采用<<便航式跨海浮橋>>方案之(三)

摘要：我國瓊州海峽水的深度較大，采用橋梁和隧道方案的困難都很大，<<便航式跨海浮橋>>是一種簡便、實用和經濟的解決方案。本文對通航、主航道橋、浮橋、銜接橋和付航道橋的結構原理、365JT設計、防護和365JT施工等問題，提出初步的方案探討。

關鍵詞：通航 主航道橋 浮橋 銜接橋 付航道橋

在<<便航式跨海浮橋>>方案(一)和(二)的基礎上，采用將南、北航道都設成主航道，中間仍然采用浮橋，也是可行的方案。雖然大跨徑懸索橋的海中錨碇困難較大，其造價也較高，但是仍然是較好的方案。南、北航道都可隨意通航，對航行很方便，容易為各方面所接受，也具有重要意義。地圖上所標示的航道位置是偏向北岸，隨著海南島經濟的快速發展，對航道的要求也會提高，也有必要在南岸設主航道。海峽中部的海水深度大，采用浮橋方案也顯得合理，對航行沒有影響。在兩岸近海選擇適當的位置，以利于大跨徑懸索橋的海中錨碇設置，中間浮橋和引橋可以設計成曲線形式，處理上是很靈活的。

本文對橋梁與浮橋的組合形式進行研討，作為<<便航式跨海浮橋>>的比較方案。它也充分發揮了跨海浮橋的優越性，工程投資總額較小，能夠及早解決跨越海峽的公路365JT交通困難。以瓊州海峽的<<便航式跨海浮橋>>方案為例，對航道、橋梁、浮橋、銜接橋的設計、預制、浮運、安裝和防護問題，提出初步的方案作探討。

一、航道

1、重要性

瓊州海峽是我國的內海，也是重要的海上交通要道，需要作詳細的調查研究，要經過海運、海事、魚業、海軍、石油、國土、環保等多方面的協商，經過國家主管部門確定，才能定出合理的航道標準，航道將是跨徑1500米以上的懸索橋。

2、方式

瓊州海峽采用<<便航式跨海浮橋>>方案，航道的位置按通航需要、地形、地質條件和施工方案來確定。海峽的特點是寬達20公里，兩岸水深度較淺，中部水在120~150米左右，平均水深50米，最大浪高3.3米，潮位差3.6米。海峽兩岸分屬廣東和海南省，為方便通航和管理，在兩岸各設3980米橋梁作航道，中間深水段設12040米浮橋。采用橋梁、浮橋和橋梁的組合形式，能夠充分利用地形條件，方便施工和通航，較為現實合理。通常船舶的航行規律是靠近海岸，岸上的目標便于導引航向。

3、要求

主航道上橋梁的航道深度，應由船舶的吃水深度來定，要滿足最大船舶和特殊要求的需要。30萬噸的超級油輪，吃水深度22.2米。考慮到將來的發展需要，預留一定的安全余地，航道深度以低潮位為準，采用最小的水深度24米。航道的寬度按1500米考慮，可滿足通航需要。

4、管理

航道需要設置航道的管理機構，航道的設置情況和航行管理規定應公告，并設無線電臺引導，必備應急救援設施。航道應設置燈塔和通航標志，標明浮橋的禁航位置。尤其要重視夜航問題，以免發生航行事故。

二、浮橋

1、特點

浮橋利用浮力原理，是科學和經濟實用的。只要解決了通航問題，浮橋作為解決跨越深海困難，無疑是好的方案。浮橋是以船作橋，采用的是船舶原理和365JT技術。浮橋要求船舶長、寬度和體積很大，排水量達萬噸以上，可獲得很大的穩定性和減少相互連接。浮橋的橋面寬度擬采用雙向6車道(0.5+16+2+16+0.5=35米)的標準，以免發生車道堵塞影響行車。浮船的長度定為150米，以減少伸縮縫，利于行車安全。浮橋的橋面采用整體現澆鋼筋砼板，面層為瀝青砼。橋面板即為浮船的甲板，它與船體桁架結合成為整體受力，結構的整體剛度大，自重很大，活載比例較小，集中力能夠雙向分散傳布至船體，故變形很小。

