1.工程概况
湛江海湾大桥是广东省道S373线上跨越麻斜海湾的一座特大桥。桥址所处海湾是一条狭长水道，潮流占绝对主导地位，为往复流，桥位处全断面范围内具有10m等深线的距离宽约800m。桥址区为第四系地层所覆盖，基岩埋深达250m。湛江地处南亚热带，属季风气候，夏秋常有热带气旋侵袭，最大风力在12级以上。
大桥按双向四车道设计，远期考虑六车道划线，设计荷载汽—超20，计算行车速度80km/h；通航船舶等级为50000t级散货海轮，通航净高48m，净宽不小于400m；桥址区域地震基本烈度7度，按8度设防；设计基本风速V10＝45.1m/s。
2.主桥结构布置
跨越主航道的桥梁采用主跨480m双塔双索面混合梁斜拉桥，见图1，跨径组成为60+120+480+120+60m，全长840m，五跨连续，桥面宽28.5m，每侧各设0.85m检修道和0.75m索区。塔梁交叉处及各墩墩顶均设置纵向大位移量活动支座，为了抵抗纵桥向地震作用，在塔梁交叉处梁底设有液压阻尼支座。
图1：斜拉桥总图
主梁为钢与混凝土混合梁，其中混凝土梁设在边跨，伸过辅助墩顶1.8m，次边跨及主跨均为钢箱梁，梁高3m，梁底采用圆曲线。主塔为钻石型钢筋混凝土结构，整体呈曲线形火炬状，塔高155.1m。斜拉索采用平行钢丝束斜拉索，钢梁上索距16m，混凝土梁上索距为8m。塔墩基础采用31根φ（2.5～2.9）m变截面钻孔摩擦桩，桩长102～106m。
3.主桥结构新技术
主桥采用混合梁斜拉桥体系，是比较成熟的桥梁结构形式，但在结构设计中采取了一些创新性的设计技术，使全桥更为经济、安全、可靠。
3.1 塔墩防船撞技术
湛江海湾大桥主孔通航按50000t级散装货轮标准设计，塔墩船撞力达到834MN，如何保证在如此大力作用下主桥桥墩不被撞坏，又能保证失控船只的安全，同时又要经济合理，是本桥设计的难点。经过一系列的分析与试验，本桥采用浮筏式柔性吸能防船撞技术，见图2。
图2：塔墩防撞示意
3.1.1 结构设计
柔性吸能设施沿承台周边布置，外形轮廓长62m，宽43m，高10m，单侧壁 厚6.5m，其主体结构由内壁、外壁、底板、上甲板、下甲板等构件组成[1]，且内部被分成多个独立水密舱，注水以调整防撞设施浮态；防撞设施主体外面设置吸能箱，系有圆筒形吸能元件。本桥防撞设施通过退缩、转向的方式不仅可以削弱船舶撞击的能量，保护桥墩，而且对船舶和防撞设施本身都可起到保护作用。
3.1.2主要技术特点
（1）采用柔性消能防撞设施后，仿真数值分析表前船舶撞击力下降35％左右，效果明显。
（2）该防撞设施设计合理，可达到双层功效。当受到较小撞击时，通过四周消能箱保护防撞设施主体结构，同时减轻撞击物的损伤程度；若受到非常强烈撞击，可通过防撞设施自身变形和损坏来消耗能量，保护塔墩主体结构。
（3）该防撞设施同桥墩之间沿桥墩周边能发生相对错动，使船体在撞击桥墩的瞬间迅速拨转船头，保证船体安全。
（4）该防撞设施具有较强适应性，可在不同水位条件下满足不同船舶撞击力的需要，且易于维护管理。
（5）该防撞设施性价比优良，对船舶撞击几率高、吨位大等跨海大桥具有一定借鉴意义。
3．2 斜拉索在钢箱梁上锚固技术
3.2.1 锚拉板锚固技术研究
本次设计采取将锚板直接施焊于钢箱梁顶面的索梁锚固形式，见图3，该型式构造简洁，制造方便，易于安装与维护。由于该锚固结构还从未在钢箱梁斜拉桥上使用，其技术难点在于：锚拉板与箱梁顶板连接、锚拉板与锚拉筒连接、锚拉板面外受力、疲劳等方面的处理。具体解决办法如下：
（1）锚拉板与钢箱梁顶板连接焊缝受弯、剪、拉等综合作用，应力复杂，为改善其应力状态，通过加大锚板长度与下端宽度，使斜拉索锚头尽量远离连接焊缝，以便索力传至该焊缝时应力均匀且水平较低。
（2）为改善锚拉板焊缝处钢箱梁顶板Z向受拉性能，首先对该处箱梁顶板进行了局部加厚，并严格控制锚拉板及其与之焊接的加厚顶板的钢材硫、磷含量在0.01％以下；此外，该类型钢板在出厂前需作超声波探伤，板厚方向应满足Z35级拉伸性能要求。
