深中通道設計方案國際競賽，通過公開徵集，吸引了國內外知名設計團隊參與，參賽作品各有所長、各有特色。
作為參賽單位之一，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司的作品，在競爭中獲得了第四名的不俗成績，為橋樑系統設計積累了寶貴經驗，為實現橋樑強國夢邁出了堅實一步。
工程總體設計
在廣東深中通道方案競賽中，設計結合周邊環境構建工程主題，依託建設條件劃分表現重點，藉助結構特徵展開概念設計，並統一結構構造，完善細節設計，以柱式塔斜拉-懸索協作橋、柱式塔組合梁斜拉橋等系列創新技術打造的橋樑工程方案，表現出強烈的時代夢想、深遠民族情懷和獨特的工程魅力。
深中通道位於珠江河口灣、伶仃洋核心區，東起於廣深沿江高速深圳機場南側互通立交，中跨伶仃洋時規劃以連接線登陸廣州南沙島，西終於中山馬鞍島橫門互通立交，與中開、中山東部外環及中江三高速銜接。
總體工程24.005km，跨海段長22.365km、陸地段長1.64km。主體工程為東隧西橋，橋隧比100%，橋樑總長17km，隧道總長7km，分為“東/西人工島、沉管隧道、主橋（伶仃西航道橋、橫門東水道橋）、跨海及高架橋”5部分。
方案競賽以工程主題設計為先導：先策劃、後執行，借力周邊歷史和環境,適配結構特徵和造型。方案設計因工程概念設計而展開：以一項多工程為背景持續進行的“超大跨徑柱式塔斜拉橋關鍵技術研究”項目為支撐，先構思、後求實，體現安全、耐久、簡約、美觀的工程價值。
工程主題設計
伶仃洋在虎門處灣頂寬3km，至項目洋區寬22km，縱深72km，水域面積2100km2，入海口已寬過50km。項目洋區水下地形條件複雜，周邊自然環境優越。
四門入海，三灘兩槽。項目洋區擁有珠江東四大口門：虎門、蕉門、洪奇門、橫門。西淺東深，南淺北深，洪潮交匯、水勢強勁，塑造出三灘兩槽河床地形。
南沙前出，龍穴居中。西灘巨大，南沙島、龍穴島並列其中。藉助鬼斧神工，南沙島偏西，自然景觀在逐漸向南發展；龍穴島居中，人文特徵也逐漸向南加強。
大好山河總是伴隨有多舛的歷史。千百年來，國家和民族的命運多次在伶仃洋上衝撞。“惶恐灘頭說惶恐，零丁洋裡嘆零丁。”寂寞和悲壯似乎是伶仃洋上空那一抹永恆的陰霾！
直至中山武昌首義，小平深圳先行，伶仃洋上開啟了中華民族的偉大復興。今至百年，山河重整。此次深中通道的建設，應時因地，恰如百年盤龍，吐氣成虹！
工程主題設計——百年盤龍 吐氣成虹
方案以“百年盤龍，吐氣成虹！”為工程主題，營造工程文化背景，構築工程結構造型，為周邊自然環境再添新彩。方案以伶仃西航道橋——主跨1620m單柱式雙塔四索麵分體鋼箱梁斜拉-懸索協作橋、橫門東水道橋——主跨580m單柱式雙塔四索麵分體鋼板組合梁斜拉橋為依託，以錨碇、邊墩、主樑、拉索、纜索為載體，表現盤龍吐氣意向，近對兩水道，遠應四口門。
1620m主跨單柱式雙塔四索麵分體鋼箱梁斜拉-懸索協作橋
工程概念設計
方案呼應“東隧西橋，外環門戶”工程特點，將項目劃分為“東水門”“西虹門”兩特徵段。
方案在與珠江口自然環境和區域規劃整體和諧的基礎上，進一步體現兩岸三地弘揚歷史文化，追求時代特色的意願：
深圳側，方案將東、西人工島賦名為“近水石島”“遠水石島”，以彰顯深圳人“近水遠水，求強爭位”的歷史與時代精神。並以此打造工程美學形象。
