1概況
虎門大橋位于廣州東南約42km的珠江出海口附近，是廣深珠高速公路網(wǎng)的重要組成部分，為連接深圳、珠海兩個(gè)經(jīng)濟(jì)特區(qū)，溝通港澳及珠江三角洲地區(qū)的重要交通樞紐。虎門大橋坐落于百年前的鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)古戰(zhàn)場(chǎng)遺址，其建成具有經(jīng)濟(jì)、政治的深遠(yuǎn)意義。
虎門大橋工程包括主航道橋、輔航道橋及東、中、西引橋，全長3636m。其中主航道橋?yàn)榭鐝?88m鋼箱梁懸索橋（圖1），輔航道橋主橋?yàn)榭鐝?70m的預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋。
圖1 廣東虎門大橋全景
大橋東起東莞虎門鎮(zhèn)的威遠(yuǎn)山，西至番禺南沙鎮(zhèn)的南北臺(tái)，橋位處河道順直。江面寬約3.3km，上橫檔島、下橫檔島將江面分成兩個(gè)自然水道，東側(cè)“虎門水道”為主航道，西側(cè)“蒲州水道”為輔航道。主航道水深約30m，輔航道水深一般為6~10m，深槽15m。主航道江底除巖石暗礁外，沉積有砂巖、卵石，主航道橋東塔以東基巖為粉砂巖和石英砂巖，以西為中細(xì)粒黑云母花崗巖。橋位區(qū)域?qū)贌釒ШＱ笮詺夂颍昶骄鶜鉁貫?2.2℃，年平均降雨量為1669mm，夏季受臺(tái)風(fēng)影響。
該橋?yàn)殡p向6車道高速公路特大橋，設(shè)計(jì)行車速度120km/h。橋位處20m高百年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速值50.2m/s，橋面設(shè)計(jì)風(fēng)速61m/s。地震烈度6度按七度設(shè)防。主航道橋橋下凈高300m×60m， 通航50000t級(jí)海輪；輔航道通航凈空160m×40m，船舶撞擊荷載：順?biāo)鞣较?0000KN，橫水流方向15000KN。
2 主航道橋
為保證虎門黃金水道的良好通航條件，在施工及運(yùn)營期間不影響通航, 采取了一跨過江的懸索橋方案，索塔及錨碇位于岸上或淺水區(qū)，避免了深水大基礎(chǔ)、減小了基礎(chǔ)施工難度，縮短了工期、降低了工程造價(jià)。
1）主橋結(jié)構(gòu)
主航道橋?yàn)橹鲝?88m的單跨雙鉸加勁鋼箱梁懸索橋，跨徑布置為302m+888m+302m，兩邊孔為不對(duì)稱的直背索（圖2）。
圖2 橋型布置圖
(1) 索塔
東西索塔基礎(chǔ)因地質(zhì)情況不同，設(shè)計(jì)成兩種不同的型式。東索塔基礎(chǔ)位于巖性較差的斷層影響帶附近，采用分離式群樁基礎(chǔ)，每塔柱下為16根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，樁長33m；西索塔基礎(chǔ)位于微弱風(fēng)化花崗巖上，上游為平面尺寸12m×16m的擴(kuò)大基礎(chǔ)，下游為12根直徑2.0m的鉆孔灌注樁
塔身為門式框架結(jié)構(gòu)，由兩塔柱和三道橫系梁組成，塔高（自承臺(tái)頂面起）147.55m（自橋面起算為89.66m）。塔柱為鋼筋混凝土空心薄壁結(jié)構(gòu)，塔柱頂平面尺寸5.6m×5.6m，底平面尺寸為5.6m×8.5m。塔柱壁厚以上、中、下橫梁為界分別為0.6、0.75、0.85m，并于橫梁處局部加厚。橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土空心薄壁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力束布置在腹板內(nèi)錨于塔壁柱外側(cè)（圖3、4）。
(2) 錨碇
東、西錨碇均為重力式。
東錨碇外巖體為破碎的為泥質(zhì)粉砂巖，采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，開挖深度最大達(dá)52.8m，采取了砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索并結(jié)合掛網(wǎng)噴漿方法進(jìn)行支護(hù)。
