我国河流众多,海峡水域宽阔,航运繁忙,桥梁建设须考虑维护黄金水道的可持续发展。多塔缆索承重桥梁(多塔斜拉桥和多塔悬索桥)都可提供连续多孔大跨,将上行、下行航道分孔布置,具有显著的经济优势。我国在多塔斜拉桥、多塔悬索桥建造技术方面已有显著进展(下一节将详细介绍多塔悬索桥)。
多塔斜拉桥是指三塔及三塔以上的斜拉桥。与常规的双塔斜拉桥相比,多塔斜拉桥在形式和力学行为上均有所不同。在形式上,多塔斜拉桥具有塔多、联长的布置形式特点。在力学行为上,一方面多塔斜拉桥的中间塔两侧没有辅助墩和边锚索,缺少了对中间桥塔变位和主梁挠度的有效约束,导致在活载作用下多塔斜拉桥塔底弯矩影响线幅度和范围较大;另一方面,随着主梁长度的增加,温度对结构的影响也会相应增大。因此,多塔斜拉桥的塔底内力、主梁挠度和拉索疲劳应力幅比常规斜拉桥要大得多。
目前国内外修建的多塔斜拉桥多为三塔形式,如委内瑞拉的马拉开波湖桥、香港汀九桥、岳阳洞庭湖大桥、宜昌夷陵长江大桥和武汉二七长江大桥等;四塔斜拉桥中,希腊里翁-安蒂里翁桥(Rion-Antirion Bridge)最具特色,特别是其采用的金字塔式桥塔,堪称刚性塔设计的典型。位于钱塘江上的嘉绍大桥为降低涌潮的影响,采用六塔单桩独柱式结构形式,全长10.1 km,正桥全长2680 m,为世界上最长的多塔斜拉桥。
马拉开波湖桥(图2-3-21)位于委内瑞拉的马拉开波湖,正桥布置为6塔5跨斜拉桥,主跨235 m,斜拉索外包混凝土,主梁为预应力混凝土结构。该桥于1957年开工建设,1962年8月建成通车,是世界上第一座多塔斜拉桥。
■图2-3-21 委内瑞拉马拉开波湖桥
香港汀九桥(图2-3-22),跨越蓝巴勒海峡,将汀九和青衣岛连接起来。桥跨布置为(127+448+475+127)m,为独柱型三塔结合梁斜拉桥,1994年8月开工,1998年建成通车。20世纪末,国际桥梁与结构工程协会授予其“20世纪世界最美的桥梁”称号。
■图2-3-22 香港汀九桥
岳阳洞庭湖大桥(图2-3-23),跨度布置为(130+310+310+130)m,是不等高三塔双斜索面预应力混凝土斜拉桥,1996年12月开工,2000年12月建成通车。该桥是我国内陆第一座三塔双索面斜拉桥,荣获2003年度“国家科学技术进步奖二等奖”、第五届“中国土木工程詹天佑奖”。
■图2-3-23 岳阳洞庭湖大桥(www.daowen.com)
宜昌夷陵长江大桥(图2-3-24),跨度布置为(120+2×348+120)m,1998年11月开工,2001年底建成通车。该桥荣获2002年度“中国建筑工程鲁班奖”、第四届“中国土木工程詹天佑奖”。
■图2-3-24 宜昌夷陵长江大桥
■图2-3-25 武汉二七长江大桥
武汉二七长江大桥(图2-3-25),全长6507 m,主跨2×616 m,是世界上最大跨度的三塔结合梁斜拉桥。该桥于2008年8月动工建设,2011年12月通车。桥型之所以选择三塔斜拉桥,主要是因为它线形流畅、造型优美,斜拉索像是一把展开的巨伞,高耸的三塔寓意着武汉“三镇”。该桥是武汉长江上的第一座三塔桥梁,丰富了武汉的桥文化。
希腊里翁-安蒂里翁大桥(图2-3-26),跨越科林斯海湾,跨径组成为(286+3×560+286)m,1998年开工,2004年建成通车。为克服“位于地壳运动的强地震带,跨越深水的海峡和厚沉积土”的极大挑战,该桥设计中采用了全漂浮四塔斜拉桥,基础采用了在加固地基上铺设卵石垫层的沉箱基础避免大的水平位移,在施工中采用了大型浮吊安装上塔柱和主梁,在船坞中预制和浮运沉箱基础等海上作业的方法。2007年,该桥被国际桥梁与结构工程协会授予“杰出结构工程奖”。
■图2-3-26 希腊里翁-安蒂里翁大桥
钱塘江嘉绍大桥(图2-3-27),跨越钱塘江河口,主航道桥跨径布置为(70+200+5×428+200+70)m,是单索面六塔斜拉桥,于2008年12月动工建设,2013年7月建成通车。该桥获得2016年度国际桥梁大会(IBC)“古斯塔夫·林登少奖”、国际道路联盟(IRF)“全球道路成就奖”以及2017年度“菲迪克(FIDIC)特别优秀奖”。
■图2-3-27 钱塘江嘉绍大桥
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