摘要:我國瓊州海峽水的深度較大,采用橋梁和隧道方案的困難都很大,<<便航式跨海浮橋>>是一種簡便、實用和經(jīng)濟的解決方案。本文對通航、主航道橋、浮橋、銜接橋和付航道橋的結(jié)構(gòu)原理、TRANBBS設(shè)計、防護和TRANBBS施工等問題,提出初步的方案探討。
關(guān)鍵詞:通航 主航道橋 浮橋 銜接橋 付航道橋
在<<便航式跨海浮橋>>方案(一)、 (二) 和(三)的基礎(chǔ)上,采用將南、北航道都設(shè)成主航道,中間仍然采用浮橋,也是可行的方案。采用自錨式大跨徑懸索橋方案,避免在海中設(shè)置錨碇的施工困難,更是經(jīng)濟和實用的好方案。南、北航道都可隨意通航,對航行很方便,容易為各方面所接受,也具有重要意義。地圖上所標(biāo)示的航道位置是偏向北岸,隨著海南島經(jīng)濟的快速發(fā)展,對航道的要求也會提高,也有必要在南岸設(shè)主航道。海峽中部的海水深度大,采用浮橋方案也顯得合理,對航行沒有影響。在兩岸近海選擇適當(dāng)?shù)奈恢茫岳诳缰性O(shè)置臨時墩,便于施工架設(shè);中間浮橋和引橋可以設(shè)計成曲線形式,處理上很靈活。
本文對自錨式懸索橋與浮橋的組合形式進行研討,作為<<便航式跨海浮橋>>的比較方案。它也充分發(fā)揮了跨海浮橋的優(yōu)越性,工程投資總額較小,能夠及早解決跨越海峽的公路TRANBBS交通困難。以瓊州海峽的<<便航式跨海浮橋>>方案為例,對航道、橋梁、浮橋、銜接橋的設(shè)計、預(yù)制、浮運、安裝和防護問題,提出初步的方案作探討。

一、航道
1、重要性
瓊州海峽是我國的內(nèi)海,也是重要的海上交通要道,需要作詳細(xì)的調(diào)查研究,要經(jīng)過海運、海事、魚業(yè)、海軍、石油、國土、環(huán)保等多方面的協(xié)商,經(jīng)過國家主管部門確定,才能定出合理的航道標(biāo)準(zhǔn),航道將是跨徑
2、方式
瓊州海峽采用<<便航式跨海浮橋>>方案,航道的位置按通航需要、地形、地質(zhì)條件和施工方案來確定。海峽的特點是寬達20公里,兩岸水深度較淺,中部水在120~
3、要求
主航道上橋梁的航道深度,應(yīng)由船舶的吃水深度來定,要滿足最大船舶和特殊要求的需要。30萬噸的超級油輪,吃水深度
4、管理
航道需要設(shè)置航道的管理機構(gòu),航道的設(shè)置情況和航行管理規(guī)定應(yīng)公告,并設(shè)無線電臺引導(dǎo),必備應(yīng)急救援設(shè)施。航道應(yīng)設(shè)置燈塔和通航標(biāo)志,標(biāo)明浮橋的禁航位置。尤其要重視夜航問題,以免發(fā)生航行事故。
二、浮橋
1、特點
浮橋利用浮力原理,是科學(xué)和經(jīng)濟實用的。只要解決了通航問題,浮橋作為解決跨越深海困難,無疑是好的方案。浮橋是以船作橋,采用的是船舶原理和TRANBBS技術(shù)。浮橋要求船舶長、寬度和體積很大,排水量達萬噸以上,可獲得很大的穩(wěn)定性和減少相互連接。浮橋的橋面寬度擬采用雙向6車道(0.5+16+2+16+0.5=
2、風(fēng)浪
瓊州海峽受臺風(fēng)的影響嚴(yán)重,瞬間最大風(fēng)力12級,8級大風(fēng)全年僅有6天時間,10級大風(fēng)全年僅2天時間。臺風(fēng)的破壞力量很大,是嚴(yán)重的自然災(zāi)害,無法抗拒,只能防避。臺風(fēng)到來時,需要封閉交通。風(fēng)力對浮橋的影響,可設(shè)樁基或拋錨作定位和平衡穩(wěn)定。錨拉鏈條長度受潮位變化的影響,在船上設(shè)置的轉(zhuǎn)向定滑輪和吊重作自動調(diào)整。浮船的高度為
3、結(jié)構(gòu)
