珠海誕生世界首座大跨度串聯(lián)斜拉橋 ——專訪洪鶴大橋總設(shè)計師

作者：

記者陳新年

大橋通車前夕，洪鶴大橋總設(shè)計師、中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理張強接受了記者專訪。

洪鶴大橋設(shè)計效果圖：滴水藏海。

湖南明湘科技發(fā)展有限公司為大橋提供橋梁防撞裝置，集設(shè)計、預(yù)制、安裝一體服務(wù)，為大橋安全保駕護(hù)航。

夕陽之下，屹立于洪灣水道和磨刀門水道的洪鶴大橋熠熠生輝。

大橋通車前夕，洪鶴大橋總設(shè)計師、中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理張強再次踏上橋面，仔細(xì)端詳大橋的雄姿。

“這是世界首座由兩座主跨500米雙塔雙索面疊合梁斜拉橋串聯(lián)而成的高速公路橋，不僅經(jīng)濟(jì)實惠，而且太壯觀了。”徒步行走在嶄新的瀝青橋面上，滿懷激動之情的張強愉快地接受了本報記者的特別專訪。

　　一座特大橋分成兩座斜拉橋來設(shè)計

洪鶴大橋起點位于珠海市香洲區(qū)南屏鎮(zhèn)洪灣，對接港珠澳大橋連接線、并與廣澳高速珠海段及橫琴二橋形成十字交叉設(shè)洪灣互通，向西跨越洪灣涌，沿規(guī)劃洪灣港區(qū)北側(cè)預(yù)留通道，轉(zhuǎn)向西南跨越洪灣水道，穿過橫琴島芒洲規(guī)劃濕地，跨越磨刀門水道至鶴洲南圍墾區(qū)，終點與鶴港高速相交、設(shè)鶴洲南互通。

洪鶴大橋由洪灣東引橋、洪灣水道主航道橋、磨刀門水道主航道橋、磨刀門水道輔航道橋、磨刀門水道引橋、鶴洲南引橋等組成，路線全長9.654千米。全線設(shè)置互通2處，分別為洪灣樞紐互通（二期）、鶴洲南互通。主線收費站設(shè)置于鶴洲南圍墾區(qū)。

“洪鶴大橋主航道橋為雙向6車道的公路斜拉橋，是國內(nèi)乃至世界上迄今為止的在建項目中，排名前列座由兩座主跨500米雙塔雙索面疊合梁斜拉橋串聯(lián)而成的特大橋，其主跨長度比458米的港珠澳大橋的青州航道橋主跨還要長。”談起洪鶴大橋的亮點，張強倍感自豪。

張強是中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理，先后擔(dān)任過國內(nèi)多座橋梁的設(shè)計總工程師，用手中的筆，在祖國大地江河上成功繪制了道道“絢爛彩虹”。其中，在中鐵大橋勘測設(shè)計院負(fù)責(zé)的港珠澳大橋主體工程相應(yīng)的橋梁施工圖設(shè)計項目中，他就是總負(fù)責(zé)人兼總工程師。

“大橋和人一樣，不同的人長得不一樣，不同的橋也會有不一樣的設(shè)計。”據(jù)張強介紹，根據(jù)《珠海市城市發(fā)展總體規(guī)劃》，洪鶴大橋東接港珠澳大橋，西連鶴港高速，大橋的運營將緩解珠海大道(S366)交通量不斷增長的壓力，為珠海城市的總體發(fā)展開辟新的東西向通道。

大橋沿途要跨越洪灣、磨刀門這兩個I級航道以及芒洲濕地公園，而且大橋還是處在風(fēng)口之中。“其特殊的功能定位、地理環(huán)境、施工周期、景觀需求，決定了這座大橋新的設(shè)計思路。”張強稱。

