番禺大桥-一桥飞架创奇迹

1998年9月3日，番禺大桥试通车，人们在欢庆广州及珠三角又增一个南出口，365JT交通愈发便利之时，对这座从洛溪大桥下游约3.6公里处跨越珠江，连接广州到番禺、中山、珠海、深圳的超宽特大型斜拉桥的365JT设计水平及特色尤为注意，它以独特的风貌展现在世人面前，似巨龙横卧珠江，连接穗港，其设计达到国际国内先进水平，斜拉桥桥面宽度达到37.7米，列国内同类型桥第一位，列世界同类型桥第二位，列世界200米跨径以上同类型桥第一位。可谓“一桥飞架创奇迹”。


番禺大桥作为广东省重点公路工程，是广东省公路勘察365JT规划设计院承接设计的重点项目，主要设计人员为梁立农、马春生等。设计分三个阶段：从1993年8月至1994年5月为工程可行性研究阶段；1994年6月至1994年10月为初步设计阶段；1995年1月至1996年10月为365JT施工图设计阶段。

　　番禺大桥的设计条件：主桥跨越珠江处、江面宽约460m，流速在0.9m/s～1.0m/s之间，平均潮差约2.32m，通航水位时平均水深9.1m，桥址区1/100频率20m高处设计基本风速为44.6m/s，该区最高气温：38.7℃；最低气温-0.4℃；年平均气温21.8℃，年平均相对湿度78％～83％。

　　主要365JT技术标准：主线线型标准：平原微丘一级公路；设计车速100km/h；设计荷载：汽车-超20级，挂车-120；桥面宽度：主桥37.7m、引桥2×18.5m，双向8车道；通航标准：净宽180m，净高34m；防撞标准：主航道按7千吨船考虑；地震基本裂度：7度。

　　总体设计：主线从番禺迎宾路开始往北依次跨越三支香水道及珠江，北上直通华南快速干道，在起点和沙溪迎宾大道处各修建互通立交一座。主桥161m+380m+161m三跨连续双塔空间双索面漂浮体系超宽斜拉桥，在两个边跨内各设辅墩一个，将边跨分为70m+91m，以提高整桥的刚度，改善结构受力性能，在主墩和边墩及辅墩的纵横两个方向均设置带缓冲橡胶的限位挡块，主桥长702m。

　　引桥有变高度连续箱梁桥，部分预应力等高度曲线连续箱梁桥，部分预应力连续板梁桥，部分预应力简支T梁桥，及连续刚构-连续梁组合桥，路线总长4.875公里，其中桥长3458.2m。

　　主桥结构设计：
　　主墩基础：每个主墩采用18根3.0m钻孔灌注桩基础，按嵌岩桩设计，承台厚度5.5m，分三层浇筑，每层厚1.5m-2.0m，江中主墩在承台顶部设置了3m宽外悬防撞托盘。

　　主塔：主塔采用钻石型钢筋混凝土框架结构，塔高140.3m，下塔柱斜度1：3.84，中塔柱斜度1：3，塔柱为空心薄壁断面，下塔柱横向尺寸4m-5m，纵向尺寸7m-9m，臂厚1m；中塔柱为等截面，横向尺寸4m，纵向7m，臂厚0.8-1m，横梁高7m，宽度6.5m，臂厚0.8m，横梁内布置了预应力，塔冠外型尺寸7×7m，臂厚0.7m-1.5m，为单箱双室截面，拉索锚固区布置了水平环向预应力，下塔柱施工时设置了三道预应力拉杆以平衡外倾力，中塔柱施工时设置七道预应力撑杆以平衡内倾力。

　　主梁：主梁采用边主梁开口断面，为部分预应力混凝土结构，梁高2.2m，梁宽37.7m，边肋底由跨中2m变至塔中心处2.6m，桥面板28cm，横梁6m设置一道，厚度34cm主梁除29m长0＃块及边跨尾段16.5m实心块采用支架现浇外，其余均采用牵挂篮悬浇施工。

　　斜拉索：斜拉索按空间双索面布置，全桥共244根拉索，塔上标准索距为1.3m，梁上标准索距6m，拉索采用Φ7镀锌高强钢丝，钢丝数在121至367之间变化，外面热挤两层PE防护材料，里黑外白，主梁的斜拉索锚箱布置成内凹式钢槽口、以提供与牵索挂篮的联接途径，斜拉索在塔和主梁的出口处均设置了高阻尼橡胶减震器。


　　辅墩及边墩：辅墩及边墩采用空心薄壁断面、外形尺寸3m×3.5m，辅墩与主梁间设竖向拉索，构成拉压支座。

　　主桥结构分析与施工控制：结构分析进行了平面及空间静力分析、施工分析、稳定分析、局部应力分析以及动力分析，施工控制采用对索力、标高、内力三控制的原则进行综合控制，施工中对每一根斜拉索张拉一次（同一施工阶段的调整视为一次张拉）、合拢后根据检测结果对少数索微调一次。


　　番禺大桥设计特点：除斜拉桥桥面宽度达到37.7m，列国内同类型桥第一位，列世界同类型桥第二位，列世界200m跨径以上同类型桥第一位外，番禺大桥解决了超宽边主梁空间双索面斜拉桥的一系列设计计算理论问题，如边肋在施工及使用中的扭转函数问题，薄横隔梁在压、弯、扭、剪状态下的稳定问题，T梁超宽翼缘的剪力滞、轴力滞问题，主梁大体积尾段的体系转换问题，并对主梁七个断面进行施工应力跟踪测试。

　　1：3.84的大斜度下塔柱及1：3的大斜度中塔柱在目前斜拉桥塔柱中是斜度最大的，它有利于减少基础宽度，减少塔的工程数量，使塔和空间曲面拉这索更富有空间层次感、立体感，但也增大了设计的难度，他们确定了塔柱合理的设计内力和施工方案、分析和计算出拉杆和撑杆的位置及预拉力和预顶力的大小，并进行了有关节点的有限元分析，对主塔四个断面进行了施工应力跟踪测试，从而解决了大斜度塔柱的设计和施工控制问题。

　　在国内大跨度超宽边主梁上第一次采用空间双索面悬挂体系，大大地提高了其截面的抗扭刚度，提高了边主梁断面在强风地区的抗风性能。

　　在超宽斜拉桥上采用边主梁断面，使主要的受压面积和质量集中于受斜拉索弹性支承的两个边肋，既有利于承受斜拉索的水平分力、又大大地减轻了横梁的恒载，节约了造价，同时边主梁断面采用索挂篮对施工是极为有利的。

　　在塔冠斜拉索锚固区段首次采用大吨位坏形预应力群锚体系并通过了试验，它有利于预应力的布置和简化施工。

　　广泛采用部分预应力技术，既节约了材料，又提高了结构延性，有利于抗震和节约造价。

　　采用平面和空间程序进行了施工分析，在施工中对斜拉索采用一次张拉技术和伸长量进行调索及用高差模来减小温度的影响等方法来进行施工控制，取得了成功，目前已经完成的斜拉桥平滑，没有出现控制问题。

　　采用计算机辅助设计技术，编制了大量的自动设计程序，提高了复杂的空间双索面斜拉桥设计准确和效率，优化了结构设计，主梁取得了良好的经济效果。

　　在贯彻技术先进、经济合理的前提下，努力探索桥梁美术和环境的和谐统一设计，努力争取番禺大桥线形简洁、顺畅，布局合理，体量及比例均衡，造型新颖且富有变化而生动。