摘要：泰州长江公路大年夜桥超越天堑，将长江北岸的江苏省泰州市与苏南的镇江市、常州市连成一体。在国表里还没有先例可循的前提下，项目揭露了多塔连跨悬索桥的布局机能，并霸占“中塔效应”，找到设计参数，编制了相干尺度，弥补了这一范畴的国际空白。

    当悬索桥设置中间塔时，布局整体纵向刚度大年夜大年夜降落。中塔两边一旦存在巨大年夜不服衡力，将晦气于整体布局的不变性。

为踏准中塔的“刚柔均衡点”，扶植者们初创了纵向“人”字形塔。

    据体味，所谓“中塔效应”是指当悬索桥设置中间塔时，桥梁布局整体纵向刚度大年夜大年夜降落。也就是说，一旦中间塔的一边受力过大年夜，主梁下沉，主缆就有可能产生相对位移，晦气于桥梁整体布局机能不变。
    这一“中塔效应”随之激发了中间塔若何设计施工、主缆与中间塔主鞍座若何抗滑、大年夜柔度桥面若何展装等一系列坚苦。   
    作为架起来的路，泰州长江公路大年夜桥超越天堑，将长江北岸的江苏省泰州市与苏南的镇江市、常州市连成一体，不但为出行供给便当前提，更加经济起飞展就跑道。
    大年夜桥项目部在国表里还没有先例可循的前提下，研究揭露了多塔连跨悬索桥的布局机能，并找到设计参数，编制了相干尺度，弥补了这一范畴的国际空白。
    与传统两塔悬索桥比拟，因为多塔连跨悬索桥增加了中间塔，其布局特点与受力环境产生“倾覆式”改变。项目起首需要揭露多塔连跨悬索桥的布局机能。
    在项目课题一“多塔连跨悬索桥布局系统与布局机能研究”的撑持下，成功破解了这一坚苦，并构成了成套理论。阐发多塔连跨悬索桥布局系统，可分为两个层次：一个是最根本的三塔两跨悬索桥，只有阐发清晰了“三塔两跨”桥型，才能递增中间塔数量；另外一个是四塔及以上的悬索桥布局系统，跟着中间塔的增多，因为塔与塔之间的彼此感化，中塔效应会闪现减弱趋势，布局系统会愈来愈趋同。
    关头是要肯定甚么时辰中塔效应最强烈。在大年夜量仿真摹拟的根本上发现，四塔悬索桥的“双中塔效应”最强，而设置三个及三个以上中间塔时，与双中塔几近无异，之掉队行的缩尺模型实验也证实了这一结论。
    这一发现意义重大年夜。据此，课题组把“多塔连跨”系统研究“化简”为三种系统的研究，即“三塔两跨”、“四塔三跨”和“五塔四跨”。
    那么全部桥梁系统与哪些参数有关呢？课题组发现，千米级多塔连跨悬索桥的布局系统与跨度比、垂跨比、塔顶高差、中间塔刚度等参数相干。针对这些参数，课题组别离给出了合理的取值范围。
    为包管安然性，泰州大年夜桥必需进行抗风和抗震设计。课题组得出了多塔连跨悬索桥主梁在中间塔位置设置弹性索束缚系统更有益于布局抗震的结论；提出了“持续系统（漂浮布局）+弹性索”的抗震适合系统，并研发了防落梁抗震装配；提出了基于机能的多塔连跨悬索桥抗风设计编制、流程和评价指标。
    别的，课题组还编制了《三塔两跨悬索桥设计指南》、《三塔两跨悬索桥设计示例》等，成立了跨径1000米以上的三塔两跨悬索桥设计规范系统，包含材料、感化、整体设计、整体计较、桥塔、缆索系统、抗风设计和抗震设计等内容。
    《三塔两跨悬索桥设计指南》已获批为江苏省处所尺度，首要以泰州大年夜桥三塔两跨悬索桥为原型，总结、凝练三塔两跨悬索桥的布局设计与计较。
    中间塔既不克不及太刚，也不克不及太柔。经由过程计较和模型实验，项目找到了均衡点，建造了国内首个纵向“人”字形塔。
    桥梁的全部别系肯定了，接下来要霸占的是中间塔的设计与施工坚苦。在项目课题二“多塔连跨悬索桥中间塔关头手艺研究”的撑持下，泰州大年夜桥扶植批示部解决了这一坚苦。