作浮橋的浮船有其特點,船艙空間無使用要求,可自由設(shè)置縱、橫向加勁桁架。鋼筋砼橋面板的長、寬度都大,適宜設(shè)置縱、橫向加勁桁架來支承荷載和分散傳至船體,減小船體變形。加勁桁架的弦桿與橋面板和船體相結(jié)合,形成復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu),成為雙向的板桁結(jié)構(gòu),整體的剛度很大。浮船起囤船作用,加勁桁架起倒船舶龍骨作用。加勁桁架采用復(fù)合鋼管砼,結(jié)構(gòu)的整體剛度大,加工焊接簡便,腹桿采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。浮船受車輛和風(fēng)浪的作用,總縱向彎曲和橫向彎、扭變形較大,內(nèi)力組合情況復(fù)雜。在縱向加勁桁架弦桿內(nèi)加設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線束,形成預(yù)應(yīng)力復(fù)合鋼管砼桁架。整個船體成為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),縱、橫向的抗彎、扭剛度加大,可保證穩(wěn)定與和安全。
浮船的關(guān)鍵是防護,船體鋼板和加勁肋型鋼適宜采用低合金的船用鋼板,具有較強的防腐能力,鋼板必須預(yù)留耐腐蝕的厚度。為加強船體鋼板的防護,外表面焊接錨固鋼筋,采用
8厘米厚度的鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)噴射砼,再用水泥砂漿抹光,形成復(fù)合鋼板砼結(jié)構(gòu)。可增強船體鋼板的抗變形剛度,使鋼板厚度經(jīng)濟合理。浮船劃分為幾大密閉隔倉,以備局部檢修和應(yīng)急保險。船艙內(nèi)空氣不流動,內(nèi)壁鋼材腐蝕不嚴(yán)重,可采用環(huán)氧瀝青漆防護。亦可采用鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)噴射砼,實現(xiàn)浮船的長效防護。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的防裂性能好,水泥船的成功應(yīng)用即先例,是鋼鐵銹蝕防護的簡便和實用措施。
4、預(yù)制
浮船體形很大,可以在船臺上建造船體,作好防護處理以后下水,再作橋面甲板。也可以采用干船塢進行預(yù)制,干船塢也作為浮橋的永久維修設(shè)施,可以備萬一再造新船和對浮橋進行維修更換。干船塢本身就是一個大型造船廠,可作為一個造船企業(yè)來生產(chǎn)經(jīng)營,并回收建設(shè)船塢的投資。亦可在廣州新建的龍穴島30萬噸干船塢預(yù)制。
5、連接
浮船采用鉸連和橡膠減震連接,以適應(yīng)浮船的浮動變形需要。結(jié)合考慮到浮船維修的可能性,采用拉、壓和減震組合的啞鈴形球餃連接,連接裝置構(gòu)造簡單、安全可靠、經(jīng)久耐用和裝拆更換方便。橋面采用標(biāo)準(zhǔn)的異型型鋼伸縮縫,可以保證行車的舒適。
6、照明
浮橋應(yīng)設(shè)路燈照明,以改善行車條件,保證行車的安全,也是浮橋的明顯標(biāo)志,以免船舶夜間誤航和撞橋事故發(fā)生。
三、銜接橋梁
因浮橋的高度隨潮位而便化,故必須設(shè)置銜接橋梁,以適應(yīng)坡度變化的需要,改善行車的條件。潮位變化高度達
四、主航道橋梁
1、橋梁型式
⑴ 主通航孔橋
主通航孔橋梁的設(shè)置位置,在滿足航道要求以后,應(yīng)該盡量靠近海岸,以方便主跨在較淺的海水中設(shè)置架設(shè)臨時支墩,可減小施工難度。主通航孔橋梁的跨徑為


懸索的自錨是可以實現(xiàn)的,關(guān)鍵是需要先架設(shè)好加勁桁架和橋面,然后才能架設(shè)懸索和錨固。在斜張橋架設(shè)好以后,先架設(shè)懸索橋的加勁桁架和橋面,架設(shè)的方法有三種:⑴利用懸索橋的塔架和臨時加高的鋼塔架,采用斜拉索的方法架設(shè)懸索橋的加勁桁架和橋面。⑵采用鋼管樁和鋼塔架作臨時支墩,臨時支墩間距取80或

的加勁桁架和橋面。在架設(shè)好的橋面上,運輸和架設(shè)懸索都比較方便。懸索架設(shè)和吊桿安裝好以后,張拉和調(diào)節(jié)吊桿,使其內(nèi)力均勻,加勁桁架成為無彎矩狀態(tài)。加勁梁的軸向壓力起預(yù)應(yīng)力作用,使抗彎剛度大為提高,活載撓度大為減小。自錨式懸索橋的垂跨比值較大,適宜采用1/6,塔架也較高,而撓度值較小。
