中国攻克“中塔效应” 世界步入“多塔连跨”时代（二）

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踏准中塔“刚柔平衡点”

桥梁的整个体系确定了，接下来要攻克的是中间塔的设计与施工难题。在项目课题二“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”的支撑下，泰州大桥建设指挥部总工程师吉林带领团队解决了这一难题。

“中间塔既不能太刚，也不能太柔，如何踏准刚与柔的平衡点，是难点所在。”吉林解释说，中间塔必须具有一定的柔度，即当悬索桥的主梁受力不均衡时，中塔能随之进行适当的左右摇摆。当中间塔过于“刚硬”不能摆动时，主梁一边受力过大，主缆可能与中间塔产生相对滑移。

当然，中间塔也不能太柔，否则不利于大桥系统的稳定性、车辆行驶的舒适性。

经过复杂的数学建模和模型试验后，课题组最终找到了“刚柔相济”的平衡点。当车行驶在泰州大桥上时，主梁的上下位移幅度不超过跨径的千分之四。

平衡点找到了，该如何建这个中塔呢？在以往的工程案例中，如果要保证塔的柔度，需要建“1”字形塔，如果要保证塔的刚度，需要建“A”字形塔。为满足泰州大桥的特殊需求，建设者们提出了两者相结合的思路，即“人”字形塔。通过不断变化塔身的分叉点高度和塔底的分叉量，课题组在大量计算和模型试验的基础上，最终确定了中塔的设计参数。据了解，纵向“人”字形塔在国内尚属首创。

“主缆与鞍座的固定主要依靠静摩擦力。”吉林说，中间塔的难题还体现在主缆与中塔鞍座的抗滑设计上。目前，国内外针对主缆与鞍座抗滑的研究基本都基于单索股，或者是多索股但钢丝直径较小的情况。为准确评估中间钢塔鞍座与大直径主缆的抗滑安全，课题组在大量试验的基础上，提出了多索股主缆与鞍座间名义摩擦系数的计算方法。

“我们提出的新计算方法，除了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，这一创新已不局限于桥梁，而是对整个土木工程学科抗滑设计的贡献。”吉林说。

钢桥面上铺“可伸缩”沥青层

桥梁的结构体系确定了，在钢桥面板上如何铺装沥青层呢？

较为常见的是在道路上铺设沥青，不仅有路基层的支撑，而且路面本身不容易发生弯曲。但对泰州大桥进行沥青铺装时，情况发生了很大变化：一是泰州大桥主梁上是钢板支撑，不是路基层支撑；二是三塔两跨悬索桥更具有柔度，当桥梁受非均匀分布的荷载时，主梁本身会发生位移与弯曲，铺筑在其上的沥青层必须具备一定的伸缩性能；三是钢桥面更容易受温度影响，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远大于路面。

在项目课题三“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究”的支撑下，这一难题也被克服。

目前国内钢桥面铺装的两大主流材料：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，能阻止雨水渗透到钢板；追从性能好，随钢板发生更从变形能力强。二是以美国为代表的“环氧沥青混凝土”，其优势是强度高、抗疲劳性能好。

由于泰州大桥是千米级的三塔两跨悬索桥，柔度大大超过一般的桥梁，加上中国的交通荷载量大于国外。泰州大桥简单采用上述两种材料，均不是理想的选择。能否将两种材料进行组合，各取优势？

经过大量改良和比选后，课题组研发了“下层浇注+上层环氧”的铺装结构。这一创新，对我国长大跨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结构试验，持续了两年时间。”钱振东说。

“这一工艺在国内尚属首次应用。”钱振东补充道。由于这个铺装结构是首次采用，有了设计方案，还必须拥有混合料生产工艺和铺装工艺。东南大学桥面铺装科研团队联合施工方中交二公局三公司对混合料的制备方法、大批量生产工序进行了优化，提高了沥青混合料生产质量。

来源：中国防水在线

关键字：浇筑式沥青混凝土,环氧沥青混凝土,多塔连跨悬索桥