乳山口大桥主桥为主跨666m双塔钢箱梁悬索桥，是华北地区最大跨径的悬索桥，也是山东第一座大跨公路悬索桥。主桥加劲梁为整体扁平流线型钢箱梁；塔柱外部采用独特的带切角的三角形截面，内部空腔采用圆形。圆形钢筒一方面作为施工内模，另一方面又是永久结构参与受力。锚碇为深埋式重力锚，施工方便，景观效果好。引桥采用40mBulb-T克服了后张法预应力混凝土梁孔道灌浆不密实等缺点。

    乳山口大桥位于环海公路威海段中海阳所至乳山口段，终点位于琵琶岛附近市界位置，接G228丹东线海阳段。是环海公路的控制工程。其中，主桥采用（193+666+51.4）m双塔钢箱梁悬索桥，索塔为承台+群桩基础，桥梁全宽35.5m（含人行道、检修道、导流板）。

    图1项目地理位置图

    项目设计重点关注的问题

    1.项目所在地区为典型海洋气候环境，在桥型方案选择、结构设计等方面，应重点关注耐久性设计以及桥梁运营养护问题。

    2.桥位处属正规半日潮，平均潮位变化约2～3m。潮位变化区域的水中桥墩，附着的大量水生物对结构耐久性会造成危害，结构设计中应予以重视。

    3.需注意对海洋公园的影响

    本项目位于的大乳山风景区西门（北门）外侧(250m以上)，穿越海洋公园重点保护区。设计方案和路线应尽量减少对海洋公园的影响。

    路线穿越重点保护区的里程均约为0.348km，占用重点保护区面积为0.0094km2；约占重点保护区总面积的0.15%；穿越大乳山海洋公园中的适度利用区总长度1.678km，占用适度利用区面积为4.53km2，占用适度利用区面积约占适度利用区总面积的0.20%，不穿越也不占用生态与资源恢复区。

    4.注意对重点保护目标——岩礁岸线的影响

    东塔位于浅水中，塔柱与岩礁的最短距离为120m。设计施工通道应采用栈桥绕行，避开直接登陆对岩礁的破坏；边跨钢箱梁施工需采用缆载吊机或轨索吊等不影响陆地岩礁的方案；不能采用炸岩作业，并远离近岸岩礁区作业。

    5.从岸边的岩礁就可以看出，本项目地质条件好，基岩埋藏浅，可以考虑扩大基础或者嵌岩桩。

    6.需注意与大乳山风景区的协调关系

    从大乳山风景区望向乳山口大桥，可领略大桥的壮美；大桥上设有人行道，从桥上穿行的行人也应能很好地领略风景区的美；海中行驶的船只和附近道路上行驶的路人，也能拥有桥与环境和谐之美的视角。

    桥位选择和桥跨布置

    桥位处通航净宽565米，航道偏西岸(烟台侧)，东侧岸边有礁石保护区。桥型方案主跨需覆盖通航净空，边跨尽量不要侵占礁石保护区。为了施工方便，西侧索塔设置在岸上；根据通航净宽的要求，再留一定富余，并避开礁石保护区，将东侧索塔设在4m左右的浅水区。由于路线终点需要顺接海阳段，为了满足路线的平面指标，路线在海阳侧往北稍有偏转。在目前路线推荐方案下，东侧索塔设在浅水区，西塔设置在岸边较有利于施工的平整地块。主跨跨径约666m。

    能适应主跨666m左右的桥型方案有悬索桥、斜拉桥。但由于烟台侧路线位于曲线上，斜拉桥不便布置边跨，因此选择悬索桥。

    主桥主跨666m，烟台侧侧索塔位于码头岸上，威海侧侧索塔位于浅水区。根据地质条件，锚碇均采用深埋重力式锚碇。烟台侧侧边跨由于路线急弯，加上位于岸上，故成桥时不设置吊索，采用51.4m的一段钢箱梁后接40m引桥。威海侧边跨，考虑到位于水中减少水中作业且可横跨礁石保护区，设置吊索；水上船运条件较好，采用经济成熟的钢箱梁。

