世界最高的塔
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近日，基建狂魔又创造了一项世界第一，彰显了中国在桥梁建设领域的王者地位。今天，超级建筑除了给大家介绍创造这一奇迹的超级大桥，还将在本文给您揭秘特大桥建设的两个重要技术。本文信息量大，内容较多，可以转发分享给小伙伴一起观看。视频来了，世界最高A塔横空出世！
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4月10日，武汉青山长江大桥南岸主塔成功封顶，标志着世界跨度最大的双塔钢箱及钢箱结合梁斜拉桥建设取得阶段性胜利。这一天，中国建设者同时一举刷新了世界桥梁A型塔的高度纪录。
一，关于武汉青山长江大桥
青山长江大桥是武汉的第11座长江大桥，全长7548米，其中主跨938米，桥型为双塔钢箱及钢箱结合梁斜拉桥，设计为双向10车道高速公路，时速100公里，桥面宽48米。此次封顶的青山长江大桥南岸主塔高271.5米，相当于约100层楼房的高度，是目前已建在建的世界最高Ａ型桥塔。青山长江大桥也是世界第四长跨斜拉桥。
武汉青山长江大桥总投资56亿元，采用BOT+EPC（投资、设计、施工、运营一体化）模式建设，由武汉交通工程建设投资集团有限公司、中铁大桥局股份有限公司、湖北省交通规划设计院、中铁大桥勘测设计院集团有限公司共同出资负责建设、经营和管理。
武汉青山长江大桥由中铁大桥院设计、中铁大桥局施工，于2015年开工建设，预计2019年基本建成通车，届时将成为万里长江上最宽的大桥。
二、关于全漂浮结构
武汉青山长江大桥桥型布置为钢箱及钢梁结合梁斜拉桥，采用先进的双塔双索面全漂浮体系，建成后将是世界跨度最大的全漂浮体系斜拉桥。此前，超级建筑给大家介绍过武汉青山长江大桥北岸20号主塔墩首片钢箱梁吊装架设成功的情况。期间涉及到了全漂浮体系的一些内容。大家可以看下图和视频。
上图近处是正在架设钢梁的北岸20号主塔，江对面的是南岸19号主塔。照片拍摄于2017年9月30日。大家可以看到，这时的南岸A型主塔还没有合龙。4月10日成功封顶的就是远处的南岸主塔。
下方为北岸主塔钢梁架设震撼视频，全漂浮体系的奥秘就在这主塔和钢梁之间。随着钢梁的架设拼装，一座新的长江大桥将在这里飞跨滚滚长江。而更形象的说，武汉青山长江大桥将漂浮在大江之上。
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从上面视频中可以看到，蓝色的桥面首片钢箱梁似乎是安装到了橘黄色的支座上，而支座则被固定在主塔上。其实这只是暂时的过渡措施。钢箱梁将在后续的施工中被斜拉索吊起，而下方的支座将被拆除。整座大桥主跨桥面将完全与主塔塔柱分离，处于悬空状态。这就是所谓的全漂浮。更专业的知识在下面。
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斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。在斜拉桥设计上，按梁体与塔墩的连接方式可以分为四大类：刚构体系、塔梁固结体系、半漂浮体系、漂浮体系（全漂浮体系）。这是个比较专业的问题。所谓刚构体系就是指大桥的主梁索塔桥墩三者互为固结；塔梁固结体系就是塔梁固结体系且塔墩分离；半漂浮体系就是塔墩固结塔梁分离，在塔墩处主梁下设置竖向支承；全漂浮体系就是塔墩固结塔梁分离。
▲青山长江大桥设计图
青山长江大桥A型主塔A中间的那“一横”在主塔的上半部，而大桥的桥面主梁在主塔的下半部。大桥主塔和主梁交界处的下面没有横梁。青山长江大桥这种无下横梁的主塔设计和绝大多数斜拉桥是截然不同的。例如下面的照片是苏通长江大桥，也是A型主塔。
