大连星海湾跨海大桥及大连周边部分桥梁设计介绍

大连市整体地形呈“哑铃型”布局，主城区和新城区的连接通道有限且窄小，这导致大量的过境车流和中心城区内部原本就很繁忙的车流交织在一起，造成交通拥堵。鉴于此种现状，大连市计划建设一个环网结合的路网主框架结构，即在外围形成封闭的环城快速路以解决过境车流问题，同时连同中心城区内部道路建成“七纵七横”为骨架的路网结构。这种环网结合的城市路网格局能够有效地解决现有道路的交通拥堵问题。

图1

星海湾跨海大桥

桥梁整体规划

星海湾跨海大桥是整个环城快速路南环的一部分，也是“七横七纵”的一横。大桥的建设不仅可以有效地解决现有中山西路的交通压力，而且对于大连市整个交通路网的形成也有着非常重要的意义。

星海湾跨海大桥经过星海湾广场的南部海域，由于星海广场是大连市的主要旅游景点，故大桥设计过程中，在保证使用功能及在不大量增加造价的基础上，充分考虑了景观及环保要求。主桥与星海广场相距约1km，并使主桥走向平行于海岸线，这样既保证桥上行车不会对岸上的游客和环境造成干扰，对游人而言大桥距离合适，又能成为一处景观。主桥主跨选择为460m，通航高度30m，满足了游艇及帆船的通行，同时该跨径使桥梁具有一定的规模，能形成良好的景观效果，并没有过分追求大跨径而导致成本的增加。

桥梁规模及结构设计

  星海湾跨海大桥，海上桥梁段长约6公里，荷载标准为公路一级，双向8车道。

主桥大桥采用双层地锚式悬索桥，主桥的主跨为460m，边跨为180m，塔高114.31m。主桥跨中梁底距海面30m。上层桥面宽21m，下层桥面宽17m。加劲梁采用双层钢桁架结构，两端设混凝土重力式锚碇。

图2

锚碇大桥锚碇采用空腹三角形框架结构，改变了实体重力式锚碇外观笨重的结构形式，实现了大型结构物力与美的和谐统一。散索鞍支墩既作为散索鞍的支撑，又与前锚室形成框架，与锚块一起传递主缆拉力，增强了锚体结构的整体性。

     锚碇基础采用预制混凝土重力式沉箱结构，单个沉箱尺寸为69m×44m×17m，重量达26000吨。沉箱内设置舱格，舱格内采用抛填块石后升浆混凝土结构。锚碇基础下采用碎石升浆基床。

索塔及基础大桥索塔采用钢筋混凝土“门”式框架结构，整体由塔柱和上、下横梁组成。桥塔高114.31m，采用“D”形空心截面，以利于抗风。塔柱横桥向自上而下向外侧倾斜，内侧斜率保持不变，外侧由两段斜率不同的直线通过半径500m的圆连接过渡形成。桥塔上窄下宽，上部等截面段外轮廓尺寸为4.1m（横向）×6.5m（纵向），至塔根处渐变为6.3m（横向）×8.2m（纵向）。

每根塔柱下设一个承台，承台由12根φ2.5m的钻孔灌注桩支撑，承台尺寸为17.2m×23.5m×6.0m。

钢桁架加劲梁钢桁架加劲梁由钢桁架和正交异性钢桥面板桥面系两部分组成。主桁架梁为双层钢桁架结构，高10m，标准节段长10m，上、下平联采用K形结构。桁架采用箱型断面，桁架的上、下弦杆通过整体节点板与腹杆连接。桥面系的纵梁下面设置拉压支座，支座固定在主桁架横梁上。本桥采用整体节点，使节点处连接简单，节省了节点板的数量，通过节点疲劳试验，其疲劳性能完全可以达到设计要求。

为了减少地震力，在索塔和锚碇处设置阻尼器。

缆索系统全桥设两根主缆，每根由61股φ5.2mm的平行钢丝索股组成，吊杆采用73丝φ7mm的平行钢丝成品索，短吊杆为刚性吊杆。主缆在锚碇处通过刚性拉杆锚固在锚体的后锚面上。