    主桥结构方案与创新

    主桥采用193m+666m+51.4m三跨吊全漂浮体系悬索桥。主缆间距29.5m；吊索在钢箱梁上的横向锚固距离是29.5m；顺桥向标准吊索距离是12.8m。

    图2主桥桥型布置（单位：m)

    结构体系

    加劲梁在两个桥塔处设置横向抗风支座、纵向限位阻尼装置；过渡墩处设置抗震竖向拉压支座和横向抗风支座。

    为凸显索塔高度采用无下横梁的设计，钢箱梁过塔处不设竖向支撑。威海侧过渡墩旁设置足够无索区，烟台侧多出51.4m压重跨，通过这样的布置，实现悬索桥桥梁支座不出现拉力，消除拉压支座容易损坏的顽疾。

    加劲梁

    （1）构造

    图3主桥加劲梁标准横断面布置（单位：mm）

    整箱方案，梁宽35.5m，梁高2.8m；吊点横向间距29.5m，吊点顺桥向间距12.8m；吊索锚固在风嘴上，顶板宽28.5m，风嘴宽1.5m，平底板宽30.3m，斜底板宽5.1m；风嘴外侧设置宽2.0m检修道和导流板，检修道及导流板主要作用是优化钢箱梁气动外形，不参与钢箱梁受力，仅承受自身重量及行人荷载。标准梁段（B梁段）长12.8m，设置实腹式横隔板，间距3.2m；顶板U肋上口宽300mm，下口宽170mm，高280mm，U肋中心距600mm；底板U肋上口宽240mm，下口宽500mm，高260mm，U肋中心距1000mm。顶板在外侧重车道厚18mm，内侧快车道厚16mm，U肋板厚8mm，底板厚10mm，斜底板厚10mm，底板U肋板厚6mm。横隔板设置两个高1.4m的人洞及2处管线孔道，人洞处设置检查车轨道。

    （2）特点与创新

    采用带水平导流板的扁平流线型钢箱加劲梁，提高结构颤振稳定性的同时也避免涡振风险。钢结构采用Revit正向出图，实现BIM在悬索桥正向设计中的首次使用。

    缆索系统

    （1）构造

    乳山口大桥主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS）制索，全桥共两根主缆。单根主缆通长索股有80股，另在威海侧设有2根背索，每根索股由127根直径为5.15mm的锌铝合金镀层高强度钢丝组成。

    本桥采用钢丝绳吊索；限位拉索采用平行钢丝，平行钢丝拉索每侧吊点设三根拉索。钢丝绳吊索除受力较大的塔侧长吊索和限位装置旁每侧吊点设3根吊索外，其余每侧吊点设2根吊索，烟台侧三根吊索、威海侧邻近限位拉索二根吊索为临时吊索，用于吊装主梁，待梁段施工完成后拆去。

    本桥吊索索夹采用骑跨式，限位拉索采用销接式索夹，索夹壁厚均为45mm。由于本桥主缆直径较小，为消除钢丝绳吊索弯曲应力，对吊索索夹位置出索处进行适当加厚。

    主索鞍鞍体采用铸焊结合结构；鞍头用铸钢铸造，鞍座为钢板焊接；主索鞍吊装重量为威海中跨侧30吨，威海边跨侧29吨；烟台中跨侧26吨，烟台边跨侧27吨。鞍体下设不锈钢板-聚四氟乙烯板滑动副，以适应施工中的相对移动。为方便索股定位，鞍槽内设竖向隔片，在索股全部就位并调股后，在顶部用锌块填平，并进行封水处理，再将鞍槽侧壁用拉杆夹紧。边跨背索锚固于主索鞍的锚梁上。塔顶设有格栅底座，以安装主索鞍。格栅悬出塔顶以外，以便安置控制鞍体移动的千斤顶，鞍体就位后将格栅的悬出部分割除。

