1.概況
廣東佛山平勝大橋是和順至北滘公路主干線(佛山快速環(huán)線) 跨越平洲水道的特大橋梁工程，大橋全長2248m（圖1）。
該橋主橋為自錨式懸索橋，雙向10車道，橫橋向為兩幅，每幅寬26.1m，兩幅橋間距3.8m，橋兩側(cè)人行道寬2.5m，全橋?qū)?6m。設(shè)計車輛荷載：汽車-超20級，掛車-120；城市A級驗算；人群荷載3.5kN/m2 。通航凈空150m×18m，按II級航道要求。地震基本功烈度7度，50年10%超載概率峰值加速度0.113g，反應(yīng)譜特征周期3.475；100年2%超越概率峰值加速度0.240g，反應(yīng)譜特征周期4.53s。年最低月平均氣溫13℃，最高月平均氣溫28.8℃?；撅L(fēng)速V10=29.9m/s。
圖1 佛山平勝大橋全景
2．主橋結(jié)構(gòu)
(1)總體設(shè)計
平勝大橋主橋跨度布置為39.64m+5x40m+30m（預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁及錨跨）+350m（鋼加勁梁）+30m+29.60m（錨跨），全長680.20m。主橋采用獨塔單跨四索面自錨式懸索橋，實現(xiàn)了三柱式獨塔、分離雙主梁、四索面支撐、混合加勁梁創(chuàng)新設(shè)計，有效降低了自錨式懸索橋施工難度、節(jié)省投資，做到景觀藝術(shù)與結(jié)構(gòu)的完美融合。
圖2 大橋總體布置
(2)主纜
主纜由4跨組成，分錨跨、邊跨（預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁）、主跨（鋼箱加勁梁）、錨跨。主跨理論跨徑350m，邊跨理論跨徑224m。通過主纜錨固處水平軸向壓力和豎直上拔力的參數(shù)分析及優(yōu)化后，主纜矢跨比定為1/12.5。
(3)索塔
索塔采用三柱門式塔柱，塔柱自承臺以上高138.87m，設(shè)上、下兩道橫梁，塔柱均為箱型結(jié)構(gòu)。三塔柱中心間距為2×26.75m。上橫梁頂、底均設(shè)置裝飾墻，橋塔頂部裝飾墻橫橋向采用圓弧過渡構(gòu)成佛山市的“山”字造型（圖3）。左、右兩邊塔柱橫向等寬4.5m，橋塔底部由4.5m變?yōu)?.5m；順橋向由塔頂6.0m漸變?yōu)?.0m。中塔柱橫向等寬6.0m，順橋向?qū)挾扔伤?.0m漸變?yōu)?.0m。索塔位于陸上，基礎(chǔ)采用21根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，沖擊鉆機成孔。下塔柱及橫梁采用支架澆筑，上塔柱采用爬模施工。
圖3 索塔
(4)加勁梁
加勁梁采用混合梁。主跨采用單箱三室全焊鋼加勁梁，正交異性板結(jié)構(gòu)（圖4）。梁高3.50m，頂板厚16mm～20mm，底板厚14mm～20mm，腹板厚16mm，頂、底板U形加勁肋厚10mm。橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距3.0m，鋼箱梁節(jié)段重170t-205t，總共約12000t。板厚除鋼-混結(jié)合段、吊索處橫隔為12mm外，余均為10mm。縱隔板為實體式構(gòu)造，板厚16mm，板式加勁。
圖4 加勁梁（單位：cm）
