1.概況
下白石大橋位于福建省寧德市下白石鎮(zhèn)，是國(guó)道主干線同江（黑龍江）至三亞（海南）高速公路福建省境內(nèi)福寧高速公路上的一座特大型橋梁。橋梁全長(zhǎng)999.6m，主橋長(zhǎng)810m，為四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(圖1)。
圖1 下白石大橋全景
下白石大橋跨越賽江賽歧至下白石河段，橋位處河面寬約750m，水深15～32m，斷面平均流速2.44 m/s,斷面最大流速3.42 m/s，最大沖刷深度20.88米，橋位處河道受潮汐、徑流共同作用，潮汐占主導(dǎo)地位，最大潮差8.38m，最小潮差1.94m，平均潮差5.35m。該河段航道為國(guó)家Ⅲ級(jí)航道同時(shí)通航1000噸級(jí)海輪。覆蓋層為砂與卵石，厚約23～45m，基巖為微風(fēng)化凝灰熔巖。橋址所在地區(qū)屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，具有四季分明、氣候溫暖、多雨，無(wú)霜期長(zhǎng)，臺(tái)風(fēng)頻繁等特點(diǎn)。多年平均氣溫19℃，極端最高氣溫39.4℃，設(shè)計(jì)最大風(fēng)速40m/s。
主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1) 橋 梁 總 寬：24.5m，雙向四車道，分兩幅獨(dú)立大橋，每幅橋?qū)?2m，兩橋橋面間距0.5m；
2) 計(jì)算行車速度：80 km/h；
3) 荷 載 等 級(jí)： 汽車－超20級(jí)，掛車－120；
4) 風(fēng) 荷 載： 設(shè)計(jì)最大風(fēng)速40 m/s；
5) 地 震 烈 度： 地震基本烈度6度；
6) 通 航 凈 空：最高通航水位以上29m，凈寬不小于200m；
7) 設(shè)計(jì)洪水頻率： 1/300；
8) 船舶撞擊力：橫橋向：13400kN；順橋向：6700kN；
2.主橋結(jié)構(gòu)
全橋橋跨布置為4×45+（145+2×260+145）m，其中主橋?yàn)?45+2×260+145m四跨連續(xù)剛構(gòu)橋，引橋?yàn)?×45米四跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋（圖2）。
主橋位于平曲線上從起點(diǎn)到7號(hào)墩處位于緩和曲線段上，從7號(hào)墩到終點(diǎn)位于半徑R＝4000m的圓曲線段上。
圖2 橋梁總體布置圖(單位：m)
(1)梁
主橋橋面總寬24.50m，分兩幅，僅在主橋主墩處將兩幅橋主梁用四道橫梁連接起來(lái)。每幅橋主梁采用單箱單室斷面(圖3)，箱梁頂板寬12.00m，底板寬6.00m，箱梁頂面設(shè)單向橫坡。箱梁根部梁高為14.00m，跨中以及現(xiàn)澆段梁高均為4.20m。主橋箱梁梁高按1.6次拋物線變化。墩頂0號(hào)梁段長(zhǎng)14.00m，三個(gè)“T構(gòu)”的懸臂各分為29對(duì)梁段，節(jié)段長(zhǎng)3～5m，累計(jì)懸臂總長(zhǎng)123.25m，懸臂澆筑梁段最大控制重量約為2252kN，兩個(gè)邊跨現(xiàn)澆梁段各長(zhǎng)13.52m。箱梁底板根部厚為140cm，跨中為30cm，邊跨現(xiàn)澆梁段13.52m范圍內(nèi)由30cm變?yōu)?0cm，按直線變化。腹板厚度在0號(hào)梁段的隔板范圍內(nèi)為70cm，各梁段為60～40cm，邊跨現(xiàn)澆段13.52m范圍內(nèi)由40cm變?yōu)?20cm，按直線變化。每幅橋墩頂箱梁內(nèi)設(shè)柔性橫隔板4道，梁端各設(shè)橫隔板一道。
圖3 箱梁橫斷面(單位：cm)
(2)預(yù)應(yīng)力
主橋箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置了頂板束、墩頂下彎束、中跨底板束、邊跨底板束、邊跨頂板束以及預(yù)備束和臨時(shí)束。其中頂板束和墩頂下彎束隨施工階段張拉錨固。其余鋼束待主橋箱梁合攏后分段張拉錨固。頂板鋼束最長(zhǎng)達(dá)260m。
主橋箱梁橫向預(yù)應(yīng)力沿橋縱向每一米設(shè)置一道，鋼束采用BM15－3扁錨體系，一端單根張拉方式，張拉噸位為195 kN，預(yù)應(yīng)力錨具張拉端與錨固端交錯(cuò)布置。
主橋箱梁豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為32mm的高強(qiáng)度精軋螺紋粗鋼筋，屈服強(qiáng)度為1080MPa。設(shè)計(jì)張拉噸位為782kN，采用梁頂一端張拉方式。
(3)下部結(jié)構(gòu)
主墩均采用雙柱式空心薄壁墩身（圖4、圖5），5、6、7號(hào)主墩墩高均為25m左右，墩身斷面外輪廓為矩形，墩身橫橋向?qū)?m，與主梁箱底同寬，順橋向?yàn)?.5m，兩墩柱順橋向間凈距6.5m，每個(gè)空心薄壁墩身順橋向壁厚50cm，橫橋向壁厚80cm，墩身底部高度3m范圍內(nèi)為實(shí)心段。
圖4 主墩構(gòu)造(單位：cm)
圖5 主墩施工