▲苏通长江大桥的A型主塔横梁设计在主梁下方，主梁“坐落”在横梁上方。
▲港珠澳大桥青州航道桥的主塔横梁也是在主梁的下方，主梁“坐落”在横梁上方。港珠澳大桥青州航道桥的这种设计就叫做半漂浮体系。桥梁通过斜拉索牵拉浮在空中，同时又“坐落”在主塔的横梁上。此处的“坐落”之所以用了引号，是由于不是真正的坐实，主梁看似坐在主塔横梁上，其实其重量还在上方的斜拉索上。主梁和主塔横梁之间安装有动态限位阻尼支座，平时这个支座几乎不起作用，但一旦桥梁过载或者震动过大，这个支座就会起到支撑作用。这就叫做半漂浮体系。
▲青山长江大桥的主塔没有下横梁，现在放置首节钢梁的这个平台是个临时装置。首节钢梁只是临时在这个平台上进行组装，等挂好斜拉索后，钢梁的重量就全部被斜拉索承载，这个临时支撑平台会被拆除。于是，大桥938米主跨以及主塔两侧18号墩至21号墩之间的全部主梁将完全悬空。这叫做全漂浮体系。
大桥一千多米的钢梁中没有横梁的支撑，整个梁段均是依靠斜拉索的拉力支撑，处于“全悬浮”状态，整个桥梁与桥墩之间完全无连接。这样一来，整座大桥的重量就全部通过斜拉索传到了索塔的塔顶。
全漂浮体系虽然建设难度大，但其优势也十分明显。特别是在发生地震或飓风时，全飘浮斜拉桥可以不受桥墩的约束而极大限度地实现纵向摆动，从而避免结构共振，达到抗震消能的最佳效果。当桥梁发生温度变形或正常的徐变变形时，相互脱离的悬浮结构也能避免桥中产生过大的内部应力。
三、关于斜拉桥主塔
武汉青山长江大桥有两座A型主塔，此次封顶并创造世界最高纪录的南塔设计高度271.5米。其实暂未封顶的北塔更高，其设计高度为279.5米，将来封顶的时候将再次打破南塔创造的世界最高纪录。基建狂魔是不是很厉害？
从上面的图片可以看到，近处的南岸主塔已经封顶，成功戴上了一顶帽子。而北岸主塔刚刚合龙。不久之后，等北岸主塔也带上皇冠之时，世界最高A塔的桂冠将花落北塔。而南塔将屈居世界第二。
斜拉桥主塔的塔型一般分为H形、倒Y型、A形、钻石形、单柱式、双柱式、门架式等，也有个别的采用V型、O型、或者混合型等，有的大桥设计师为了追求视觉效果还故意把主塔弄歪了斜了扭曲了等等。具体如下：
▲合福高铁铜陵长江大桥倒Y型主塔
▲武汉白沙洲长江大桥钻石型主塔
▲上海南浦大桥H型主塔
▲果子沟大桥的H型主塔升级版
▲武汉阳逻长江大桥的门型主塔
▲芜湖长江公路二桥的柱型主塔
▲芜湖长江大桥的U型主塔
▲郑州潮晟路跨潮河桥O型主塔
▲法国Millau桥的塔墩分离式柱形主塔
▲中企承建的摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥的空间曲线型主塔
我们再回到青山长江大桥的Ａ型主塔。那么，这多形状的主塔，为什么青山长江大桥采用Ａ型主塔呢？
大跨度桥梁较多采用H型主塔。主要原因是H型塔的两柱基本垂直，且左右对称。主塔施工时使用自动化爬模技术比较容易，人员上下也方便。主塔上放出的斜拉索也可以基本按照垂直平面拉住大桥的两侧，受力比较均匀，后续猫道架设、斜拉索施工、桥面吊装等工序都相对简单一些。但是H形的结构类似于矩形，并不是最稳固的结构，而接近三角形的A型则稳定性更强。
青山长江大桥跨度大，而桥面设计与江面距离较近，因此选用Ａ型主塔和全悬浮体系使受力结构更合理。Ａ型主塔的左右两柱在塔顶处交汇，与主塔底部墩身构成稳定的三角形结构，大桥左右两侧斜拉索传来的力在中间交汇，索塔的受力具有了整体性，极大的提高了抗震抗风能力。
当然，A型索塔的施工难度也更高，左右索塔的非垂直倾斜结构，需要对传统爬模技术进行改进才可以进行自动化施工，后续施工工序也同样需要更高超的技术。不过，超级建筑相信，这一切都难不倒英雄的中国建设者。不久之后，这座拥有世界最高A型塔的世界跨度最大双塔钢箱及钢箱结合梁斜拉桥，将一跃跨越长江，以无比轻盈而坚固的身姿创造世界漂浮桥梁建设的新纪元。