    散索鞍鞍体采用铸焊结合的结构方案。鞍槽用铸钢铸造，鞍体由钢板焊成。为方便索股定位，鞍槽内设竖向隔板，在索股全部就位并调股后，在顶部用锌块填平，并进行防水处理，上紧压紧梁，再将鞍槽侧壁用拉杆夹紧。威海侧散索鞍吊装重量为42吨，烟台侧散索鞍吊装重量为42吨。

    （2）特点与创新

    本桥主缆采用“Z型钢丝+缠包带+干燥空气除湿”防护方案。主缆钢丝外面直接缠绕Z型钢丝，Z型钢丝内部送干燥空气，空气相对湿度不超过40%RH。为保证Z型钢丝缠绕的密封性，以及Z型钢丝本身的防护要求，在Z型钢丝外面增加缠包带密封体系，提高主缆防护体系的密封性。

    索塔

    （1）构造

    索塔采用门式造型，索塔设置上横梁以及承台位置处的下横梁。

    威海侧索塔承台顶面高程-0.5m，塔顶高程+141.649m，总高度142.149m；烟台侧索塔承台顶面高程+4.000m，塔顶高程+141.649m，总高度137.649m。索塔主要构件包括下塔柱、上塔柱、下横梁、上横梁、塔冠等。

    除索塔上横梁为全预应力混凝土构件外，其他塔柱均为普通钢筋混凝土结构，索塔均采用C55混凝土。

    下、上塔柱均采用带切角的三角形截面。威海侧索塔下塔柱高程范围为-0.5m至+63.539m，截面尺寸由8.0m×10.3m（横桥向×顺桥向，下同）过渡到7.44m×9.59m；上塔柱高程范围为+63.539m至+135.649m，截面尺寸由7.44m×9.59m过渡到6.8m×8.8m；内腔为直径3.2m的圆形，壁厚由塔底1.5m过渡墩到塔顶1.0m；烟台侧索塔下塔柱高程范围为+4.0m至+63.539m，截面尺寸由7.94m×10.25m（横桥向×顺桥向，下同）过渡到7.44m×9.59m；上塔柱高程范围为+3.539m至+135.649m，截面尺寸由7.44m×9.59m过渡到6.8m×8.8m；内腔为直径3.2m的圆形，壁厚由塔底1.48m过渡墩到塔顶1.0m。

    下横梁采用实心的矩形截面，高8.0m，宽6.0m。上横梁采用矩形截面，高7.0m，宽4.0m，壁厚1.0m，设置32根15-19型预应力钢束。

    塔冠为主索鞍鞍室，采用钢筋混凝土结构，侧壁壁厚30cm，顶板壁厚60cm。威海侧索塔基础采用20根直径2.8m的钻孔灌注桩，按照嵌岩桩设计。承台为圆形，直径21.8m，高6m。烟台侧索塔基础采用20根直径2.8m的钻孔灌注桩，按照嵌岩桩设计。承台为圆形，直径21.8m，高6m。

    图4索塔构造（单位：cm）

    （2）特点与创新

    塔柱采用带切角的三角形截面，线条清晰、棱角分明，塔柱和横梁同时使用三角形断面，营造出和谐、韵律感、现代感。内部空腔采用圆形。圆形钢筒一方面是内模，另一方面又作为永久结构参与受力。塔柱截面实体化，可减小轮廓。

    塔柱无中横梁，内腔为等直径圆形，设计使用上下一致的钢内模，可大大提高内侧浇筑质量，并省去内膜脱模工期，提高效率。塔内检修道可在工厂与钢筒内模焊好，施工期间也可使用。索塔内侧钢筋也可与内模一并安装，缩短工期，定位可靠。

    锚碇

    （1）构造

    威海侧地形横向坡度较大，锚体后部采用两侧不等高，台阶状，两侧散索鞍IP点等高为47m，散索鞍采用不同转索角度，使下坡侧后锚室位于更低标高，锚块相应降低标高，顺应山坡走势，降低了对自然环境的影响。IP点横向间距29.5m，锚碇总高28.84m，前部宽40m，后部最宽处55.47m，顺桥向长44m，前锚室侧墙壁厚2m，可以更好抵抗填土的土压力，锚碇前部设置检修门，方便内部检修。