張強說，如果按照一座特大橋設(shè)計，連續(xù)跨越洪灣水道、芒洲濕地公園、磨刀門水道的主橋長度達(dá)1500米左右，這么長的跨度雖然技術(shù)上可以實現(xiàn)，但建設(shè)成本很高。如果在航道上增設(shè)橋墩降低跨度，就會降低航道通行能力。如果只在濕地公園增設(shè)一個塔墩，中間兩個主跨各750米的長度，其建設(shè)成本依然很高。只有在濕地公園上增設(shè)兩個塔墩，并將大橋“一分為二”，按照“洪灣主航道橋+磨刀門主航道橋”設(shè)計，并將其串聯(lián)起來，才能實現(xiàn)“大橋跨度縮小，建設(shè)成本降低，安全性能提高”的目標(biāo)。

因此，設(shè)計團(tuán)隊決定將一座特大橋分成兩座斜拉橋來設(shè)計，采用了共用邊墩的兩座主跨500米結(jié)合梁斜拉橋串聯(lián)方案。兩座斜拉橋均采用半漂浮體系，主梁采用鋼-混凝土組合梁，橋塔為鉆石型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斜拉索采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線斜拉索。

“在我看來，這是一座‘多快好省’的大橋，也是非常務(wù)實的大橋。作為世界上首座大跨度串聯(lián)斜拉橋，珠海洪鶴大橋的成功建造，為今后連續(xù)跨越寬廣水域的類似工程提供了有益參考。”夕陽之下，安全帽下的張強，臉上再次露出了燦爛的笑容。

洪鶴大橋使用壽命滿足百年需要

“在海洋環(huán)境中設(shè)計橋梁，與在陸地上設(shè)計橋梁有什么不一樣呀？”面對記者的好奇，張強笑稱，“一樣的是都需要找到樁基的基底持力層，不一樣的是考慮海洋環(huán)境中大橋的防護(hù)能力。”

據(jù)張強介紹，洪鶴大橋?qū)儆贏類橋梁，按照國內(nèi)大橋的設(shè)計要求，按照使用壽命100年的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。但是，位于海洋環(huán)境中的橋梁，還要考慮抗臺風(fēng)、地震的能力，還有橋墩的防撞能力、鋼筋的防腐蝕能力。

洪鶴大橋位于洪灣水道和磨刀門水道入海口的位置，地貌單元屬海陸交互，現(xiàn)狀多為魚塘、圍堰區(qū)、海域及種植用地；勘察過程中，在磨刀門水域內(nèi)探明有構(gòu)造角礫巖，證實了西江斷裂構(gòu)造在橋位場地內(nèi)的存在。此外，珠海屬亞熱帶海洋性氣候，春季濕度大，夏秋季常受臺風(fēng)影響，風(fēng)力強、雨量大，雷暴、龍卷風(fēng)等強對流天氣造成的災(zāi)害偶而有之。因此對大橋的抗風(fēng)、抗震、防腐蝕的能力提出了更高的要求。

為了保證大橋的使用壽命，在抗風(fēng)能力方面，針對橋址所在地常年臺風(fēng)多、風(fēng)力大的特點，設(shè)計之初通過風(fēng)洞模型試驗研究，在主梁兩側(cè)設(shè)置了風(fēng)嘴，梁底設(shè)置了抗風(fēng)穩(wěn)定板，有效保證了成橋狀態(tài)與典型施工狀態(tài)下的抗風(fēng)性能均能滿足相關(guān)要求。大橋橋址處重現(xiàn)期100年10米高度設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速39.3米/秒。“能抵抗75米/秒的瞬時強風(fēng)，能抵抗17級以上的超強臺風(fēng)。”張強稱。

在抗震能力方面，該區(qū)位地震基本烈度Ⅶ度，抗震設(shè)防措施等級Ⅷ度。“這也是洪鶴大橋設(shè)計的另一個亮點，即串聯(lián)式斜拉橋在發(fā)生地震的過程中，要確保兩橋交接處不出現(xiàn)‘頭碰頭’的現(xiàn)象。因此，通過在交接墩和輔助墩頂設(shè)置橫橋向鋼阻尼器，解決了軟土場地上雙座串聯(lián)大跨度斜拉橋橫橋向減隔震問題。”

