“中国金门大桥”刷新三项世界首创——南京栖霞山长江大桥建成通车十余年荣誉等身
在南京长江下游约4.3公里处,一座金黄色的钢箱梁悬索桥横跨江面,其气韵磅礴的外观与山脊线浑然一体,被海内外媒体誉为“中国的金门大桥”。这便是南京栖霞山长江大桥(原南京长江第四大桥),主跨1418米,2012年建成时同类型桥梁居国内第一、世界第三。它以三项世界首创技术突破传统悬索桥体系的局限,开创了我国大跨度悬索桥全寿命周期设计的新范式。通车十余年来,这座大桥先后荣获中国建设工程鲁班奖、詹天佑奖及国家优质工程金奖,用硬核科技实力托起了一座“世界级悬索桥”的荣耀。
一、工程概况:世界第三大跨径的“中国金门大桥”
南京栖霞山长江大桥是G25国家高速(长春至深圳)的过江通道,也是南京市“五桥一隧”总体规划中的收官之作。大桥北起六合区横梁街道与宁通高速公路相接,南止于沪宁高速公路麒麟枢纽,全长28.996千米,双向六车道高速公路标准,设计时速120公里,总投资约68亿元。
跨江主桥为主跨1418米的双塔三跨连续钢箱梁悬索桥,全长2476米,跨径布置为(166+410.2+1418+363.4+118.4)米,是世界首座主梁三跨连续悬索桥,在同类型桥梁中排名当时世界第三、中国第一。大桥因外观酷似美国旧金山金门大桥,加之桥体涂装采用了具有国际标准的三层环氧富锌防腐体系,桥身通体呈暖红色,在落日余晖中呈现出流光溢彩的视觉效果,被海内外媒体和桥梁爱好者冠以“中国的金门大桥”之美誉。
大桥于2008年12月28日正式开工建设,2012年12月24日建成通车。施工期间,近万名建设者在长江深水区和复杂地基条件下,用48个月的时间完成了这座世界级的特大型悬索桥,创造了国内外同类桥梁施工的“栖霞山速度”。
二、世界首创:打破传统悬索桥体系的“三大突破”
栖霞山大桥不满足于跨径的突破,更在悬索桥的核心技术体系上首创了三大世界级成果,被公认为世界第三种悬索桥主缆锚固体系和全新的悬索桥结构体系。
首创之一:主梁三跨连续竖向弹性约束与纵横向组合限位新型悬索桥体系。 传统大跨度悬索桥的加劲梁在塔区处通常是通过简支或支座不连续设置,导致塔区主梁弯矩与吊索内力难以协调。栖霞山大桥首创了主梁三跨连续悬索桥竖向弹性约束和纵横向组合限位的新型结构体系,提出了一套全新的支座刚度计算方法,编制了弹性支承悬索桥计算软件,发明了预设刚度弹性拉压支座。这一突破从根本上改善了缆、索、梁的协同工作条件,延长了疲劳寿命,并减小了伸缩缝规模提高了耐久性,是一种全新的悬索桥结构体系。
首创之二:“8”字形地连墙深基坑锚碇支护结构。 北锚碇深基坑支护结构首次采用了“8”字形地连墙,将两个圆形地连墙通过拱效应连接,使径向压力有效转化为轴力,墙体变形小,有效降低了对周围地质地物的影响。这一创新减少了工程投入、降低了工程风险、加快了工程进度,同时提高了基础的长期稳定性。
首创之三:悬索桥主缆分布传力锚固系统——世界第三种悬索桥主缆锚固体系。 栖霞山大桥首次研发出主缆分布传力锚固系统,利用钢筋混凝土榫剪力键群良好的延性,将主缆拉力逐级分散传递至锚碇混凝土中。该系统解决了传统锚固体系后锚面长期应力集中的“老大难”问题,实现了锚固系统全寿命周期免维护,被国际桥梁界公认为继英国重力式锚碇(直接锚固)和美国隧道式锚碇之后的世界第三种悬索桥主缆锚固体系,是中国大跨度悬索桥锚固理论走向世界前沿的标志性成果。
此外,大桥还首创了适用于内陆“高温重载”环境的复合浇注式沥青(PGA+AC)钢桥面铺装结构,研发了专用施工工法和配套设备。该铺装结构提高了大位移随从性及高温抗车辙能力,通车十余年来无明显的桥面病害,从根本上破解了钢桥面铺装易损的世界性技术难题。
三、建设历程:深水激流中的四年攻坚
栖霞山大桥建设面临的施工环境十分复杂。桥位处长江水深流急,河床地质复杂多变。南北锚碇分别采用“8”字形地连墙和沉井基础形式,索塔基础为大直径钻孔灌注桩群桩基础,门式混凝土索塔结构,钢加劲梁为扁平钢箱梁。
南锚碇采用大面积沉井基础,需在长江漫滩区软土地基中下沉40余米深,沉井体积和重量在同类工程中处于前列。施工过程中,建设者们在沉井底部采取“压气升浆”助沉和空气幕辅助下沉等多种创新工艺,精确控制沉井下沉姿态和速度,确保沉井垂直度和平面位置偏差均在毫米级范围内。
2012年1月31日,大桥钢箱梁桥面实现高精度合龙,为当年年底通车奠定了坚实基础。大桥于2018至2019年荣获国家优质工程金奖,后陆续加冕中国建设工程鲁班奖、中国土木工程詹天佑奖。2020年,栖霞山大桥的独柱式桥塔和主跨1418米的修长比例,使它获得美国《工程新闻记录》全球最佳桥梁项目提名,成为中国唯一入围该类别的桥梁工程。
四、文化符号与区域价值
通车后,南京城市快速通道“大二环”的过江交通格局彻底闭环。大桥北连宁通高速与G40沪陕高速共线段,南接沪宁高速,至此从南京六合过境南京去往长江三角洲南翼的车辆不必再绕行南京长江大桥或长江二桥,跨江通行时间缩短半小时以上。
作为国内首座三跨连续悬索桥,栖霞山长江大桥改变了人们对悬索桥仅能单跨受力、无法有效应对重载温度效应的传统认知,推动中国大跨度悬索桥实现了从“单一锚固体系”向“多体系协同”的跨越。从深远的外形美学到领先世界的锚固体系,它将“中国智造”推向了世界悬索桥技术的高峰。