圖3 索塔
圖4 索塔塔柱施工
西錨碇位于與上橫檔島連成一體的人工砂島上，弱風(fēng)化花崗巖，巖面起伏不平，采用地下連續(xù)墻方法施工的圓形擴(kuò)大基礎(chǔ)。地下連續(xù)墻為圓形結(jié)構(gòu)直徑61m，墻厚80cm，平均深度14m，嵌入弱風(fēng)化巖不少于1.0m，連續(xù)墻內(nèi)部為C20混凝土填芯。錨體后部懸出地下連續(xù)墻部分，在其墻外側(cè)的上、下游各設(shè)置一角狀支承承臺(tái)，其下設(shè)三根直徑1.2m的鉆孔灌注樁，形成組合基礎(chǔ)形式。連續(xù)墻內(nèi)混凝土分層灌注，（層厚1.2m～1.5m）， 每層分八塊，層、塊接縫錯(cuò)開（圖5）。
圖5 西錨碇地連墻施工
表1 錨碇總體設(shè)計(jì)參數(shù)
東錨碇共澆筑混凝土4.4萬方，設(shè)計(jì)控制主纜拉力為2×172 600kN；西錨碇共澆筑混凝土7.5萬方，設(shè)計(jì)控制主纜拉力為2×174 400kN。錨固系統(tǒng)采用型鋼支架錨固系統(tǒng)，主纜拉力由錨碇鋼框架傳遞到混凝土錨體，錨碇鋼框架由錨桿、錨梁及錨桿支架組成。
圖6 錨碇鋼框架施工
(3)主纜和吊索
主纜采用預(yù)制平行索股制作、架設(shè)，每根主纜由110束索股組成，每束有127根直徑5.2mm的平行鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，索股平均長度為1643m，預(yù)制索股兩端采用鋅、銅合金灌注的熱鑄錨。
圖7 索股架設(shè)
圖8 緊纜
主纜主跨垂度84.571m，垂跨比為1/10.5，主纜直徑687.2mm，孔隙率20%。索股平均長度為1634m，全橋共用鍍鋅高強(qiáng)鋼絲7638t，80％的索股在現(xiàn)場(chǎng)制作，然后直接牽引上橋架設(shè)。主纜在用緊纜機(jī)擠壓成形并有高碳扁鋼雙箍扎緊主纜，完成索夾安裝、懸掛吊索、架設(shè)主梁及橋面鋪裝后進(jìn)行主纜纏絲。主纜纏繞鋼絲為鍍鋅軟質(zhì)低碳鋼絲。主纜索股以前錨方式直接與型鋼拉桿錨固，用鋼墊板微調(diào)長度。
吊索為平行豎直布置，吊點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)間距為12.0m。每個(gè)吊點(diǎn)由四根直徑52mm的優(yōu)質(zhì)金屬芯鍍鋅圓股鋼絲繩組成，吊索兩端為鋅、銅合金熱鑄錨。吊索與主纜的連接采用騎跨式，吊索通過主纜上的索夾槽口騎越主纜，通過鋼加勁梁風(fēng)嘴錨于箱內(nèi)。
圖9 主纜緊纜完成
圖10 索夾、吊索安裝完成
(4)主索鞍、散索鞍、索夾
主索鞍、散索鞍采用鑄焊組合結(jié)構(gòu)，由主（散）索鞍本體、上、下支承板、安裝板（底座）、隔板、拉桿等部件組成。索鞍本體由鞍槽（鋼鑄件）及鞍座（焊接件）組成，減輕吊裝重量，順橋向分成兩個(gè)半塊，安裝就位后用螺栓連接成整體。
索夾為馬鞍形鑄鋼件，每個(gè)索夾由左右兩個(gè)半塊組成，安裝時(shí)以高強(qiáng)螺栓將其聯(lián)成整體，緊固于主纜之上。全橋索夾分為緊靠索鞍的封閉索夾、邊跨主纜索夾及中跨索夾分成（4類）6種類型，以適應(yīng)主纜與吊索之間不同的夾角。
(5)加勁鋼箱梁、支座
加勁梁采用扁平閉口流線型鋼箱梁截面（圖11），箱梁全寬（包括風(fēng)嘴）為35.6m，橋中心處梁高3.012m，橋面設(shè)2%雙向橫坡。橋面板厚12mm，底板與斜腹板的厚度為10mm。鋼箱梁每4m設(shè)一道橫隔板。鋼箱梁共39個(gè)節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)段重約300t，工廠分段制造，工地吊裝焊接。鋼箱梁采用卷揚(yáng)機(jī)、液壓千斤頂提升式跨纜吊機(jī)吊裝（圖12），節(jié)段之間采用全斷面焊接連接。