（3）为解决拉板与锚拉筒焊缝根部应力较大及集中的问题，通过有限元分析与试验研究，对相关设计参数多次调整比较，选取合理的圆弧半径可成功缓解了上述矛盾。
（4）为解决锚拉板中部安装锚具开孔对锚板截面的削弱，沿斜拉索中线方向在锚拉板两侧面对称设置了两道加劲肋，予以补强，同时兼顾锚拉板面外受力问题，使加劲肋与锚拉板垂直焊接，并且其底部必须与钢箱梁顶面焊连，以保证横向倾角。
图3：锚拉板结构图
3.2.2 锚拉板结构设计
锚拉板索梁锚固结构由（锚）拉板、锚管、锚垫板、加劲肋等组成，依据斜拉索索力的大小，（锚）拉板采用一块厚20～40mm的钢板直接焊接于钢箱梁顶面，与箱梁外腹板对应，成为锚拉板结构中的主要受力构件。壁厚20～40毫米无缝钢管制成的锚管嵌入（锚）拉板上部槽口，并采用熔透焊缝将两者焊连成整体，而锚垫板就焊接在锚管下端。沿斜拉索方向，在锚拉板两侧焊接4条加劲肋，加劲肋面积之和应大于拉板开孔削弱面积的1.3倍以上，加劲肋底部与桥面板焊连。
3.3流线型空腹钢箱梁设计技术
钢箱梁设计着重解决两方面问题，首先梁体结构自身应具有良好的抗风性能，特别在主梁架设阶段不需其它辅助措施就易于满足抗风要求；另一方面力求构造简单合理，有利于受力、制作与维护。经对现有钢箱梁斜拉桥的归类分析与研究，本桥首次提出流线型空腹钢箱梁结构。
3.3.1 结构设计
钢箱梁顶板宽28.5米，梁高3.0m，闭合式单箱三室截面，Ｑ345ｑＣ钢材。底板呈流线型，为一完整的圆曲面，半径72.5m，板厚12mm，与两侧斜板组成风嘴，使梁体具有良好的抗风性能；外腹板厚24mm，角度与斜拉索基本保持一致；顶板厚14mm，与其下U型纵肋及横隔板组成正交异性钢桥面板。与常规设计不同，横隔板为空腹式桁架结构（斜拉索所在两端剪力较大区段为实腹结构），由角钢加拼接板组成，间距3.2米，见图4。内腹板与横隔板相仿，也为空腹式桁架结构，间距9.8米。
图4：空腹钢箱梁
3.3.2 主要技术特点
（1）带风嘴的闭合流线型钢箱梁抗风性能优越，成桥状态颤振临界风速高达150m/s以上, 远远大于主梁颤振临界检验风速。
（2）设置内腹板可以增强箱梁刚度，减小剪力滞后现象，便于主梁制造、定位与架设。
（3）横隔板与内纵腹板采用空腹结构，增大了箱内透空率，改善箱内作业环境，有利于制造与后期维护，体现以人为本的设计理念。
（4）箱内采用空腹式结构，使全桥正交异性钢桥面板的变形性基本协调一致，延长桥面铺装使用寿命。
（5）本桥采用空腹式钢箱梁，在不影响结构受力的前提下，经济性好，钢材用量指标仅为450kg/m2
3.4 曲线型类型混凝土主塔设计技术
本桥处于强风强震环境，塔形构思时，优先采用A字形等具有空间稳定几何形态的结构形式，以满足结构受力需要。同时，考虑湛江是广东最南端的花园式海滨城市，桥塔等高大建筑还应与城市环境相协调，力求结构与建筑艺术的和谐统一。大桥设计将桥面以上原本直线形塔柱设计成曲线形,见图5，并向顶端凝，使整个主塔具有火炬状升腾气势，富有生机。曲线形火炬状聚桥塔造型突破了当时国内斜拉桥主塔现有模式，很好地与成为城市 人文自然景观相融合。
图5：曲线火炬状主塔
本桥主塔高155.11m，钢筋混凝土结构，50号混凝土。桥面以上曲线形塔柱高103m，顶部呈火炬状造型。塔柱内外曲线均采用曲率相同的圆曲线，半径360m，圆心分别位于相应曲线顶端的平面内，这样处理，实现塔柱截面尺寸的逐渐变化，满足结构内力的需要，且方便施工。曲线形塔柱采用单箱单室截面，截面外轮廓纵横向尺寸从顶部的6.0m×3.2m逐渐过渡至桥面处根的7.0m×5.0m，截面壁厚0.7m～1.3m。
4．结论
湛江海湾大桥设计始终贯彻安全、经济、美观的原则，在吸收近年来国内外桥梁新技术的基础上，结合自身特色，在许多方面做出了重要的技术创新和突破，代表了当代大跨度桥梁的技术水平。当前，本桥已建成投入运营，对桥梁技术进一步发展做出了贡献。
参考文献：
[1] 曹映泓，左智飞，罗林阁. 湛江海湾大桥柔性吸能防撞装置研究[J].中外公路，2006（5）