溫州甌江北口大橋是甬臺溫高速公路複線和溫州市南金公路兩大項目跨越甌江的控制性工程。其中，甬臺溫高速公路複線是國家高速公路G15W3的重要組成部分；南金公路是國家公路網規劃中新增G228國道在浙江省境內的重要組成部分。本項目主橋為“三塔四跨雙層鋼桁梁”懸索橋（主纜跨度230+800+800+358m），高速公路位於上層，南金公路位於下層，結構新穎獨特，系國內外首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋。
因地制宜 兩橋合一
一座大橋，並不是越漂亮就越好，而是要找到適合這座橋的建設方案，因地制宜地設計和選擇橋樑的位置、橋型及結構。唯有與地理位置、周邊環境相協調，才能突顯出大橋之美。因此，要根據它的跨越能力和所在的地理位置，選擇最合理的建橋方案。
早在2004年，浙江省交通規劃設計研究院就開始了建橋方案的研究與分析，從“三橋合一”到“兩橋合一”，在歷經了12載的努力之後，2015年12月，高速與國道“共線過江，兩橋合建”的工程可行性研究報告終於獲得了國家發改委的批覆。通過高速公路和普通國道“兩橋合建”的創新設計，實現了廊道和岸線資源的集約式發展，不僅節約土地約193畝，還節約建設資金達4億元左右。
事實上，在確定大橋建設方案的同時，選擇什麼樣的橋型和結構，也決定了甌江北口大橋的“設計之美”。考慮到甌江北口大橋位於甌江入海口，受強颱風、強潮湧、深厚軟土影響，以及受通航尺度大、航空限高嚴、周邊環境等諸多因素制約，設計師團隊創造性地在國內首次選擇了“三塔四跨”懸索橋、混凝土結構做中塔、淤泥土質中用沉井做基礎的設計。
據瞭解，甌江北口大橋作為世界上首座“三塔四跨”的鋼桁梁懸索橋，是目前我國乃至世界上技術難度最大、建造工藝最為複雜的橋樑之一。而之所以做出這樣的設計，主要是有兩大條件受限。
通常像類似的跨江大橋，一般都採用雙塔的結構形式，北邊一個塔，南邊一個塔，但是為了保證大橋的穩定，這樣建造的橋樑橋高就會比較高。然而，甌江北口大橋南面鄰近溫州機場，飛機起飛的時候對航空淨高有要求，所以大橋修建得不能太高。同時，橋下又需要允許3萬噸的貨船通行，也不能太低。正是在這樣兩個條件的制約下，最後選擇了“三塔四跨”懸索橋的結構形式。
因地制宜，突出功能實效，這是甌江北口大橋的設計團隊遵從的一項原則。為了提升海洋環境下結構耐久性能，探索實踐多塔懸索橋技術發展，甌江北口大橋中塔採用了A形框架混凝土結構，這種結構的造價要比現在常見的長距離跨海斜拉橋要低，而且整體剛度更強。
此外，將一個面積3600多平方米、相當於9個標準籃球場大小，高68米、相當於20層樓高度，重達1.8萬噸、相當於15000輛小汽車重量之和的沉井作為中塔的基礎，可以有效地提高中塔基礎抗船舶撞擊和防潮水沖刷能力，使基礎變得更加安全穩固。
鋼套箱
創新突破 科研先行
技術創新是不斷髮展進步的驅動力。甌江北口大橋的設計團隊以創新技術，為大橋的建設解決了諸多難題。如為了解決三塔乃至多塔懸索橋核心技術——主纜與索鞍之間的抗滑移問題，浙江省交通規劃設計研究院投入600多萬，與高校相關單位合作開展大量研究工作，形成了從理論、製造，到工藝、質控的一整套原創技術，並首次將這一“全豎向摩擦板防滑索鞍”技術運用到了甌江北口大橋之上。
不僅如此，甌江北口大橋還採用“BIM+互聯網”技術，對工程進行全壽命週期信息化協同管理。這項技術可以將現場沉井施工、索塔施工、主纜架設、錨碇施工、鋼桁梁安裝等分部分項工程現場的實施進度，實時上傳至平臺，實現可視化、系統化、科學化管理，以達成橋樑建管養信息無縫銜接。
中塔
