超级大桥背后的中国“密钥”——土耳其1915恰纳卡莱大桥钢箱梁安装

悬索桥拥有悠久的历史，经过多年的发展演变，从早期的人行吊桥，到现代的各类钢结构悬索桥，其身影遍布世界各地，是人类社会交通发展的重要组成部分。

悬索桥跨越能力大，通常作为超大跨径桥梁的首选。上世纪末建成的明石海峡大桥主跨达到1991m，在20余年后的今天，土耳其1915恰纳卡莱大桥主跨成功突破2000m，以主跨2023m成为世界已建成最大跨度悬索桥。

土耳其领土横跨亚欧大陆，马尔马拉海、爱琴海以及其间的达达尼尔海峡将土耳其西部欧亚板块一分为二。随着社会经济发展，为满足日益增加的交通需求，土耳其政府于2023年在达达尼尔海峡上建成了1915恰纳卡莱大桥。该桥建成后，缩短了欧亚大陆的交通距离，土耳其第三大城市伊兹米尔可经该桥直接跨越恰纳卡莱海峡抵达欧洲大陆，不再需要绕行伊斯坦布尔，极大改善了当地的交通网络。

土耳其1915恰纳卡莱大桥为跨径（770+2023+770）m分体式钢箱梁悬索桥。大桥索塔采用钢结构塔身，塔高318m，两岸均采用重力式锚碇。大桥主缆长4384m，中、边跨缆径分别为869mm和881mm；主缆采用预制平行钢丝索股，单根主缆设通长索股144根，边跨各设4根背索，单根索股采用127丝直径5.75mm公称抗拉强度1960Mpa镀锌高强钢丝。全桥钢箱梁总长3563m，梁体宽度45m、高度3.5m，桥面为双向6车道设计，车道宽度3.65m。全桥共设置282根吊索，吊索纵向间距24m，长度3～232m。两岸引桥采用钢筋混凝土箱梁，欧洲岸长365m、亚洲岸长680m。

图1 土耳其1915恰纳卡莱大桥立面布置图

大桥钢箱梁总重58092t，设计加工节段153个，合并为87个吊装节段进行吊装。其中标准梁段由两个24m加工梁段组合形成一个48m吊装节段，节段最大吊重839t。吊装节段主要分为边跨和塔区无索区梁段、跨中梁段、标准梁段。

本桥钢箱梁采用全漂浮体系，钢箱梁安装顺序为先进行塔区3个梁段吊装，然后进行两岸边跨无索区梁段吊装。其次按照中跨由跨中向塔区，两边跨由交界墩向塔区的顺序交替进行梁段吊装，最后将焊接成整体的塔区3个梁段整体提升到位，完成全桥钢箱梁合龙。

索塔无索区梁段平面设计为H型，嵌入门式塔柱之间。塔区3个梁段首先采用浮吊吊装到索塔承台存梁平台上。梁段落梁到三向调梁支座后，采用千斤顶精调到位，并焊接形成一个塔区合龙整体节段。

图2 塔区无索区梁段存放图

两岸边跨无索区5个梁段采用浮吊吊装，其中3个为无吊索梁段。无索区首节段钢箱梁由浮吊吊装，临时放置于交界墩顶临时支架上。其余两个无吊索梁段设置3组配置放张千斤顶的临时吊索，由浮吊吊至设计位置，与临时吊索和相邻梁段连接。

