1概況
虎門大橋位于廣州東南約42km的珠江出?？诟浇菑V深珠高速公路網(wǎng)的重要組成部分，為連接深圳、珠海兩個經(jīng)濟特區(qū)，溝通港澳及珠江三角洲地區(qū)的重要交通樞紐?；㈤T大橋坐落于百年前的鴉片戰(zhàn)爭古戰(zhàn)場遺址，其建成具有經(jīng)濟、政治的深遠意義。
虎門大橋工程包括主航道橋、輔航道橋及東、中、西引橋，全長3636m。其中主航道橋為跨徑888m鋼箱梁懸索橋（圖1），輔航道橋主橋為跨徑270m的預應力連續(xù)剛構(gòu)橋。
圖1 廣東虎門大橋全景
大橋東起東莞虎門鎮(zhèn)的威遠山，西至番禺南沙鎮(zhèn)的南北臺，橋位處河道順直。江面寬約3.3km，上橫檔島、下橫檔島將江面分成兩個自然水道，東側(cè)“虎門水道”為主航道，西側(cè)“蒲州水道”為輔航道。主航道水深約30m，輔航道水深一般為6~10m，深槽15m。主航道江底除巖石暗礁外，沉積有砂巖、卵石，主航道橋東塔以東基巖為粉砂巖和石英砂巖，以西為中細粒黑云母花崗巖。橋位區(qū)域?qū)贌釒ШＱ笮詺夂?，年平均氣溫?2.2℃，年平均降雨量為1669mm，夏季受臺風影響。
該橋為雙向6車道高速公路特大橋，設計行車速度120km/h。橋位處20m高百年一遇10分鐘平均最大風速值50.2m/s，橋面設計風速61m/s。地震烈度6度按七度設防。主航道橋橋下凈高300m×60m， 通航50000t級海輪；輔航道通航凈空160m×40m，船舶撞擊荷載：順水流方向30000KN，橫水流方向15000KN。
2 主航道橋
為保證虎門黃金水道的良好通航條件，在施工及運營期間不影響通航, 采取了一跨過江的懸索橋方案，索塔及錨碇位于岸上或淺水區(qū)，避免了深水大基礎、減小了基礎施工難度，縮短了工期、降低了工程造價。
1）主橋結(jié)構(gòu)
主航道橋為主徑888m的單跨雙鉸加勁鋼箱梁懸索橋，跨徑布置為302m+888m+302m，兩邊孔為不對稱的直背索（圖2）。
圖2 橋型布置圖
(1) 索塔
東西索塔基礎因地質(zhì)情況不同，設計成兩種不同的型式。東索塔基礎位于巖性較差的斷層影響帶附近，采用分離式群樁基礎，每塔柱下為16根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，樁長33m；西索塔基礎位于微弱風化花崗巖上，上游為平面尺寸12m×16m的擴大基礎，下游為12根直徑2.0m的鉆孔灌注樁
塔身為門式框架結(jié)構(gòu)，由兩塔柱和三道橫系梁組成，塔高（自承臺頂面起）147.55m（自橋面起算為89.66m）。塔柱為鋼筋混凝土空心薄壁結(jié)構(gòu)，塔柱頂平面尺寸5.6m×5.6m，底平面尺寸為5.6m×8.5m。塔柱壁厚以上、中、下橫梁為界分別為0.6、0.75、0.85m，并于橫梁處局部加厚。橫梁為預應力混凝土空心薄壁結(jié)構(gòu)，預應力束布置在腹板內(nèi)錨于塔壁柱外側(cè)（圖3、4）。
(2) 錨碇
東、西錨碇均為重力式。
東錨碇外巖體為破碎的為泥質(zhì)粉砂巖，采用明挖擴大基礎，開挖深度最大達52.8m，采取了砂漿錨桿、預應力錨索并結(jié)合掛網(wǎng)噴漿方法進行支護。
圖3 索塔
圖4 索塔塔柱施工
西錨碇位于與上橫檔島連成一體的人工砂島上，弱風化花崗巖，巖面起伏不平，采用地下連續(xù)墻方法施工的圓形擴大基礎。地下連續(xù)墻為圓形結(jié)構(gòu)直徑61m，墻厚80cm，平均深度14m，嵌入弱風化巖不少于1.0m，連續(xù)墻內(nèi)部為C20混凝土填芯。錨體后部懸出地下連續(xù)墻部分，在其墻外側(cè)的上、下游各設置一角狀支承承臺，其下設三根直徑1.2m的鉆孔灌注樁，形成組合基礎形式。連續(xù)墻內(nèi)混凝土分層灌注，（層厚1.2m～1.5m）， 每層分八塊，層、塊接縫錯開（圖5）。
圖5 西錨碇地連墻施工
表1 錨碇總體設計參數(shù)
東錨碇共澆筑混凝土4.4萬方，設計控制主纜拉力為2×172 600kN；西錨碇共澆筑混凝土7.5萬方，設計控制主纜拉力為2×174 400kN。錨固系統(tǒng)采用型鋼支架錨固系統(tǒng)，主纜拉力由錨碇鋼框架傳遞到混凝土錨體，錨碇鋼框架由錨桿、錨梁及錨桿支架組成。
圖6 錨碇鋼框架施工
(3)主纜和吊索
主纜采用預制平行索股制作、架設，每根主纜由110束索股組成，每束有127根直徑5.2mm的平行鍍鋅高強鋼絲，索股平均長度為1643m，預制索股兩端采用鋅、銅合金灌注的熱鑄錨。