由于主橋下面有兩條主航道，將出現(xiàn)船舶撞上橋墩的現(xiàn)象，就像道路上車輛發(fā)生交通事故一樣，是不可避免的。為此，在橋墩防撞方面，首先是要確保樁基抵達(dá)持力層，其次是洪鶴大橋橋墩采用超高性能混凝土防船撞設(shè)施，“橋墩采用超高性能混凝土防船撞設(shè)施，在國內(nèi)還是首次，此舉可以提高橋墩抗船撞能力，降低船舶的撞擊損害。”

“防腐蝕是海洋環(huán)境下設(shè)計大橋必須考慮的重點項目。”張強說，洪鶴大橋工程全線均為橋梁，其中主橋為串聯(lián)式疊合梁斜拉橋，通過增加鋼筋凈保護(hù)層厚度、橋塔表面涂裝、環(huán)氧鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)冷噴鋅防腐涂裝、鋼絞線斜拉索等措施，增強橋梁各構(gòu)件的耐久性，保證橋梁使用壽命100年。

“這是一個百年工程，只要保養(yǎng)好，使用120年乃至150年都沒問題。”站在主橋下的檢修平臺上，仔細(xì)查看完多處橋面板及鋼梁后的張強信心百倍。

橋塔造型寓意“滴水藏海”

“橋梁設(shè)計，除了考慮功能、安全、經(jīng)濟(jì)等因素外，還要考慮橋梁的景觀設(shè)計。”承擔(dān)了國內(nèi)外多座大型橋梁設(shè)計的張強，關(guān)于橋梁的設(shè)計有著自己獨特的見解。

索塔類型的橋梁，按材料可分為混凝土塔和鋼塔兩類，鋼塔具有施工速度快、結(jié)構(gòu)自重輕、抗震性能好等優(yōu)點，混凝土塔則在經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)勢明顯。

“本橋的索塔，我們推薦采用經(jīng)濟(jì)性較好的混凝土塔方案。”據(jù)張強介紹，斜拉橋的塔型是橋梁整體景觀的靈魂，是橋梁景觀設(shè)計的重中之重。因此，在本橋的斜拉橋方案比較中，重點對橋塔的塔型進(jìn)行了多方案的比選。

洪鶴大橋主跨跨徑為500米，為滿足通航和防洪要求，橋塔塔底承臺順橋向尺寸不宜過大，順橋向A字形或倒Y形均不適宜；從結(jié)構(gòu)受力需要考量，橋塔需具有較大橫向剛度的特性，橫橋向獨柱式塔也不宜采用；因此，洪鶴大橋的塔型應(yīng)該是順橋向為獨柱式、橫橋向為非獨柱式的搭配?；揪邆湓摋l件的塔型主要有雙柱式、門形、梯形、A字形、倒Y形、鉆石形、H形及花瓶形。在承接洪鶴大橋的設(shè)計任務(wù)后，大橋的設(shè)計師們根據(jù)城市景觀的要求，結(jié)合國內(nèi)外的橋梁現(xiàn)狀，進(jìn)行了橋塔造型多方案比選。

之后，經(jīng)2015年9月14日塔型方案專家評審會，在征求地方政府和各相關(guān)部門意見后，明確了推薦方案：“滴水藏海”。

本方案橋塔外形介于花瓶型與鉆石型之間，全塔秀氣別致，外觀簡潔，線條剛?cè)峤Y(jié)合，體現(xiàn)了建筑的利落感。

橋塔造型整體如同水滴，塔型上部與下部的曲線造型相互呼應(yīng)，塔頂部分向內(nèi)收薄，使整個橋塔層次豐富，簡潔的外形中又富有變化。獨特的橋塔外輪廓，挺拔有力，具有獨特韻味。

四塔并立于湛藍(lán)水面之上，如同四滴純凈之水匯入江河，隱喻“滴水藏海”的景觀主題。“這樣的設(shè)計理念，亦是一種生態(tài)設(shè)計，也展示了珠海南方濱海城市的地域特色。”張強說。

來源：珠海特區(qū)報

采寫：記者陳新年