图3 边跨无索梁段吊装图

标准梁段通过动力定位驳船运输到吊装位置正下方，由2台缆载吊机同步提升与吊索连接，完成安装。中跨首先进行跨中节段紧邻标准节段钢箱梁安装，然后再安装跨中节段梁。

跨中节段梁长24m，采用单台缆载吊机进行吊装，起吊到位后连接吊索，并与紧邻标准梁段进行临时连接。

图4 中跨跨中节段梁吊装图

塔区2#节段采用两台缆载吊机进行吊装，由于受到塔区平台和已吊装梁段空间限制，不能垂直起吊。在钢箱梁起吊高度未达到索塔平台存放的钢箱梁顶面高度前，在钢箱梁起吊的同时，利用布置在已安装钢箱梁上的拽拉系统，向索塔存梁区反方向拽拉钢箱梁，避免钢箱梁与塔区平台发生碰撞。缆载吊机起吊钢绞线与已安装箱梁空间位置重叠，采取在已安装梁段上铺设导轨方式，使缆载吊机起吊钢绞线通过。当钢箱梁起吊超过索塔承台存放钢箱梁高度，解除拽拉系统连接，然后再垂直起吊进行安装。

图5 塔区2#梁段吊装图

图6 塔区2#梁段吊装钢绞线导轨图

塔区位置为全桥钢箱梁最终合龙位置，合并为整体的塔区梁段作为合龙段，总重1202t，采用4台缆载吊机从索塔两侧起吊，吊装到设计高程，并维持其高度，直至与相邻梁段焊接完成。

图7 塔区无索区梁段整体吊装图

由于土耳其 1915 恰纳卡莱大桥超长跨径、海况及整体工期的要求，相对于国内悬索桥，本桥的钢箱梁安装方法、工艺、工序都进行了大量特殊设计。

本桥主索鞍与钢索塔顶部采用固结焊接连接设计，主索鞍与塔顶之间不能产生相对滑动。大桥主缆边跨跨径分别为1020m、1120m，大于边跨钢箱梁700m布跨跨径。为平衡钢箱梁吊装期间与成桥状态主缆对塔顶产生的不平衡力，同时实现主桥与引桥顺利衔接，在主桥与引桥相接的交界墩位置设置了4组主缆下拉索永久结构（Tie Down），单组采用4根吊索将主缆与交界墩承台相连，以控制主缆线形，并克服塔顶不平衡力。吊索首先安装到主缆索夹上，然后根据施工阶段要求，分三次进行张拉并完成与承台锚固系统的连接。

图8 主缆Tie Down系统布置图

传统悬索桥钢箱梁吊装，是在主缆正式紧缆、索夹放样安装工序全部完成后进行的。由于总承包方对大桥总体工期的要求，本项目做出了采用钢箱梁吊装与主缆正式紧缆、索夹安装同步施工的技术决策，主缆正式紧缆适度超前，在安装部位主缆正式紧缆完成后，即进行索夹吊索安装并吊装钢箱梁。

笔者认为，先在主缆上悬挂一定数量的钢箱梁，然后再进行正式紧缆，相当于在正式紧缆及索夹安装前，在主缆内部引入了额外预张力，可以充分实现主缆内部索股位置及内力自由调整，可以更好地实现主缆空隙率控制，减少索夹螺杆预张力损失。悬索桥施工时，紧缆机紧缆后采用缠包钢带对主缆进行约束，其紧固和约束作用是非常有限的，对超大跨度悬索桥而言，当主缆缆径较大时，采用主缆正式紧缆与钢箱梁安装同步的施工方法，无疑是非常有利的。但在钢箱梁荷载下，由于主缆线形和形状发生变化，索夹的准确放样时机把握，定位参考措施的完善是值得重视的问题。

悬索桥缆载吊机，一般选择在塔顶或边跨锚碇侧主缆上进行散拼安装，然后行走到吊装位置进行梁段起吊作业。由于大桥把正式紧缆、索夹安装、钢箱梁吊装等流水工序调整为平行工序，缆载吊机如在塔顶散拼后行走到跨中将变得极为困难。本项目缆载吊机在设计之初，就考虑了缆载吊机的自提升安装和拆除，很好适应了工序调整的要求。