中山側，深中通道夢起於偉人故里，謀劃於辛亥百年之際。方案延伸“一灣文化”精髓，將橫門東水道橋賦名為“橫門首義大橋”。結合斜拉橋橋型方案結構特點，兩索塔設計為菱形截面單柱式結構，形如豐碑。同時，也彌補了橫門東水道在規劃上的文化缺陷。
廣州側，南沙情未了，龍穴待疾風。方案將伶仃西航道橋賦名為“伶仃南沙大橋”，以彰顯建設南沙的決心和能力。在表現斜拉-懸索協作橋橋型方案結構特點的同時，兩索塔設計為菱形截面單柱式結構，狀似重劍，寓意“南沙定海，協作有為”！
工程概念設計背景條件
橋樑概念設計
1.比例與均衡
在滿足工可既定功能的前提下，設計應用能引起公眾共鳴的美學指標，劃分、調整橋樑合理、簡潔的幾何關係。
2.形式與和諧
在構建橋樑幾何形象的基礎上，設計依據既定均衡中心下的主從關係，研究、優化橋樑體系及其組成的統一形式。
主從與統一的表現
3.結構行為、結構技術
方案的結構行為和技術力圖體現出結構的“力學美”和“創新美”，給人以安全感、穩定感和物盡其用的經濟感。
①主橋——伶仃西航道橋
斜拉和懸索兩種體系在橋樑中相互協作，優勢互補。在1620m主跨單柱式雙塔四索麵分體鋼箱梁斜拉-懸索協作橋中，兩者比例設計為基本各佔一半，塔高最為合理，互補最為充分。
450m邊跨設計為全斜拉區。強大的尾索保證了橋樑整體剛度，提供的軸向壓力可突破至主跨主樑懸吊區，克服主樑內力間斷。150m邊跨尾端設計為交叉吊索區，形成局部剛度加強的懸吊輔助跨，解決了邊跨因不能設置輔助墩，活載變形大，尾索應力幅高的特殊問題。
懸吊輔助跨
單柱式索塔工程體量小，抗撞效率高，且可有效縮短斜交航道邊跨跨徑。拉索、懸索、吊索均設計為空間結構，橋樑整體剛度提升。
單柱式索塔的穩定感
分體式鋼箱梁是跨海超大跨徑斜拉橋、懸索橋提高抗風性能的首選梁型。此次與單柱式索塔適配，在功能、結構和景觀上相得益彰。
四索麵拉索和吊索在交叉吊索區自然轉化為雙索麵拉索和吊索，其間兩種體系平順融合，有效解決了體系交界區結構內力間斷問題，同時也解決了分體梁受橫向受力控制，經濟指標差的問題。
四索麵斜拉-懸索協作橋交叉吊索區
新型同向迴轉拉索將拉索斜繞過索塔，變拉力為環向壓力，從機理上實現了索塔的無拉應力錨索，從根本上解決了結構的安全耐久性問題。與其適配的菱形截面單柱式索塔工作狀態好，風阻係數低，結構造型佳。尤其是同向迴轉拉索使不對等設置中、邊跨拉索索麵（四索麵-兩索麵），靈活轉換交叉吊索區拉、吊索成為可能。
同向迴轉拉索
計算表明，較懸索橋，該斜拉-懸索協作橋結構剛度加大，活載變形可控制在跨徑的1/500以內；拉索和吊索應力幅可控制在200MPa以內；橋樑一階扭頻提高約30%，抗風能力增強，其顫振臨界風速88m/s大於顫振檢驗風速71m/s。
統計表明，較懸索橋，該斜拉-懸索協作橋主纜用材節省近一半，錨碇及錨碇基礎工程量大幅降低。綜合考慮兩邊跨較工可各調減150m，四索麵主樑梁高降低1m，斜拉索工程量增加，索塔工程量下降，6個主樑吊裝工作面提速等因素，造價減少超過10億，下降約30%。
②主橋——橫門東水道橋
580m主跨單柱式雙塔四索麵分體鋼板組合梁斜拉橋整體風格、造型與伶仃西航道橋形成呼應。鋼材和混凝土兩種材料在橋樑中相互組合，功能互補。橋樑整體強度、剛度獲得平衡。
580m主跨單柱式雙塔四索麵分體鋼板組合梁斜拉橋
