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拥有三座桥塔的泰州长江大桥位于**江苏省境内。这座大桥的设计和施工都带来了艰巨的挑战。今年的晚些时候,长江上的又一座大桥,泰州大桥,就会开通。泰州大桥标志着**横跨长江的另外一座桥梁的启动。不过,泰州大桥不仅仅是一座具有较长桥跨的大桥,更是一座具有多个桥跨的大桥。两个主要桥跨中的每个,在长度上都超出了1千米。在竣工后,泰州大桥成为世界上**长的吊桥。然而,设计和建造这座多桥跨的吊桥,特别是这么大的规模,不是一件简单的事情。
泰州大桥项目的主要结构是具有三座桥塔的吊桥,包含两个连续的主跨,长度为1080米,和两个副跨,长度为390米。这座大桥是**华东地区基础建设的一个主要元素,而且对于江苏省境内的公路连接和长江三角洲地带的交通连接都起着至关重要的作用。同时,它也是连接泰州、镇江、常州的高速公路的一部分。这条高速公路总造价高达150亿美金,其中泰州大桥造价达到4亿美金。
一般来说,一座多桥跨的吊桥仅仅是悬索结构的增强版本,只是增加了一座中央桥塔。在这做具体的大桥身上,也使用了中央桥塔,目的是减少桥墩的数目,从而尽量减小桥墩对水流的影响。不过,三桥塔的吊桥在特性上和传统吊桥有着很大的差别。在建造大桥的位置,长江差不多有2.1千米宽。河床的两侧都有航线,而在河流中心的水位**浅。河流的横截面差不多是一个W型结构。**深的航线位于南侧,水深差不多为30米,而在河流中央,水深减少到了17米。
长江在这一位置的两岸是典型的中下游淤积平原的地址,包含软沙和一层厚的覆盖层,到达基岩的深度至少在190米以上。三塔吊桥设计的选择是为了尽量减小对水流的影响,加速港口设施的开发,以及使得巡航更容易。这个方案的选择减少了桥墩的数目,从而减少了对水流的阻碍而且保证了足够的水流通道。多塔吊桥,在长度和桥跨上具有优势,有预计说,在未来的几十年,这种设计会越来越多,尤其对于大尺度的海上通路,这种设计是一个重要的选择。
三塔吊桥这样的结构能够克服单桥跨结构的限制,建造出连续的桥跨。这样的多桥跨系统过去经常用于海上大桥设计,不过在已经竣工的这类大桥中,**长的桥跨为210米,远远低于这种类型结构的吞吐量。泰州大桥是首次尝试建造一座长桥跨多桥塔的吊桥。这样一座大桥本质上是一个改进吊桥结构,在单主跨吊桥的跨中心加上一个中央桥塔,主绳索的垂直支撑。这样设计旨在减少主要绳索的内部张力。中心桥塔的托具仅仅是主绳索的一个竖直支撑点。
恒载情况下,中间桥塔顶部由主绳索带来的约束少于侧塔。三塔吊桥的成功设计必须解决三个关键问题。首先,在负载**不均衡的情况,也就是所有负载都在主桥跨上而没有在侧桥跨,桥板在垂直方向的变形必须要控制在一个合理的范围之内。其次,鞍点和主绳索之间的摩擦必须足够大防止绳索滑动。 在满足这两个准则的前提下,中心塔的安全性和可靠性也必须得到充分保证。中间桥塔的经度方向需要足够的劲度才能保证三塔吊桥系统需要的灵活性和弯曲刚性。三塔类型被认为是一个反向的Y字形结构桥塔,或者一个A字形桥塔,或者是I字形桥塔。中间桥塔由两个A,I,或者Y字形的元素构成,分别位于桥板的两侧,沿着大桥的经度轴而不是横跨在桥板。(未完待续)