⑵ 付通航孔橋
付通航孔橋梁采用
1、加勁桁架
加勁桁架梁采用鋼桁架,桁架的高度大,抗彎剛度很大。斜張橋的斜拉索和吊桿便于采用比較大的間距,可以減少斜拉索和吊桿的聯(lián)接件數(shù)量。更便于通航孔斜張橋與懸索橋相互銜接段的變形協(xié)調(diào)。鋼桁架梁的通風(fēng)效果較好,抗風(fēng)穩(wěn)定性好。現(xiàn)代的栓焊鋼桁架梁形體簡潔美觀,養(yǎng)護比較方便,使用經(jīng)驗成熟。斜張橋區(qū)段加勁桁架的弦桿也很適合采用鋼管砼,

而腹桿采用鋼管,懸索橋區(qū)段采用鋼管結(jié)構(gòu)。這種管式桁架桿件便于采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿,實現(xiàn)長效防護。
對于斜張和懸索組合形式的自錨式懸索橋,懸索橋部分的跨徑大,懸索水平拉力也巨大,都要由加勁桁架和橋面來承受。故懸索橋的自重宜輕,以減小懸索的水平拉力,并減輕加勁桁架和橋面的負(fù)擔(dān)。懸索橋采用鋼管桁架結(jié)構(gòu),采用雙根鋼管和綴板組合形成管--箱形截面,按容許應(yīng)力階段設(shè)計,節(jié)點為復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu),外用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。
斜張橋加勁桁架和橋面承受的水平壓力更大,采用在啞鈴形截面內(nèi)壓注砼,形成復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu),按極限狀態(tài)設(shè)計,節(jié)點為復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu),外用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。斜張橋鄰近塔架部位的復(fù)合鋼管砼加勁桁架和橋面板壓力特別大,對加勁桁架采用增加為四根鋼管組合的復(fù)合鋼管砼形式,方法簡便和實用,可滿足解決巨大壓力的困難。
2、橫梁桁架
寬橋的橫梁支承間距大,適合采用高度大的鋼桁架,桁架剛度大,自重較輕,能夠滿足承受重大活載的需要,施工簡便。斜張橋橫梁桁架的上弦桿和橋面厚度范圍采用復(fù)合鋼管砼,即現(xiàn)澆鋼筋砼作正交異性鋼橋面板的濕接頭,加強橋面板與橫梁上弦桿的結(jié)合和整體性,有利于加強上弦桿的受壓,加大橫梁桁架上弦桿的剛度,可避免橋面板的剪力滯后,橋面板整體受力性能好。橫梁桁架變形小,能夠提高正交異性鋼橋面板的剛度,有利于橋面鋼板與瀝青砼的結(jié)合,保證瀝青砼橋面的使用壽命。而下弦桿和腹桿采用空鋼管結(jié)構(gòu),便于下弦桿內(nèi)布設(shè)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋,并采用外包鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。懸索橋橫梁采用鋼管桁架,以利于減輕橫梁的重量,按容許應(yīng)力階段設(shè)計,節(jié)點為復(fù)合鋼管砼結(jié)構(gòu),外用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。
3、橋面板
斜張橋的鋼橋面鋼板厚度采用δ=
懸索橋采用雉蝶形正交異性板,即采用I

合形成閉合箱形截面,按容許應(yīng)力階段設(shè)計,底板外表采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。橋面板的型鋼和鋼板的截面都很強,目的是加強橋面板的抗壓剛度,以滿足懸索水平拉力的自錨抗壓需要。