    中间塔既不克不及太刚，也不克不及太柔，若何踏准刚与柔的均衡点，是难点地点。中间塔必需具有必然的柔度，即当悬索桥的主梁受力不均衡时，中塔能随之进行恰当的摆布扭捏。傍边间塔过于“刚硬”不克不及摆动时，主梁一边受力过大年夜，主缆可能与中间塔产生相对滑移。
    当然，中间塔也不克不及太柔，不然晦气于大年夜桥系统的不变性、车辆行驶的舒适性。
    颠末复杂的数学建模和模型实验后，课题组最终找到了“刚柔相济”的均衡点。当车行驶在泰州大年夜桥上时，主梁的上下位移幅度不超越跨径的千分之四。
    均衡点找到了，该若何建这个中塔呢？在以往的工程案例中，假定要包管塔的柔度，需要建“1”字形塔，假定要包管塔的刚度，需要建“A”字形塔。为知足泰州大年夜桥的特别需求，扶植者们提出了二者相连络的思路，即“人”字形塔。经由过程不竭改变塔身的分叉点高度和塔底的分叉量，课题组在大年夜量计较和模型实验的根本上，最终肯定了中塔的设计参数。据体味，纵向“人”字形塔在国内尚属初创。
    “主缆与鞍座的固定首要依托静摩擦力。”中间塔的坚苦还表此刻主缆与中塔鞍座的抗滑设计上。今朝，国表里针对主缆与鞍座抗滑的研究根基都基于单索股，或是多索股但钢丝直径较小的环境。为准确评估中间钢塔鞍座与大年夜直径主缆的抗滑安然，课题组在大年夜量实验的根本上，提出了多索股主缆与鞍座间名义摩擦系数的计较编制。
    这新的计较编制，除考虑竖向压力与束股拉力外，还兼顾索力对鞍座侧向挤压的影响，这一立异已不局限于桥梁，而是对全部土木工程学科抗滑设计的供献。   
    因为三塔两跨悬索桥整体刚度较传统悬索桥更低，在钢桥面板上展装的沥青层，要能跟着钢桥面的变形具有必然的伸缩机能。
    桥梁的布局系统肯定了，在钢桥面板上若何展装沥青层呢？
    较为常见的是在道路上展设沥青，不但有路基层的撑持，并且路面本身不等闲产生曲折。但对泰州大年夜桥进行沥青展装时，环境产生了很大年夜改变：一是泰州大年夜桥主梁上是钢板撑持，不是路基层撑持；二是三塔两跨悬索桥更具有柔度，当桥梁受非平均漫衍的荷载时，主梁本身会产生位移与曲折，展筑在其上的沥青层必需具有必然的伸缩机能；三是钢桥面更等闲受温度影响，室外温度达到40摄氏度时，钢箱梁的温度将达到70摄氏度，钢桥面上沥青的耐热性要求远弘远年夜于路面。
    在项目课题三“超大年夜跨持续大年夜柔度桥道系布局行动特点及其展装关头手艺研究”的撑持下，这一坚苦被降服。今朝国内钢桥面展装的两大年夜主流材料：一是以欧洲为代表的“浇筑式沥青混凝土”，其优势是密水性强，能禁止雨水渗入到钢板；追从机能好，随钢板产生更从变形能力强。二是以美国为代表的“环氧沥青混凝土”，其优势是强度高、抗怠倦机能好。
    因为泰州大年夜桥是千米级的三塔两跨悬索桥，柔度大年夜大年夜超越一般的桥梁，加上中国的交通荷载量大年夜于国外。泰州大年夜桥简单采取上述两种材料，均不是抱负的选择。可否将两种材料进行组合，各取优势？
    颠末大年夜量改进和比选后，课题组研发了“基层浇注+上层环氧”的展装布局。这一立异，对中国长大年夜超越钢箱梁桥设计颇具参考价值。前前后后，我们总共进行了近十种组合方案的复合布局实验，延续了两年时候。
    “这一工艺在国内尚属初次利用。”因为这个展装布局是初次采取，有了设计方案，还必需具有同化料出产工艺和展装工艺。经由过程对同化料的制备编制、大年夜批量出产工序进行了优化，进步了沥青同化料出产质量。
    为晋升展装的机械化和范围化程度，课题组发现了钢桥面环氧沥青同化料“双机连展工艺”，不但进步了展装效力，并且削减了纵向施工缝的设置，降落了展装裂痕沿着施工缝产生并成长的风险。