圖7 索股架設
圖8 緊纜
主纜主跨垂度84.571m，垂跨比為1/10.5，主纜直徑687.2mm，孔隙率20%。索股平均長度為1634m，全橋共用鍍鋅高強鋼絲7638t，80％的索股在現(xiàn)場制作，然后直接牽引上橋架設。主纜在用緊纜機擠壓成形并有高碳扁鋼雙箍扎緊主纜，完成索夾安裝、懸掛吊索、架設主梁及橋面鋪裝后進行主纜纏絲。主纜纏繞鋼絲為鍍鋅軟質(zhì)低碳鋼絲。主纜索股以前錨方式直接與型鋼拉桿錨固，用鋼墊板微調(diào)長度。
吊索為平行豎直布置，吊點標準間距為12.0m。每個吊點由四根直徑52mm的優(yōu)質(zhì)金屬芯鍍鋅圓股鋼絲繩組成，吊索兩端為鋅、銅合金熱鑄錨。吊索與主纜的連接采用騎跨式，吊索通過主纜上的索夾槽口騎越主纜，通過鋼加勁梁風嘴錨于箱內(nèi)。
圖9 主纜緊纜完成
圖10 索夾、吊索安裝完成
(4)主索鞍、散索鞍、索夾
主索鞍、散索鞍采用鑄焊組合結(jié)構(gòu)，由主（散）索鞍本體、上、下支承板、安裝板（底座）、隔板、拉桿等部件組成。索鞍本體由鞍槽（鋼鑄件）及鞍座（焊接件）組成，減輕吊裝重量，順橋向分成兩個半塊，安裝就位后用螺栓連接成整體。
索夾為馬鞍形鑄鋼件，每個索夾由左右兩個半塊組成，安裝時以高強螺栓將其聯(lián)成整體，緊固于主纜之上。全橋索夾分為緊靠索鞍的封閉索夾、邊跨主纜索夾及中跨索夾分成（4類）6種類型，以適應主纜與吊索之間不同的夾角。
(5)加勁鋼箱梁、支座
加勁梁采用扁平閉口流線型鋼箱梁截面（圖11），箱梁全寬（包括風嘴）為35.6m，橋中心處梁高3.012m，橋面設2%雙向橫坡。橋面板厚12mm，底板與斜腹板的厚度為10mm。鋼箱梁每4m設一道橫隔板。鋼箱梁共39個節(jié)段，標準段重約300t，工廠分段制造，工地吊裝焊接。鋼箱梁采用卷揚機、液壓千斤頂提升式跨纜吊機吊裝（圖12），節(jié)段之間采用全斷面焊接連接。
梁端設置滾動式豎向支座及橫向抗風支座，以分別承受梁端豎向反力和水平反力。伸縮縫順橋向的縱向伸縮量達1500mm。
圖11 加勁鋼箱梁
圖12 鋼箱梁吊裝
2） 主要技術(shù)特點和創(chuàng)新點
虎門大橋是中國橋梁發(fā)展的標志性工程之一，設計布局、結(jié)構(gòu)造型、計算程序開發(fā)等為我國修建大跨徑橋梁積累了豐富經(jīng)驗。同時，屹立在威遠炮臺旁的虎門大橋在香港回歸前夜建成通車，為中華民族獻上了一份厚禮，具有重要的歷史和社會意義。該工程的主要新技術(shù)與創(chuàng)新點為：
?、糯髽蚬こ趟幍慕ㄔO環(huán)境和條件極為復雜，設計者選定了技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、與景觀協(xié)調(diào)、對文物影響最小，又能反映我國改革開放新面貌的設計布局和結(jié)構(gòu)造型；
⑵通過大尺度的氣彈性模型風洞試驗，對施工與成橋后的抗風性能進行了分析，驗證了設計參數(shù)，提出了箱梁拼裝過程中安全渡臺風的技術(shù)措施，保證了大橋的抗風穩(wěn)定性；
⑶在國內(nèi)率先設計采用氣動性能優(yōu)越的扁平流線型鋼箱梁及箱梁節(jié)段間全焊連接的結(jié)構(gòu)形式，并解決了在箱梁吊裝情況下焊縫間隙調(diào)整工藝和焊接技術(shù)；
?、仁状卧趪鴥?nèi)成功地設計、制作、架設了每股127絲的大型預制索股及大型鑄焊組合型主、散索鞍；
?、墒状卧谖覈鴺蛄夯A中采用地下連續(xù)墻施工技術(shù)，解決了錨碇基礎巖面嚴重不平的技術(shù)難題；
?、书_發(fā)了一套結(jié)構(gòu)分析程序，通過試驗研究和工程實踐，建立了系統(tǒng)而完整的懸索橋上部構(gòu)造施工監(jiān)測與控制技術(shù)；
⑺研制出高水平的懸索橋，大型鋼箱梁吊裝的液壓千斤頂提升式跨纜吊機和緊纜機等施工專用設備。
虎門大橋曾先后榮獲全國第九屆優(yōu)秀工程設計金獎、國家科技進步二等獎，交通部優(yōu)秀設計一等獎、交通部公路工程優(yōu)質(zhì)工程一等獎、交通部科技進步特等獎、第二屆詹天佑土木工程大獎。
3） 相關(guān)資料
建設單位：廣深珠高速公路虎門大橋有限公司
設計單位：中交公路規(guī)劃設計院有限公司（原交通部公路規(guī)劃設計院）
施工單位：廣東省長大公路工程有限公司
混凝土用量：848 272.5m3
鋼材用量：111 087.9t
造 價：29.4億元
建成日期：1997年6月9日