兩種封閉箱形形式的正交異性鋼橋面板,抗壓、彎剛度已大為加強,透風(fēng)效果好。橋面板應(yīng)與加勁桁架上弦桿結(jié)合為整體,形成板桁結(jié)構(gòu),提高加勁桁架的壓、彎剛度,平衡懸索和斜拉索對加勁桁架的巨大水平壓力。橋面板分節(jié)段加工和安裝,在橫梁上弦桿上作現(xiàn)澆鋼筋砼接頭,焊聯(lián)橋面鋼板,施工簡便。
4、風(fēng)構(gòu)
橋面板起到了上部水平風(fēng)構(gòu)的作用,下部水平風(fēng)構(gòu)采用型鋼或鋼管結(jié)構(gòu),也采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作長效防護。
5、塔架
主航道橋的跨徑很大,又為斜張橋和懸索橋的組合形式,塔架具有斜張橋彎矩大的特點。塔架高度達

用,使高塔架的施工較方便。復(fù)合鋼管砼具有鋼和砼兩種材料的特點,強度較高,韌性很好,抗震性好,安全可靠。將鋼管砼的鋼管緊箍力作用作分離計算以后,復(fù)合鋼管砼的計算已能采用組合疊加方法解決,實際是一種特殊形式的鋼骨砼,利用勁性骨架作高塔的升模施工很方便。斜拉索和懸索平面布置呈外張形式,對橋面橫向穩(wěn)定有利。塔架順橋方向的立面形式為復(fù)式“A”字形剛架,柱底部為分離矩形截面,柱中部為分離“凸” 形截面 ,柱頂部為箱形。采用在水平的復(fù)合鋼管砼桿件內(nèi)加預(yù)應(yīng)力,以平衡兩邊斜拉索的水平分力。剛架的復(fù)合鋼管砼水平橫撐僅設(shè)中部,以便斜拉索張拉錨固。塔架橫橋方向立面的形式為矩形剛架或桁架,橫向連接都設(shè)在柱兩側(cè),能滿足橫向抗風(fēng)穩(wěn)當(dāng)需要,采用復(fù)合鋼管砼和鋼管砼骨架施
工都較方便。塔架的高度很大,也為自錨式懸索橋加勁桁架和橋面的先架設(shè)提供了方便,可以盡量利用斜張橋的懸拼方法架設(shè),剩余的跨中段再采用鋼管樁設(shè)臨時支墩架設(shè)。在海水深度
由于主航道橋的跨徑很大,塔架基礎(chǔ)的內(nèi)力巨大。深水中的塔架和錨碇基礎(chǔ)體積很大,適合采用大型的鋼沉箱基礎(chǔ)開挖下沉和堆石灌漿技術(shù)充填。塔架基礎(chǔ)也可采用樁基礎(chǔ),需作案方案比較選定。
7、主纜防護:
懸索橋的主纜防護很重要,是保證大橋安全的關(guān)鍵。現(xiàn)在采用的傳統(tǒng)主纜防護方法還不夠完善,主纜仍然需要經(jīng)常維護。采用不銹鋼板組合導(dǎo)管復(fù)合防護,施工方法簡便,比較經(jīng)濟合理,能夠?qū)崿F(xiàn)長效的防護。斜拉索和吊桿也可以采用不銹鋼板組合導(dǎo)管復(fù)合防護,保證纜索系統(tǒng)安全可靠。
8、節(jié)點:
桁架節(jié)點按復(fù)合鋼管砼原理處理,即鋼管作相貫焊接,相互間焊加勁肋板加強,按節(jié)點板的形式和大小加強配置鋼筋,再澆灌節(jié)點內(nèi)(鋼管接頭)、外(節(jié)點板)砼。節(jié)點都采用復(fù)合鋼管砼,節(jié)點剛度大,復(fù)合鋼管砼的韌性好,可起到鋼節(jié)點板的作用。
9、吊點:
在加勁桁架中心預(yù)留吊孔,橫梁桁架上弦桿鋼管在加勁桁架上弦桿鋼管之下,可利用橫梁桁架上弦桿鋼管作吊點,采用焊接加勁肋板和澆灌砼,形成復(fù)合鋼管砼加強。它具有足夠大的抗彎、剪剛度,構(gòu)造簡單,施工簡便,可保證使用安全。
10、引橋和樁基
引橋采用較大的路線縱坡,以便減小引橋的長度和規(guī)模。引橋上部采用跨徑
五、造價估計
雙向6車道標(biāo)準(zhǔn)的橋梁造價,在珠江三角洲地區(qū)大約是:30、
本方案采用雙向6車道的
七、結(jié)束語
海南島是我國唯一地處熱帶氣候的地區(qū),是自然資源豐富的寶島,長夏無冬的旅游資源開發(fā)前景十分廣闊。海南省是泛珠三角區(qū)域經(jīng)濟9+2的成員,今后隨著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展需要,解決瓊州海峽的公路交通問題,已不會很久遠(yuǎn)了。工程的投資效益前景很好,采用杭州灣的集資模式,資金也不難解決。有了安全、經(jīng)濟和實用的方案,相信工程項目是會早日提上議事日程的。