世界首座不同垂度四主缆超大跨悬索桥获新进展

2023年3月14日下午，历经38小时连续奋战，由湖北交投投资、中铁大桥局承建的燕矶长江大桥“8”字形北锚碇后仓底板混凝土全部浇筑完成，标志着锚碇前、后仓在2023年汛期来前顺利封底，为下一步锚碇安全施工打下坚实基础。

燕矶长江大桥主跨1860m，采用不同垂度四主缆双层钢桁梁悬索桥方案。四主缆千米级悬索桥，国内首创；四主缆不同垂度千米级悬索桥，世界首创；外缆放置于双层钢桁梁桥面以下，设计新颖，为千米级悬索桥国内首次应用。

燕矶长江大桥离鄂州花湖机场仅5公里，受航空限高、航道限宽、断裂带限位等因素影响，建设条件复杂。大桥设计采用1860m跨径不同垂度四主缆悬索桥结构体系一跨过江，结构新颖，为世界首创。

燕矶长江大桥与常规同等跨径的双层悬索桥相比，主塔高度低60多m，这就意味着“矮个子”要有“壮身体”，所以大桥采用超大锚体结构和高强度超厚壁门式主塔结构，以提高大桥的承载力。

获悉，燕矶长江大桥的多项数据迈入“世界级”：为目前世界跨度最大的四主缆悬索桥（已建成的四主缆悬索桥有美国主跨1298m维拉札诺桥、主跨1066.8m的华盛顿桥）；主跨1860m双层悬索桥，为目前已建在建的双层桥梁跨度世界第2；主跨1860m，为目前国内已建在建的桥梁跨度第3名、世界第5名。

多项世界纪录的背后，凝聚着设计团队的创新与智慧：四主缆不同垂度方案，主缆直径可控制在1.0m左右，减小了主缆高强钢丝在索鞍等处的弯曲次应力、有效降低了主缆、索鞍、索夹的规模和施工难度，提高了主缆受力性能；外缆与钢桁梁下弦连接，主缆垂度增加了一个桁梁高度，从而提高了主缆垂跨比和承载效率；内缆跨中垂点位于上层桥面以上，可利用内缆采用缆载吊机架设钢桁梁，保证了加劲梁施工效率，方便了施工；内、外边缆前后锚固，单缆锚固系统尺寸较小，锚碇受力更均匀，减小了锚碇工程规模；外缆悬吊下弦、内缆悬吊上弦的不同垂度四主缆体系，提高了结构阻尼和抗风性能。

值得一提的是，四主缆中两根外缆采用1960MPa，两根内缆采用2100MPa高强钢丝。2100MPa是世界范围内最高强度的钢丝（目前已建成的世界最大跨度悬索桥土耳其土耳其恰纳卡莱大桥主缆强度1960MPa）。燕矶长江大桥采用高强钢丝，有效降低了主缆的自重，提高了悬索桥承载效率内外缆垂度不同，受力不同，通过不同的强度，实现了内外主缆直径相同，索鞍、索夹的规格相同，减少了相应的构件加工种类，提高了制造加工效率。

在燕矶长江大桥上，焊接式索夹得到规模使用。相对于传统的铸造式索夹，焊接式索夹性能保持不变；焊接工艺的采用，使得索夹的壁厚减薄，大幅降低了索夹的重量。同时焊接工艺成熟，避免了铸件的质量不均匀性。全焊式索夹的成规模使用，属国内外首次，代表了世界范围内索夹的最高技术水准。

桥塔采用C60高强混凝土，提高塔身强度同时，有效减小了塔身横断面面积；塔柱施工采用造塔机，钢筋在工厂内整节段预制，现场吊装，施工条件好，施工便捷，达到国际先进水平；钢桁梁差异化地采用Q420qd和Q345qd钢材，减轻了结构自重的同时，提高全桥经济性；黄冈侧锚碇采用8字形地下连续墙基础，蜂窝状隔舱；地下连续墙基础纵向全长125.5m，国内已建规模最大；蜂窝状隔舱受力合理，同时造型优美。

大桥主缆锚固采用前后锚，同时将主缆散索中心提高至桥面以上；在锚碇混凝土方量不变的情况下，鄂州侧锚碇通过增大基底面积，减小基坑开挖深度，采用浅挖基础，减小了基坑开挖工作量，对周围山体开挖小、对周围建筑物影响小，符合绿色建筑内涵。

针对世界范围内曾发生的悬索桥吊索断裂事故，燕矶长江大桥吊索销轴横向采用关节轴承，短吊索采用骑跨式吊索，提高吊索柔性，以适应悬索桥的频繁变形，长吊索采用销接式，提高吊索本身耐久性，从而全面系统地提高了吊索的耐久性。

针对正交异性钢桥面板易疲劳开裂进行重点研究，提出轻、重车道分类设计方案；同时桥面板U肋采用国内外先进的双面焊工艺，提高梁体的疲劳性能。考虑到桥塔处支座大位移、同时承受拉、压、转的工况，借鉴国外成功经验，采用塔连杆支撑，运营期仅需更换销轴即可，大幅提高了悬索桥塔梁交汇处竖向支撑的使用寿命。