    烟台侧地形顺桥向坡度较大，横桥向坡度较小，采用横桥向等高，顺桥向前低后高的锚体形式，散索鞍IP点标高为66m，锚体后部高出前端10m，前端露出地面5m左右。IP点横向间距29.5m，锚碇总高36m，前部宽40m，后部最宽处58.52m，顺桥向长度52m，前锚室侧墙壁厚2m，可以更好抵抗填土的土压力，锚碇前部设置检修门，方便内部检修。

    本设计推荐采用多股成品索锚固系统，威海侧单根主缆双股锚30个，单股锚22个；烟台侧单根主缆双股锚28个，单股锚24个；双股锚采用5×15-7挤压式成品索，单股锚采用6×15-3挤压式成品索。

    图5锚碇构造示意

    （2）特点与创新

    锚碇采用深埋式重力锚，隐于自然，避免大体积锚体突兀影响。采用开挖施工，可以利用坡道运输工具和材料，相对于隧道锚，施工更加安全便利。锚碇采用主动排水、阻水措施，可以有效降低锚碇漏水风险，增加耐久性。锚碇埋入地下，降低对自然景观的影响。前锚室开检修门从地面直接进入，方便检修。

    引桥结构方案与特点

    1.构造

    乳山口大桥引桥跨径布置为：33×40m（威海侧）、5×40m（烟台侧）。

    上部采用先张法Bulb-T。单幅桥横向设置7片梁，梁间距2.0m，主梁跨径均为40m，设两道31cm厚的端横隔板，在跨中设置3道31cm厚的中横隔板。单片梁顶宽1.26m，底宽1.01m，腹板厚度0.21m。

    图6引桥跨中标准横断面

    下部盖梁采用倒梯形截面，上底宽3m，下底宽1.5m，盖梁高4m，最大悬臂11.95m；桥墩为六边形截面，横桥向尺寸为6m，墩顶顺桥向尺寸2.3m，墩底截面顺桥向单侧边线随墩高按1:80增加；基础采用矩形承台加群桩基础方案，单个承台下设4根直径2.0m的钻孔灌注桩；承台平面尺寸为8.2m×8.2m，承台厚度3.5m。盖梁采用C50混凝土，桥墩采用C40混凝土，承台采用C35混凝土，桩基采用C35混凝土。

    2.特点与创新

    引进北美广泛应用的桥型Bulb-T。该方案由于采用先张法预应力梁，无需复杂的预应力筋穿孔、灌浆工艺，根本上克服了后张法预应力混凝土梁孔道灌浆不密实的缺点，耐久性好。Bulb-T梁采用结构简支桥面板连续体系，桥面板采用厚度为20cm整体现浇层，使结构整体性好，桥面板受力没有薄弱环节，比小箱梁、T梁整体化层桥面受力更强。

    管理中心和景观平台

    管理分中心养护工区合并设置1处，占地1.04公顷，总建筑面积2970平方米（不含变电所）。两岸设置景观平台4处。

    1.管理中心

    管理中心主体为三层建筑，在结合使用功能的同时注意景观效果。设计风格与主桥索塔呼应，采用三角形元素。

    图7管理中心效果图

    2.景观平台

    沿线乳山口大桥东西两侧，分别设置两处停车场，路线左侧沿地形设置步道，观景视线优质的区域设置观景平台和休憩空间。光顶山上设置茶座。

    观景平台所处位置可同时欣赏海、山、岛、桥的不同景观风貌，将最美的景观尽收眼底。车辆行驶在道路中通过提前标志牌提醒进入观景平台停车位，再通过景观步道的引导将人引入高处景观平台。景观步道与平台均参考地形设置，因地形变化较大，故采用坡道和台阶相间的布置形式。

    图8景观平台效果图

    观步道和平台的设计，采用与周边环境相协调材质，将人工设施与环境合理地融为一体，并提供了人性化的休憩、眺望空间。

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