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澳门西湾大桥双层预应力混凝土斜拉桥创新技术介绍

2005-05

1. 工程概况

桥梁设计功能：上层双向六车道，下层双向轻轨 +避台风车道

受力特点：车道多，荷载重。

建桥特点：海上作业，条件受限。

本桥于 2002年7月投标、9月中标、10月开工。

2. 施工方法和施工进度

2.1 钻孔桩施工

2.2 承台施工

2.3 主塔施工

2.4 墩身施工

2.5 上部结构箱梁施工

3. 大桥技术创新和成就

3.1 结构受力与建筑艺术结构的创新桥型技术成就

大桥设计采用了独特的 ‘M'形主塔预应力砼双主梁竖琴式斜拉桥方案，这一新桥型的提出兼顾了建筑与受力两方面需求，并使二者达到了‘力'与‘美'的和谐统一。

斜拉桥主塔采用 “M”造型，别具一格，也是斜拉桥的首创，具有三个方面的象征意义：

一是 MACAO的第一个字母，也是阿拉伯数字“3”，寓意澳门的第三座跨海大桥；

二是作为多索面混凝土斜拉桥，采用 10米的大索距，近乎平行的竖琴布置，不仅技术领先，也取得了较好的景观效果；

三是主塔拱门兼有中国古典与欧洲近代城门的形影，堪称中西文化合璧的象征。

3.2 混凝土箱梁斜拉桥双层承载技术成就

本桥箱梁双层承载，箱外顶层通行汽车，箱内底层通行汽车及轻轨，其设计同已有单层承载箱梁相比具有如下技术难点：

① 箱内底板直接承载，受力较复杂。

② 箱内因净空因素的限制无法在支点位置利用箱内空间设置横隔墙，结构的抗扭性能较弱。

③ 箱内因净空因素的限制斜拉索锚固位置无法利用箱内空间设置横隔梁及锚块，斜拉索的锚固受力较复杂。

3.3 超大型预应力混凝土箱梁结构设计技术成就

本桥箱梁上层要求布置双向六车道、箱内要求能容纳轻轨及汽车，据此，箱梁结构外形尺寸大、自重大 ,带来了超重引起的难施工难题，通过反复深入研究，采取了双主梁结构技术处理了该施工难题，也节省了工程投入。

3.4 箱梁腹板开孔技术成就

本桥为双层通车，因箱内行车，对附属的功能（箱内通风、箱内消防、箱内逃生、景观）方面需求较多。通过深入研究，在箱梁两侧腹板向外开设两种孔洞。直径 0.8m通风孔，1.5m×0.8m矩形逃生满足了功能需求，同时面对开孔带来的结构受力性能的削弱问题、台风对箱内行车的影响问题、景观问题有进行了专题研究，通过对孔口周边配筋局部加强、通风孔交错布置、孔周边增设LED光环解决了这些问题，为今后双层通车桥梁的设计提供了新的思路。

3.5 双主梁斜拉桥两端四工作面同步悬臂拼装控制技术成就

施工中针对本桥双主梁共用整体式主塔具有受力和线型会相互影响的特点，研究实践了一套施工架梁拼装和成桥线型施工控制等新工艺，从而保证了大桥的安全顺利实施，为类似工程积累了建造经验。

3.6 新型特制减震桥梁支座

针对大自重混凝土桥梁不利于抗震的特点，特别设计了超大型减震隔震橡胶支座，其直径为 132cm，承载能力达1300吨，刷新世界记录。

4. 科研工作

4.1 斜拉桥空间受力专题研究。

因本桥型结构属首次采用，结构具有双层通车无法设置常规横隔墙、腹板大量开孔、双幅梁共用一对 M形主塔等新特点，其受力情况不同于常规的斜拉桥形式，弄清结构的受力对于设计中结构的安全起着至关重要的作用，因此，中铁大桥勘测设计院委托华中科技大学及西南交通大学开展了此项专题研究、校核设计计算工作。

4.2 斜拉桥抗风专题研究。

因本桥地处沿海，台风的因素对结构设计影响较大，必须加以考虑，又考虑到本桥双幅主梁有着一定的联系，且在箱梁腹板开了大量的孔，箱内有有通车的需求，为把握风对结构的影响及对箱内行车的影响，开展了此项专题研究，中铁大桥勘测设计院委托华中科技大学及西南交通大学分别开展斜拉桥抗风稳定性能及开孔箱梁的数字风洞的抗风专题的研究。

4.3 斜拉桥抗震专题研究。

根据相关的地震危险性评价，本桥的地理位置按照 7度设防，地震的影响不容忽视，又由于本桥属于新的结构形式，其抗震性能并无资料可以借鉴，国内外桥梁因地震破坏无法修复的例子屡见不鲜，抗震设计已成为桥梁设计中的一项重要环节，因此，中铁大桥勘测设计院委托西南交通大学开展了此项的专题研究。

4.4 斜拉索锚固区专题研究。

因本桥箱梁箱内通车的需求不同于常规斜拉桥箱梁，箱内无法设置横隔墙，也就无法向常规的斜拉桥一样锚固于横隔墙处，而斜拉索的锚固性能又直接关系到斜拉桥的整体受力安全，且本桥主塔的截面形式由于采用了圆弧式修边处理于常规的砼塔截面有着较大的区别，为确保斜拉索能安全地锚固于主塔及箱梁上，中铁大桥勘测设计院委托华中理工大学进行了此项专题研究。

4.5 连续箱梁抗震专题研究。

本桥连续箱梁具有自重大、不利于抗震的特点，根据此特点，设计中特别采用了隔震橡胶支座，中铁大桥勘测设计院委托华中科技大学进行了抗震专题研究，抗震性能通过专题研究进行了验证。

斜拉桥施工全景

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