5、6號(hào)主墩位于主河道內(nèi)，采用群樁基礎(chǔ)（圖6），為防止船舶直接撞擊墩身，在承臺(tái)頂設(shè)置了混凝土護(hù)墻，護(hù)墻與墩身間留有一定間隙，護(hù)墻內(nèi)填筑砂礫，起緩沖作用，左右幅橋共設(shè)一座承臺(tái)，橫橋向最寬處為38.70m，縱橋向?qū)?3.0m，承臺(tái)厚6.0m，一個(gè)承臺(tái)的混凝土澆筑體積達(dá)5100m3。采用有底鋼套箱施工，在承臺(tái)底設(shè)置了3m厚度的套箱封底混凝土。 一個(gè)主墩下設(shè)24根直徑3米的鉆孔樁，樁長(zhǎng)50m左右，樁基嵌入微風(fēng)化巖層。
圖6 5、6號(hào)主墩基礎(chǔ)(單位：m)
7號(hào)墩墩身構(gòu)造與5、6號(hào)墩基本一致，但墩底實(shí)心段高度為10.5m。7號(hào)墩處基巖埋藏較淺，強(qiáng)度高，為降低基礎(chǔ)工程量，減少基礎(chǔ)開挖，降低施工難度和費(fèi)用，7號(hào)墩基礎(chǔ)采用新型明挖墻式嵌巖基礎(chǔ)。四個(gè)墩柱各設(shè)一獨(dú)立基礎(chǔ)，不設(shè)承臺(tái)平面尺寸比墩身略大，為3m×6.5m。各采用獨(dú)立的鋼圍堰圍水施工。
?。?）施工
箱梁施工順序按單幅箱梁（上游幅與下游幅）的三個(gè)“T”同步施工。墩頂0號(hào)梁段在墩頂預(yù)埋牛腿支承的托架上施工（圖7），豎向分段澆筑。
圖7 0號(hào)梁段施工
1～29號(hào)箱梁在掛籃上對(duì)稱懸臂澆筑（圖8），各懸臂施工梁段一次澆筑完成。
圖8 箱梁懸臂澆筑施工
邊跨現(xiàn)澆段在落地支架上一次連續(xù)澆筑完成。
全橋箱梁合攏由邊至中對(duì)稱進(jìn)行，即先兩邊跨合攏，其次兩中跨合攏。合攏梁段利用合攏吊架施工，設(shè)計(jì)時(shí)考慮一個(gè)合攏段吊架和模板共重約50t。
3.主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
(1) 上部結(jié)構(gòu)輕型化
下白石大橋在減少梁高、減小箱梁高度、腹板和底板厚度等方面都作了有益的嘗試，均比澳大利亞門道橋、虎門大橋要小。
梁高對(duì)比表
箱板厚度對(duì)比表
(2) 梁底線形優(yōu)化
下白石大橋梁底曲線采用1.6次拋物線，不僅改善了L/4～L/8梁段梁底受力狀況，而且整個(gè)主梁的受力都處于一個(gè)良好的狀態(tài)。
(3) 預(yù)應(yīng)力鋼束精細(xì)布置
在本橋設(shè)計(jì)中，對(duì)鋼絞線的布局進(jìn)行了反復(fù)調(diào)整，力爭(zhēng)使其線形流暢、位置均衡，將鋼絞線設(shè)置在最有利的部位，提高了預(yù)應(yīng)力效率，節(jié)約了鋼材，本橋在80%的梁段均未設(shè)置下彎束，使得腹板高度的90%范圍內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力管道，從而給腹板混凝土的澆注帶來(lái)極大的方便，而在0#塊兩側(cè)的8個(gè)梁段內(nèi)設(shè)置了下彎束，這對(duì)于抵抗根部范圍的主拉應(yīng)力，提高橋梁耐久性是很重要的。
(4) 7號(hào)墩采用新型墻式嵌巖基礎(chǔ)
7號(hào)墩基巖埋藏較淺，初步設(shè)計(jì)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，基巖開挖量大，施工難度高。為減少基坑開挖量，提出了墻式嵌巖基礎(chǔ)方案，不設(shè)承臺(tái)可使基巖開挖量減少為原設(shè)計(jì)的11%，工程數(shù)量?jī)H為原設(shè)計(jì)的13%，造價(jià)低廉、施工方便。
(5) 主梁采用C60高強(qiáng)混凝土
以減輕自重，達(dá)到減少材料用量，提高經(jīng)濟(jì)性的目的。
(6) 新材料、新工藝的推廣應(yīng)用
A.塑料波紋管及真空輔助壓漿工藝
本橋縱、豎向預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管，孔道摩阻系數(shù)和孔道偏差系數(shù)較小的提高了預(yù)應(yīng)力效率，減小了鋼絞線用量，同時(shí)，縱向管道采用了真空輔助壓漿技術(shù)，保證了管道漿體的飽滿、密實(shí)，提高了鋼絞線的防銹腐能力。
B. 環(huán)氧涂層鋼筋的使用
本橋處于海洋性環(huán)境中，為了確保主墩安全，增強(qiáng)主墩的耐久性，主墩墩身主筋采用環(huán)氧涂層鋼筋。
C. 高強(qiáng)豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋
采用二次復(fù)拉工藝，使豎向預(yù)應(yīng)力得到可靠保證。
4.有關(guān)資料
橋名：福建寧德福寧高速公路下白石大橋
橋型：大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋
跨徑：145+2×260+145m
設(shè)計(jì)單位：中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院
?。═he First Highway Survey & Design Institute of China）
施工單位：湖南省公路橋梁建設(shè)總公司
混凝土用量：全橋 81402 m3；主橋 68815 m3
鋼材用量：全橋 12214 t；主橋 10791 t
造價(jià)：2.017億元
建成日期：2003年3月