邊跨采用C50混凝土加勁梁，外形與主跨鋼加勁梁一致，單幅采用單箱三室（圖4），梁高3.50m，頂板寬23.25m，底板寬13.70m，腹板厚45cm，頂?shù)装搴駷?6cm。為加強與鋼箱梁的連接，在距橋塔中心線10m長范圍內(nèi)頂?shù)装寮雍裰?0cm。
(5)鋼-混凝土結(jié)合段
鋼-混凝土結(jié)合段的結(jié)合面設(shè)在主跨距M8和M9號墩中心線各2.50m處（圖5）。過渡段鋼箱梁采用U肋上П型加勁的方式，長3.75m；頂、底板厚28mm，縱隔板及外腹板厚16mm；結(jié)合段內(nèi)設(shè)兩道橫隔板，間距1.50m；頂?shù)装搴透拱鍘Ю邨l，都伸入混凝土梁，在肋條上開孔，穿鋼筋形成PBL剪力鍵，通過PBL剪力鍵和混凝土梁連接；鋼梁和混凝土梁間設(shè)60mm厚鋼承壓板，通過剪力釘和縱向預(yù)應(yīng)力與混凝土梁連接。
圖5 鋼-砼結(jié)合段構(gòu)造（單位：mm）
圖6 主纜錨固構(gòu)造（單位：cm）
(6)錨跨
利用兩岸混凝土加勁梁作為錨碇，且稱之為錨跨，錨跨跨徑布置39.64m+40m。為承受強大的水平力和較大的上拔力，主纜錨固處的跨梁高由3.5m漸變至7.5m，再由7.5m漸變至2.0m與引橋順暢連接（圖6）。適應(yīng)主纜錨固所需空間，半幅橋橋?qū)捰?3.25m漸變至29.25m，由此增加的恒載足以抵抗主纜所產(chǎn)生的上拔力，同時加寬的外側(cè)與人行懸梯連接。
(7)纜吊系統(tǒng)（圖7）
主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股逐根架設(shè)（PPWS法）。主纜共4根，每根有48股索股，每股由127φ5.1mm的鍍鋅高強鋼絲組成。索股錨頭采用套筒式熱鑄錨，直接錨固在錨跨上。
圖7 纜吊系統(tǒng)
吊桿共27對，分柔性吊索（25對）、剛性（2對，分上、下節(jié)）兩種。柔性吊索采用73φ5.1mm的鍍鋅高強鋼絲索體外包PE護套；剛性吊桿采用材質(zhì)為40CrNiMoA的鋼棒。柔性吊索的上接頭采用鉸銷接頭，下接頭采用錨頭直接錨固在主梁的錨箱上，吊索采用冷鑄錨并設(shè)置球面錨墊板，以適應(yīng)吊索的變形；剛性吊桿的上節(jié)上、下均采用鉸銷配SFT-3聚乙烯襯套，下節(jié)上端為叉形耳板與上節(jié)連接，下端采用螺母錨固在球面錨墊板上。
主索鞍采用全鑄型結(jié)構(gòu)，分前后兩半；散索套上、下套體均采用全鑄結(jié)構(gòu)，下套體與底座板間設(shè)不銹鋼滑板副以適應(yīng)施工中的滑移和成橋后主纜在活載作用下的微量滑移。
(8)頂推法架設(shè)鋼加勁梁施工
鋼加勁梁采用短線法組拼——多點頂推法架設(shè)工藝（圖8），每次起吊3節(jié)箱梁在平臺上焊接組拼。頂推臨時墩的跨徑布置為30.5m＋2×78m＋45m＋37.5m；因橋軸線與水流交角為68°，橋?qū)掃_56m，為減少施工難度及船舶撞擊風(fēng)險，臨時墩分兩幅呈斜交布置，單幅斜交頂推。
圖8 鋼加勁梁頂推施工布置（單位：cm）
臨時墩最大跨徑為78.0m（航運要求），墩頂單點反力達6950kN，對鋼箱梁的局部受力提出了嚴(yán)峻考驗；在盡量減少一期恒載的前提下，特別對鋼箱梁進行了局部加勁處理，并對滑道設(shè)計進行了重點研究；采取盡量加大滑道尺寸，增加接觸面以減少面荷載，并設(shè)計了能適應(yīng)鋼箱梁允許變形的支點滑道副。
(9)釣索調(diào)索施工