梁端設(shè)置滾動(dòng)式豎向支座及橫向抗風(fēng)支座，以分別承受梁端豎向反力和水平反力。伸縮縫順橋向的縱向伸縮量達(dá)1500mm。
圖11 加勁鋼箱梁
圖12 鋼箱梁吊裝
2） 主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
虎門大橋是中國橋梁發(fā)展的標(biāo)志性工程之一，設(shè)計(jì)布局、結(jié)構(gòu)造型、計(jì)算程序開發(fā)等為我國修建大跨徑橋梁積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，屹立在威遠(yuǎn)炮臺(tái)旁的虎門大橋在香港回歸前夜建成通車，為中華民族獻(xiàn)上了一份厚禮，具有重要的歷史和社會(huì)意義。該工程的主要新技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)為：
⑴大橋工程所處的建設(shè)環(huán)境和條件極為復(fù)雜，設(shè)計(jì)者選定了技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、與景觀協(xié)調(diào)、對(duì)文物影響最小，又能反映我國改革開放新面貌的設(shè)計(jì)布局和結(jié)構(gòu)造型；
?、仆ㄟ^大尺度的氣彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)施工與成橋后的抗風(fēng)性能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)，提出了箱梁拼裝過程中安全渡臺(tái)風(fēng)的技術(shù)措施，保證了大橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性；
?、窃趪鴥?nèi)率先設(shè)計(jì)采用氣動(dòng)性能優(yōu)越的扁平流線型鋼箱梁及箱梁節(jié)段間全焊連接的結(jié)構(gòu)形式，并解決了在箱梁吊裝情況下焊縫間隙調(diào)整工藝和焊接技術(shù)；
?、仁状卧趪鴥?nèi)成功地設(shè)計(jì)、制作、架設(shè)了每股127絲的大型預(yù)制索股及大型鑄焊組合型主、散索鞍；
⑸首次在我國橋梁基礎(chǔ)中采用地下連續(xù)墻施工技術(shù)，解決了錨碇基礎(chǔ)巖面嚴(yán)重不平的技術(shù)難題；
?、书_發(fā)了一套結(jié)構(gòu)分析程序，通過試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，建立了系統(tǒng)而完整的懸索橋上部構(gòu)造施工監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)；
?、搜兄瞥龈咚降膽宜鳂?，大型鋼箱梁吊裝的液壓千斤頂提升式跨纜吊機(jī)和緊纜機(jī)等施工專用設(shè)備。
虎門大橋曾先后榮獲全國第九屆優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，交通部優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)、交通部公路工程優(yōu)質(zhì)工程一等獎(jiǎng)、交通部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)、第二屆詹天佑土木工程大獎(jiǎng)。
3） 相關(guān)資料
建設(shè)單位：廣深珠高速公路虎門大橋有限公司
設(shè)計(jì)單位：中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司（原交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院）
施工單位：廣東省長大公路工程有限公司
混凝土用量：848 272.5m3
鋼材用量：111 087.9t
造 價(jià)：29.4億元
建成日期：1997年6月9日