图9 缆载吊机自提升安装图

图10 中跨缆载吊机拆除图

本项目8台缆载吊机，在距离桥位上游约5km的码头进行预拼装，每台缆载吊机预拼装完成后，拆分成三部分安装到自提升支架上，由动力定位驳船运输到跨中主缆下方，依靠自提升系统进行提升，并最终在主缆上就位。缆载吊机在主缆上安装完成后，依靠缆载吊机自提升系统下放自提升支架，由动力定位驳船接收运回。

钢箱梁吊装完成后，中跨4台缆载吊机采用自提升系统下放到钢箱梁桥面上，由吊车拆除成散件运输出场；边跨缆载吊机行走到交界墩位置，由吊车直接拆除。实际施工中，整个自起吊系统运行顺畅，顺利完成作业任务。

钢箱梁节段采用驳船运送到吊装位置正下方，通过缆载吊机进行安装。由于达达尼尔海峡水深为60～90米，且航道繁忙，不具备常规抛锚定位条件，而缆载吊机吊点与钢箱梁的连接对定位精度要求较高，因此本项目选择动力定位驳船作为钢箱梁运输船， 驳船在两侧布置4套侧推系统辅助船舶定位。

图11 动力定位驳船运输梁体就位与吊点连接图

在静态定位过程中，驳船定位效果良好，达到了厘米级定位精度，缆载吊机吊点和钢箱梁的连接非常顺利。在梁体起吊脱船瞬间，由于受其主动推力影响，动力定位驳船会发生加速位移，产生漂移，首次吊装，出现了驳船和梁体碰撞的情况。经过船舶团队分析研究，在动力定位驳船和梁体之间增设液压脱船系统，减小梁体脱船减载对动力定位驳船带来的不利影响，后续所有梁体起吊均顺利进行。

土耳其1915恰纳卡莱大桥作为一座超大跨径悬索桥，全桥钢箱梁总长3563m，在横向风作用下，钢箱梁由于横向作用力而传递到临时连接处的荷载巨大，普通悬索桥常用的螺杆连接方式不能满足项目的施工要求。

大桥梁段间除设置较强的临时连接件外，全桥设置6道X撑，X撑杆件位于同一平面，且未在交叉点连接，确保钢箱梁可绕垂直轴自由旋转，以释放梁段安装过程中风荷载作用下的横向弯矩。X撑处两梁段之间被顶开的间隙需适应梁段水平偏转产生的梁段间相对位移和转角，以避免X撑两端梁段在发生水平偏转时产生碰撞。

在塔区梁段合龙前，钢箱梁基本焊接完成时，解除X撑，进行撑间钢箱梁连接并焊接。

图12 X撑随钢箱梁安装图

图13 X撑相邻梁段连接图

作为大跨悬索桥这种柔性体系，在钢箱梁吊装期间，线形变化较大。国内悬索桥，一般在所有钢箱梁节段吊装完成，全桥线形趋于稳定后，再进行钢箱梁节段间的焊接。

根据工序的安排，本桥钢箱梁安装期间就开始逐步实施边跨钢箱梁节段间的焊接。为实现钢箱梁吊装与焊接的同步施工和塔区大节段吊装的线形拟合，在边跨无索区临时吊索、部分永久吊索和塔区两侧永久吊索上，设置千斤顶放张系统，分阶段进行放张。通过调节吊杆的长度，进而调整钢箱梁线形，使钢箱梁焊接在线形可靠的条件下得以实施。无疑，施工阶段施工线形的准确计算为吊索放张、钢箱梁线形调整提供了强有力的支持，吊索放张系统为线形的精确控制和调整提供了技术保障。

图14 吊索千斤顶放张系统布置图

在多方共同努力下，土耳其1915恰纳卡莱大桥于2023年3月建成通车。以上一系列新技术的成功应用，解决了土耳其1915恰纳卡莱大桥其超大跨径、地理位置、气候环境等因素带来的新问题、新挑战。同时其施工方法、工艺、工序和施工临时结构创新设计，对未来超大跨径悬索桥施工具有一定的参考价值和指导意义。