單柱式索塔、分體式鋼混組合梁、四索麵拉索、新型同向迴轉拉索等技術，具有與伶仃西航道橋相同的形式、功能和行為。主樑採用新型斜向阻尼約束體系，將減振抗震、減振抗風、雙向控制、有限限位四項技術整合為一體，在縱、橫兩個方向上為橋樑提供地震作用下的安全性和日常工作中的穩定性。
斜向阻尼約束體系
計算表明，利用拉索橫橋向索力差低，長迴轉段摩擦力大特性，以鞍座進行沿程摩阻錨索，可輕鬆滿足抗滑移要求，最不利拉索抗滑移安全係數大於5，遠超過規定的2。拉索繞索塔產生延程環形徑向壓力，塔壁按拱式結構進行工作，全壓力保證了長效錨索，且三向壓應力小於7Mpa，處於0～17.5Mpa理想區間。
統計表明，由於取消了傳統錨具及抵抗巨大拉力的鋼結構，索塔錨索用鋼和造價分別減少70%和60%以上。同一安全水平下，單柱式塔基礎、塔體混凝土減少20%左右。四索支承下的分體梁橫樑簡化，主承重結構材料用量增加由約20%降低至約6%。這已遠不能抵消單柱式塔基礎、塔體混凝土減少帶來的優勢。與常規斜拉橋相比，造價可持平，甚至可下降。簡潔優美的柱式塔斜拉橋更獲得經濟適用的品質。
同向迴轉拉索工作原理
③跨海及高架引橋
110m、70m、50m基本跨徑鋼箱組合連續梁橋延伸工程鋼結構橋樑風格。110m、70m基本跨徑採用單箱單室型式，50m基本跨徑採用雙箱單室型式，外觀上保持最大統一。橋面板全寬預製，小橫樑懸空設置。由此，結構功能連續，體系最為簡潔。
110m、70m、50m基本跨徑鋼箱組合連續梁橋
研發下層簡支鋼樑-上層連續橋面板協作技術，緩解墩頂連續梁體負彎矩，破解墩頂橋面板開裂難題，引入橋面板預應力技術，實現橋面板的膠接拼裝。
研發橋面護欄底座-橋面板懸臂壓條組合技術，用於梁體大懸臂翼緣端部，改進梁體斷面正應力分佈，分散車輪荷載作用效應，提高翼緣根部承載能力。
下部結構T形單柱式橋墩與主橋單柱式索塔形成呼應。結構工程體量小，抗撞、導流效率高，大範圍景觀效果優。研發大直徑樁柱一體化技術，消除了海中深水承臺設計、施工困擾。
統計表明，全線引橋採用系統改進的鋼箱組合梁橋，造價減少1.56億，下降約3%。
結構細節設計
除常規的方式外，伶仃西航道橋採用弧形底板鋼箱主樑，設計創新切角實現小角度角焊；橋面錨索統一採用錨拉板方式簡化結構；鋼絞線拉索選用緊湊型拉索降低風阻；吊索採用高強鋼絲吊索解決吊杆疲勞問題；橋面銜接採用與鋼樑穩固結合的淺埋式伸縮裝置，並進行漏水、積水點系統的
集水、排水設計；配色方案基於環境形成；照明方案採用程控LED照明，使用中可以不同方案表現多種主題；等等。以此方式，從諸多方面賦予結構非常的細節質量。結論
1.在深中通道方案競賽中，設計系統實踐了橋樑概念設計的技術路線，以創新的理念和技術打造的橋樑工程方案表現出獨特的魅力，同時也積累了進行橋樑系統設計的寶貴經驗。
2.通過研究協作體系橋樑特性，創新橋樑結構支撐技術等，競賽方案對比估算，橋樑建安費減少11.3%，11.4億元。其中伶仃西航道橋減24.6%，10.5億元；橫門東水道橋略低；引橋減1.6億元。設計在工程力學指標、材料指標、效率指標和造價指標的平衡上取得進一步體會。
3.實現橋樑建造的強國夢決非一蹴而就。認識主導過程，態度左右結果，細節決定成敗。
作者 / 胡可
作者單位 / 安徽省交通控股集團有限公司
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