置桥塔提供了陆上支点。桥下海域深水、急流并存,塔基施工条件复杂。最终采用1650米主跨,将桥塔与锚碇布置在岸上,减少深水基础施工,并保留桥下航道空间。
主缆跨径布置为578米、1650米和485米,桥面采用两跨连续悬吊体系。这里的跨度安排并非单纯追求跨径数字,而是把海床条件、桥塔位置和施工风险纳入同一方案。桥面设双向四车道,通航净高为49.5米。
参考:[1]
在桥面中央留一道风槽
大跨度桥面需要检验抗风稳定性。设计方通过大尺度节段模型和全桥气弹模型开展风洞试验,比较钢箱梁中央开槽宽度对颤振稳定性的影响,并把用钢量和维护需求纳入选择。
工程最后选用中间留六米空隙的分体钢箱梁,并继续以全桥气弹模型验证。中央开槽改变空气绕过桥面的方式;两侧钢箱仍须通过横向构件共同工作。这种结构兼顾抗风和用钢、维护需求,桥面轮廓也因此直接体现了试验结果。
主缆与线形控制
每侧钢箱宽十五米,两箱及中央空隙合计宽三十六米。主缆采用强度等级1770兆帕的镀锌平行钢丝,材料研制与施工控制共同服务于长距离承重体系。钢箱梁承担桥面荷载,吊索将其传给主缆,再由桥塔和锚碇承受相应作用。
海上日照、气温和风不断变化,同一根主缆各处的温度也不完全一致。施工测量因此不能只比对一次标高:工程结合主缆温度和现场风况进行监测,以预测、调整相衔接的办法控制索形和构件位置,减少环境变化带来的安装偏差。
参考:[1]
架梁进度服从海况
钢箱梁段由船运至桥下起吊,深水、急流和裸露基岩使普通锚泊定位困难。施工引入船舶动力定位,并以连接主缆的辅助缆索加强定位,使运梁船能够保持适合吊装的位置。
未合龙桥梁的抗风状态与成桥不同,架梁越多也不意味着每一步都更安全。设计方的技术报告说明,施工根据不同架设比例的稳定性安排顺序,在台风期前控制已架梁段的范围,待台风期后继续推进。主梁于2007年底合龙,随后才完成通车所需的后续工程。
通车之后继续测量
2009年底,结构监测系统投入试运行。桥塔和桥面上的风速仪记录风场,南侧引桥的动态称重设备记录车辆荷载,定位、位移和加速度设备观测主缆、钢箱梁及桥塔的变化。分布式采集站通过工业以太网传送数据,管理人员可检索记录并形成分析报告。
这些早期数据为新桥建立了可供日后比较的状态基准。刘志强等人在2010年的论文中还注明,初期试运行阶段尚不允许货车通行,车辆记录主要是小客车和大巴。大桥由此从施工测控转向日常运营监测,跨海通行也伴随着具体的车辆管理和养护工作。
参考:[3]