主缆采用除湿系统进行防腐，主缆的除湿机位于索塔上横梁内，锚碇的鞍室内也设有除湿机，负责锚碇内的除湿。

引桥混凝土引桥包括双层和单层两种，双层混凝土引桥靠近主桥两侧的6跨，跨径为50m，其余部分跨径主要为44m，单层混凝土引桥跨径主要为44.5m，为预制拼装先简支后连续箱梁结构。

科研项目

针对星海湾跨海大桥，在大连理工大学桥隧研发基地的桥梁结构试验室和风洞试验室进行了静力试验，整体节点疲劳试验，主桥桁架横向框架疲劳试验，锚箱疲劳试验，风洞试验等科研项目，为大桥的结构安全提供了有力保障。

   图3大连理工大学桥隧研发基地的桥梁结构试验室和风洞试验室

海昌华城桥

海昌华城桥，位于大连市中山区，横跨老鳖湾水库，为连接海昌华城别墅区与胜利路的桥梁。桥全长132m，跨径布置为6m+110m+6m。该桥原来已找过其它设计院做过设计，原设计为多跨连续梁，水库中需设5处桥墩。后因海昌华城开发商不满意又转而委托我单位重新设计。主桥采用中承式钢管混凝土拱，拱肋为二肢弦管组成的单片桁架拱肋，一跨过水库。桥面宽7.5m，双向轿车道宽6m，人行道宽1.5m。桥面采用预制横梁上安放槽形车道板，后浇200px厚的桥面铺装。拱肋架设的方法为“顶升拼装，转体横移就位”法。大桥于1998年建成通车。

海昌华城桥建成后，此种单片桁架拱的形式又先后被成功应用在铜瓦门桥及丹东月亮岛桥上。

图4 海昌华城桥

铜瓦门桥

    铜瓦门桥，桥梁设计全长292m，主跨238m，桥宽10m，主桥为中承式钢管混凝土桁架提篮拱，拱肋采用单片桁架拱形式。整个拱肋钢管用量为580t，工程造价仅为1088万人民币。该桥2002年建成。当地台风频繁，桥下水深50多米，水面宽达200m，两岸坡度较大，岩石裸露。大桥拱肋采用单片桁架拱，为保证该桥横向稳定性，两拱肋内倾8.5度，两拱肋间设横撑，桥面以下拱肋之间设由K字形横撑，也对稳定有重要贡献。

图5 铜瓦门桥

大连金湾桥

大连金湾桥位于大连市金石滩国际旅游度假区滨海路上，跨越游艇港出海航道。桥梁全长198m，其中主桥长108m，引桥长90m。主桥跨径为24m+60m+24m，为我国第一座钢筋混凝土主梁自锚式悬索桥。主桥宽12.5m，纵坡8%。主梁采用钢筋混凝土边主梁形式，横梁间距3m。由于主缆的自锚，为主梁加上了“免费的预应力”，整个主梁无需另设预应力筋，结构便可达到部分预应力A类构件的水平。该桥于2002年建成通车，此桥建成后我国陆续建造了很多此类桥梁，截至目前，仅笔者单位设计的混凝土自锚式悬索桥就有14座之多。

图6 金湾桥

挑月桥

大连挑月桥位于星海湾广场东侧马栏河入海口，跨越马栏河，跨度为134m，为自锚式斜拉悬索协作体系桥梁，外形像一张张开的中国古代扳罾式的渔网。有效桥宽为9m，原设计为两车道（汽-20）及人行道，后因有大量行人，为避免事故，保证安全，该桥全部改为人行。

图7 挑月桥

星海国宝桥

大连马栏河星海国宝桥，位于马栏河出海口，连接星海广场与滨海路，为变高度的预应力混凝土T型刚构桥。大桥的造型简洁优美，犹如一只展翅的海鸟，静静的浮在马栏河上，即满足了两岸的交通需求，又带给人们优雅的视觉享受。

图8 星海国宝桥

桥梁总长121.5m，每跨净跨径为60.75m。为满足桥下通航要求与主梁根部的承载力要求，主梁竖曲线半径设为1800m。该桥于2009年建成通车。

大连市东北路立交桥拓宽改造

大连市东北路立交桥，1998年建成通车，主线桥梁部分长度为1347m，主梁采用普通钢筋混凝土连续梁。为了实现既不占用现有地面又能达到拓宽目的的要求，该桥采用正交异性钢桥面板、钢横梁、横向纵向预应力加固的方式进行拓宽改造。