2、風浪

瓊州海峽受臺風的影響嚴重，瞬間最大風力12級，8級大風全年僅有6天時間，10級大風全年僅2天時間。臺風的破壞力量很大，是嚴重的自然災害，無法抗拒，只能防避。臺風到來時，需要封閉交通。風力對浮橋的影響，可設樁基或拋錨作定位和平衡穩定。錨拉鏈條長度受潮位變化的影響，在船上設置的轉向定滑輪和吊重作自動調整。浮船的高度為4.5米，吃水深度2.2米，波浪最大高度達3.3米，橋面墻式護欄高度加高為1.6米，既為防波浪，也保證行車的絕對安全。浮船的兩側作成流線型，起到破浪和預防的消能作用。波浪的能量大，破壞的作用大，是浮橋問題的關鍵。故對浮船兩側作加強處理，保證有足夠大的抗變形剛度。并設置鋼筋砼園形錐體，以削弱波浪的破壞能量，作為防護措施。

3、結構

作浮橋的浮船有其特點，船艙空間無使用要求，可自由設置縱、橫向加勁桁架。鋼筋砼橋面板的長、寬度都大，適宜設置縱、橫向加勁桁架來支承荷載和分散傳至船體，減小船體變形。加勁桁架的弦桿與橋面板和船體相結合，形成復合鋼管砼結構，成為雙向的板桁結構，整體的剛度很大。浮船起囤船作用，加勁桁架起倒船舶龍骨作用。加勁桁架采用復合鋼管砼，結構的整體剛度大，加工焊接簡便，腹桿采用鋼絲網水泥砂漿作長效防護。浮船受車輛和風浪的作用，總縱向彎曲和橫向彎、扭變形較大，內力組合情況復雜。在縱向加勁桁架弦桿內加設預應力鋼絞線束，形成預應力復合鋼管砼桁架。整個船體成為預應力結構，縱、橫向的抗彎、扭剛度加大，可保證穩定與和安全。

浮船的關鍵是防護，船體鋼板和加勁肋型鋼適宜采用低合金的船用鋼板，具有較強的防腐能力，鋼板必須預留耐腐蝕的厚度。為加強船體鋼板的防護，外表面焊接錨固鋼筋，采用

8厘米厚度的鋼筋網和鋼絲網噴射砼，再用水泥砂漿抹光，形成復合鋼板砼結構。可增強船體鋼板的抗變形剛度，使鋼板厚度經濟合理。浮船劃分為幾大密閉隔倉，以備局部檢修和應急保險。船艙內空氣不流動，內壁鋼材腐蝕不嚴重，可采用環氧瀝青漆防護。亦可采用鋼筋網和鋼絲網噴射砼，實現浮船的長效防護。鋼絲網水泥砂漿的防裂性能好，水泥船的成功應用即先例，是鋼鐵銹蝕防護的簡便和實用措施。

4、預制

浮船體形很大，可以在船臺上建造船體，作好防護處理以后下水，再作橋面甲板。也可以采用干船塢進行預制，干船塢也作為浮橋的永久維修設施，可以備萬一再造新船和對浮橋進行維修更換。干船塢本身就是一個大型造船廠，可作為一個造船企業來生產經營，并回收建設船塢的投資。亦可在廣州新建的龍穴島30萬噸干船塢預制。

5、連接

浮船采用鉸連和橡膠減震連接，以適應浮船的浮動變形需要。結合考慮到浮船維修的可能性，采用拉、壓和減震組合的啞鈴形球餃連接，連接裝置構造簡單、安全可靠、經久耐用和裝拆更換方便。橋面采用標準的異型型鋼伸縮縫，可以保證行車的舒適。

6、照明

浮橋應設路燈照明，以改善行車條件，保證行車的安全，也是浮橋的明顯標志，以免船舶夜間誤航和撞橋事故發生。

三、銜接橋梁

因浮橋的高度隨潮位而便化，故必須設置銜接橋梁，以適應坡度變化的需要，改善行車的條件。潮位變化高度達3.6米，應設置80米跨徑單孔橋梁，采用復合鋼管砼系桿拱較好。它的跨徑很大，抗風穩定性好，預制加工方便，便于浮運安裝和架設施工，外形也美觀，無防護的麻煩。銜接橋由浮橋端部浮船支承，即特制設有100米縱坡和能夠支承3200噸重的浮船，浮船加大吃水深度，加勁桁架作特別加強。浮船能夠自動的適應潮位變化，實現縱坡的變化調節。

