走近獅子洋大橋 解碼“世界第一”之外的突破

科技日報記者 都芃

站在獅子洋通道主橋索塔下，把頭仰起近乎90度，才能迎着日頭勉強看到200米高空正在施工的塔身上端。封頂後，主塔最終高度將來到342米，創下雙層懸索橋最高主塔紀錄。

10月11日，科技日報記者跟隨中交公路規劃設計院有限公司（以下簡稱公規院）主辦的“探尋超級工程 見證大國匠心”活動來到了正在建設中的獅子洋大橋。

“作為粵港澳大灣區向南向西擴展的重要交通生命線，獅子洋通道將在促進廣州南沙、中山乃至珠江口東西兩岸全面互聯中發揮關鍵作用。”獅子洋通道項目建設方廣東灣區交通建設投資有限公司副總經理、總工程師張太科介紹。

最長主跨跨徑、最高主塔塔高、最大錨碇基礎、最大主纜規模、最多車道數量……獅子洋大橋集齊了雙層懸索橋的多個世界第一。但在領銜橋樑設計工作的全國工程勘察設計大師、公規院總工程師崔冰看來，獅子洋大橋的真正價值並不在於刷新紀錄，而是其設計、建設背後的一項項技術突破。

獅子洋通道並非普通的跨江通道，其是珠江口首條雙層複合公路通道。“我們對多個主橋橋位方案進行了比選，最終確定了當前這個主跨2180米‘一跨過江’的雙層鋼桁懸索橋方案。”為最大化提升通道服務能力，崔冰帶領公規院副總工程師徐軍等資深技術人員組成的設計團隊，通過大量數據分析、方案比選與科學論證，最終確定了跨江主橋為上下雙層“8+8”共16車道的方案，其不僅極大提高了通行能力，也為未來交通增長預留了充分空間。

前所未有的設計方案，帶來了世界級的技術挑戰。“雙層16車道的超寬橋面，意味着單側橋塔需要承受超過20萬噸的巨大豎向壓力，這是傳統橋樑結構難以承受之重。”崔冰介紹，面對這一核心難題，團隊創造性採用“鋼殼—混凝土”組合結構索塔設計方案，有效強化了索塔各項結構性能，並顯著減少塔身自重，這也是在世界範圍內首次將該型結構用於大跨度懸索橋。

同時，為匹配這種索塔結構，充分發揮鋼與混凝土的協同受力性能，設計方案提出採用強度等級達C80的高性能混凝土，並形成了一整套標準化的橋塔高質量建造工藝。

為滿足超重荷載要求，獅子洋大橋的主纜設計也達到了前所未有的規模。其主纜直徑達1.5米，單根主纜由374股索股組成，每股索股又由127根直徑6毫米、強度等級高達2060兆帕的高強鋼絲構成。為保證主纜內部鋼絲受力均勻，大橋構建了集機器視覺、壓力變送高差自動監測於一體的自動化高精度索股架設測控系統，並採用索夾隨吊杆荷載變化緊固、纏絲與緊纜同步實施工藝。團隊還聯合施工單位研發了數控自動化索夾緊固與緊纜一體機和緊纜纏絲一體機等新型設備，為此後不同橋型超大直徑主纜施工提供了工藝與裝備基礎。

“橋樑工程設計建造的真正價值不在於不斷重複刷新紀錄，而在於真正實現橋樑安全、耐久的結構理念及與之相適應的結構理論和建造技術、工藝等突破。”崔冰對於橋樑的安全耐久性有着執着追求，他認為應打造除關鍵支撐構件（索塔、主纜）外其餘構件均可便捷更換的橋樑結構體系，以保證橋樑在全壽命週期內始終保持“青壯年性態（性能、狀態）”。這一理念也在獅子洋大橋得到了實踐。獅子洋大橋創造性構建了正交異性鋼橋面板可更換結構體系，基於無應力狀態的逆推導實現成橋狀態下鋼橋面板模塊周邊應力趨於零。在車輛荷載作用下，鋼橋面板出現較嚴重疲勞損傷時，可便捷實施更換，不影響主樑、橫樑等主體結構。

一項項創新設計引領着中國橋樑工程不斷實現新的突破。珠江口上，獅子洋通道與已建成通車的虎門大橋、南沙大橋遙相呼應，共同構成連接廣州南沙與東莞、輻射粵港澳大灣區西翼的重要跨江走廊。“多年來，公規院始終紮根粵港澳大灣區建設主戰場，深度參與了一批具有戰略意義的標誌性工程全生命週期工作，從前期規劃設計到後期運維管理全鏈條發力，積累了系統完備的實踐經驗，成為推動灣區互聯互通和融合發展的重要力量。”公規院專業總監、副總工程師吳明遠表示。