吊索張拉過程中，由于主纜的非線性變形和梁的彈性變形，以及結(jié)構(gòu)體系的改變（點支承逐漸改變?yōu)閼宜髦С校?，梁、塔、纜和吊索力在施工過程中發(fā)生的應(yīng)力重分配，將對最終的結(jié)構(gòu)狀態(tài)產(chǎn)生影響。自錨式懸索橋的巨大纜索拉力全部由主梁承擔(dān)，主梁和橋塔是混凝土結(jié)構(gòu)，在軸力作用下，收縮徐變將造成主梁梁段縮短、橋塔塔頂標(biāo)高降低，從而影響主纜線形、鋼主梁線形和內(nèi)力不可忽視。
調(diào)索的初始狀態(tài)由目標(biāo)狀態(tài)倒拆確定。初始狀態(tài)控制值充分考慮：主梁線形（頂推線形，既是主梁的制作線形），亦是無應(yīng)力線形；主梁考慮軸力作用下的彈性壓縮量和收縮徐變量（和順岸彈性壓縮量為132mm，北滘岸彈性壓縮量為33mm），依此設(shè)置“預(yù)長值”：和順岸139mm，北滘岸101mm，共240mm。塔頂標(biāo)高考慮彈性壓縮和收縮徐變后的“預(yù)高值”為70mm。
3.主要技術(shù)特點和創(chuàng)新點
平勝大橋是世界上首座獨塔單跨自錨式懸索橋，主跨350m、總寬56m居世界第一，鋼箱梁頂推法架設(shè)為國內(nèi)首例。開展的自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)體系、自錨式懸索橋靜力與動力性能、自錨式懸索橋施工關(guān)鍵技術(shù)、鋼---混凝土結(jié)合段關(guān)鍵技術(shù)、自錨式懸索橋鋼加勁梁局部穩(wěn)定、吊桿錨箱、鋼加勁梁架設(shè)頂推技術(shù)研究等多項專題研究，形成了自錨式懸索橋設(shè)計施工成套技術(shù)，積累了豐富經(jīng)驗，對同類型橋梁的設(shè)計、施工具有重要參考價值。
1.提出了一種新的自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)型式，率先設(shè)計并建成了世界第一座獨塔、混合梁、多索面、最大跨度自錨式懸索橋。
2. 首次建立了多跨連續(xù)加勁梁自錨式懸索橋撓度理論方程和解算方法，為力學(xué)特性研究、結(jié)構(gòu)體系參數(shù)優(yōu)化提供了一種新的理論分析手段；提出了結(jié)構(gòu)體系的比擬模型，首次從理論上解釋了其不同于地錨式懸索橋的力學(xué)行為。
3.率先發(fā)現(xiàn)并獲得了串列雙主纜的尾流馳振規(guī)律與最小安全距離、串列雙橋面渦激共振規(guī)律。
4.開發(fā)了一套鋼箱梁頂推施工的自適應(yīng)變形滑道系統(tǒng)；通過對吊索張拉的仿真分析和1：20全橋模型試驗研究，提出了吊索張拉的多點同步連續(xù)調(diào)索法，率先解決了大跨度混合梁自錨式懸索橋體系轉(zhuǎn)換的技術(shù)難題。
5.提出了可考慮多參數(shù)、更精確的PBL剪力連接件極限承載力計算公式和鋼箱梁U肋加勁板件局部屈曲臨界應(yīng)力計算的四邊簡支嵌固系數(shù)法。
4.有關(guān)資料
建設(shè)單位: 佛山市路橋建設(shè)有限公司
設(shè)計單位: 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院
施工單位: 中鐵大橋局集團有限公司、
中鐵寶橋股份有限公司
佛山公路工程有限公司
鋼材用量: 48293噸
混凝土用量：155753m3
造價: 10億
建成日期: 2006年11月