四、主航道橋梁

1、橋梁型式

⑴ 主通航孔橋

主通航孔橋梁的設置位置，在滿足航道要求以后，應該盡量靠近岸邊，以便將水中的錨碇設在較淺的海中，可減小施工難度。主通航孔橋梁的跨徑為1500米，只適合采用懸索橋方案，邊孔的跨徑適合采用400米。為了減小錨碇的難度和體積，懸索橋采用斜張橋與懸索橋相組合的形式，以減小懸索拉力。即兩邊400米為各自平衡的斜張橋，跨中700米為懸索承載的懸索橋。懸索橋留一段空載索段的形式，筆者在西藏達孜大橋上已采用過，實踐證明可行。斜張橋自身平衡承擔了800米橋長重量，懸索橋只負擔700米橋長重量，懸索內力和錨碇的重量都可減小一倍。懸索橋橋面長度700米，懸索的跨徑是1500米，內力作功的路程長，懸索的材料不能節省，斜張橋部分需要另用材料。這樣實現1500米的特大跨徑，施工的技術難度較小，尤其是減小海中的基礎施工困難。

⑵ 付通航孔橋

付通航孔橋梁采用400米橋長，以便與通航孔部分400米的懸臂長度相平衡，再加設錨墩作平衡穩定，施工較方便。

1、加勁桁架

加勁桁架梁采用鋼桁架，桁架的高度大，抗彎剛度很大。斜張橋的斜拉索和吊桿便于采用比較大的間距，可以減少斜拉索和吊桿的聯接件數量。更便于通航孔斜張橋與懸索橋相互銜接段的變形協調。鋼桁架梁的通風效果較好，抗風穩定性好。現代的栓焊鋼桁架梁形體簡潔美觀，養護比較方便，使用經驗成熟。斜張橋區段加勁桁架的弦桿也很適合采用鋼管砼，而腹桿采用鋼管，懸索橋區段采用鋼管結構。這種管式桁架桿件便于采用鋼絲網水泥砂漿，實現長效防護。

2、橫梁桁架

橫梁支承間距大，適合采用高度大的鋼桁架，桁架剛度大，能夠滿足承受重大活載的需要。橫梁桁架變形小，能夠提高正交異性板鋼橋面的剛度，有利于橋面鋼板與瀝青砼的結合，保證瀝青砼橋面的使用壽命。橫梁桁架上弦桿采用復合鋼管砼，腹桿采用鋼管結構，可在下弦桿鋼管內布設無粘結預應力筋。并采用鋼絲網水泥砂漿，實現長效防護。

3、橋面板

采用倒梯形空腹肋的正交異性鋼橋面板，適當加大橋面鋼板的厚度和剛度，以保證瀝青砼橋面的結合，提高瀝青砼橋面的使用壽命。倒梯形空腹肋底板之間采用鋼板焊接封閉，形成閉合箱形，底板外采用鋼絲網水泥砂漿作長效防護。橋面板應與加勁梁桁架上弦桿相結合受力，形成板桁結構，以滿足平衡斜拉索的巨大壓力。斜張橋區段的橋面板按軸壓力需要，可在邊側8米變寬采用橋面板灌注砼，以增強抗壓能力。

4、風構

橋面板起到了上部水平風構的作用，下部水平風構采用型鋼或鋼管結構，也采用鋼絲網水泥砂漿作長效防護。

5、塔架

主航道橋的跨徑很大，又為斜張橋和懸索橋的組合形式，塔架具有斜張橋彎矩大的特點。塔架高度達300米，施工的難度很大。采用復合鋼管砼塔架，鋼管和鋼管砼作為勁性骨架使用，使高塔架的施工較方便。復合鋼管砼具有鋼和砼兩種材料的特點，強度較高，韌性很好，抗震性好，安全可靠。將鋼管砼的鋼管緊箍力作用作分離計算以后，復合鋼管砼的計算已能采用組合疊加方法解決，實際是一種特殊形式的鋼骨砼，利用勁性骨架作高塔的升模施工很方便。斜拉索和懸索平面布置呈外張形式，對橋面橫向穩定有利。塔架順橋方向的立面形式為復式“A”字形剛架，柱底部為分離矩形截面，柱中部為分離“凸” 形截面 ，柱頂部為箱形。采用在水平的復合鋼管砼桿件內加預應力，以平衡兩邊斜拉索的水平分力。剛架的復合鋼管砼水平橫撐僅設中部，以便斜拉索張拉錨固。塔架橫橋方向立面的形式為矩形剛架或桁架，橫向連接都設在柱兩側，能滿足橫向抗風穩當需要，采用復合鋼管砼和鋼管砼骨架施工都較方便。