在对东北路立交桥实施拓宽改造之前，先对该方法进行了系统的理论研究及相应足尺模型试验研究。在研究成果的基础上对实桥进行拓宽，东北路立交桥上部结构于2010年2月底开始实施加宽改造，于2010年5月21日正式竣工通车。整个工期仅历时3个月，不仅周期短，而且改造后效果良好。在上部结构被有效拓宽的同时不占据地面空间，不影响现有地面交通，被誉为是“领导满意，百姓也满意的”工程。

图9 东北路立交桥加宽改造前后对比

普湾14号路跨海大桥

普湾14号路跨海桥位于大连市普兰店湾，为解决湾内南北两岸交通而修建。桥梁部分全长2507.4m。

主桥跨径70m+3×120m+70m共计500m，为变截面连续梁。主桥分为两幅，每幅宽15.245m，全宽30.5m，中间留有25px纵缝。引桥亦分两幅，每幅由4片跨径为40m的预制箱梁组成，宽15.245m，3跨一联。主桥采用分幅挂篮悬浇施工，引桥预制箱梁架设后采用后穿长束法张拉形成3跨一联的预应力连续梁。桥址处于8度地震区，地震加速度峰值为0.2g。桥梁纵向采用粘滞阻尼器，横向采用弹性垫块进行减震设计。该桥于2012年建成通车。

   图10 普湾14号路跨海大桥

鲅鱼圈单肋拱桥

营口经济技术开发区滨湖路单肋拱桥全长116m，宽29m，跨径划分为8m+100m+8m，为单肋拱单支承面系杆拱桥。

桥梁主跨外侧各加8m边跨，使该桥的刚度大大增加，这是与一般系杆拱的不同之处。该桥体系特点与干沟桥相同，其设计晚于干沟桥，但建成早于干沟桥，于2010年建成通车。

图11鲅鱼圈单肋拱桥

庄河建设大街东桥

庄河建设大街东桥位于庄河市建设大街东端跨越庄河，靠近入海口，跨径为70m+200m+70m，桥宽22.9m，目前为最大跨径的钢筋混凝土自锚式悬索桥。大桥于2012年建成通车。

混凝土箱梁高2.5m，单箱4室，每5m设一道横梁。索塔为门式钢筋混凝土塔，高为54.455m，为矩形混凝土空心截面，外形尺寸自上而下由5.0m×3.5m变到6.0m×4.25m，塔柱上下横梁均配预应力束。

淮安京杭运河大桥也是一座自锚式悬索桥，其主桥为钢混凝土结合自锚式悬索桥，跨径为20.75m+26.25m+132.5m+26.25m+20.75m=226.5m，宽35.4m。为了避免施工期间对航道通行的影响，主跨钢箱梁部分采用了“先缆后梁”施工方法。

图12庄河建设大街东桥

庄河建设大街西桥

庄河建设大街西桥位于庄河市，跨越小寺河，为国内首座混凝土自锚式吊拉组合体系桥，其跨径布置为45m+110m+45m=200m，于2007年建成，目前运营情况良好。

该桥主梁为砼实心边主梁，梁中心高度为2.17m，桥面板厚750px，横梁间距6.4m；两根主缆，每根由7×127丝Φ7m镀锌平行钢丝组成，吊杆共14根，采用109丝Φ7mm成品索；斜拉索共48根，采用163丝Φ7mm成品索；索塔采用实心截面，由上部工字形截面过渡到下部矩形截面；每个塔柱下设7.5m×7.5m×3m承台，承台下面有4根Φ2m的钻孔桩。

图13庄河建设大街西桥

庄河干沟大桥

庄河干沟大桥位于大连庄河市环城路东段，跨越庄河，为下承式单肋系杆拱桥。大桥全长272.13m，目前为世界上最大跨径的单肋系杆拱，采用刚性系杆，同时设有边跨以增加结构刚度；主梁为预应力砼箱梁，单箱5室，梁高3m，索区设在主梁中部；拱肋为钢箱结构，桥面以上高54.13m，拱肋与混凝土主梁间设钢混结合段。

图14庄河干沟大桥

（文：张哲）

（作者单位：大连理工大学）