以中塔鋼沉井加工製作為例，設計階段用3D模型能更直觀地表述工程結構、實現工程自動算量，協助吊裝程序由36次優化到18次，首節鋼沉井製作僅用3個月就順利完成了。而在沉井注水著床過程中，BIM手機端載入沉井姿態監控系統，協助各參建方實時查看沉井釐米級偏差，及時糾偏，確保精準定位。據監控顯示，超大鋼沉井最終的中心偏差為11cm，小於44cm的控制值；水平角度偏差為0.21°，小於1°的控制值，達到了國內水中超大沉井定位著床精度控制的新高度。
大橋的設計是一項系統性的工程，任何創新突破，都離不開強而有力的技術支撐。為確保大橋建設的科學合理性，解決大橋建設中的技術難題，甌江北口大橋的設計團隊對國內10家在懸索橋設計、施工及科研方面經驗豐富的單位進行了兩輪科研課題的徵詢，共徵集科研課題29個。最後篩選出了“三塔四跨雙層鋼桁架懸索橋結構體系構造與設計參數研究”“強潮河口深厚軟土土層超大型沉井基礎施工關鍵技術研究”“強颱風登陸地區雙層大節段鋼桁梁整體架設與安裝施工關鍵技術研究”“基於移動互聯網+BIM技術的建養一體化信息平臺關鍵技術與應用”“長大橋樑智慧運營和養護關鍵技術研究”等5大科研課題。
此外，設計團隊還積極地整合技術資源，在面對強潮河口、颱風氣候、軟土地基等難點問題時，整合幾十家大專院校和科研院所的優勢技術資源，開展了70餘項技術類專題研究來強化大橋方案設計。例如，同濟大學承擔了抗風性能研究，西南交通大學承擔了主纜抗滑移性能研究，南京水利科學研究院承擔了沉井施工期河床沖刷及預防護研究，浙江大學承擔了沉井施工全過程仿真模擬分析複核，上海船舶研究所開展了船舶撞擊及防撞研究，大連理工大學開展了波流力計算分析研究，等等。
北塔
安全耐久 系統設計
建造一座耐久而又安全的大橋，不僅包含了大橋結構物本身是否安全，也涉及運行管理的水平。因而，設計師們必須要以大橋的安全耐久為核心，奉行全壽命週期的設計理念。
為了保證甌江北口大橋的使用壽命，設計師們將大橋施工、運營養護、環境保護、災害防禦等都納入了工程設計統一考慮，堅持系統化的設計。比如，在大橋施工中堅持“宜鋼則鋼”的原則，大力推行鋼結構應用，預計甌江北口大橋全橋用鋼量將達40萬噸。在標準化設計中，堅持以構件設計標準化為先導，推進模塊化建設，全橋上部結構可工廠化生產、裝配化施工的比例達到了70%。
對於一座世界級的大橋而言，安全耐久的設計往往需要設計師們不斷的打磨，並精心地雕琢每一個環節。從大橋的全局性和健康可持續發展出發，甌江北口大橋的設計師們在運營養護層面做了充分的考量。例如針對超限超載車輛威脅橋樑結構安全與使用壽命的情形，設計師們將大橋和周圍路網進行了統籌設計，即通過採用主線高速預檢加場區精檢，以及非現場執法等多樣化的手段控制超限車輛駛入大橋，進而確保橋樑的營運安全。
除此之外，為了方便大橋在運營期實現檢查和維護的便捷，設計師們還專門設計了大橋健康安全監控系統，設計了主樑檢查車、主樑上下層橋面檢修道，以及主纜、錨碇、鞍室的檢修通道和塔內爬梯、電梯等，可實現隨時到達隨時檢修。
而更值得一提的是，對於懸索橋最重要的承重構件——主纜，甌江北口大橋的設計師們更是傾注了大量的心力。據瞭解，為了減弱腐蝕性環境對主纜的影響，設計師們在主纜外圍採用隔水密封防護外，還在鋼絲間充幹空氣加以防護。同時，對於主纜的錨固系統，設計師們則採用可更換無粘結式多股成品索預應力錨固系統，其成品索索體有環氧噴塗護層、PE內外護套等多層防腐，索體間可灌乾燥空氣，能有效保證其安全耐久性。
甌江北口大橋的主纜就像是其生命線。因此，設計師們在安全層面就考慮得更為深入、更為全面。在位於橋樑上下層橋面之間的主纜，設計師們通過消防安全評估，對部分區域做了防火設計，並對上下層橋面設置了完善的消防設施；與大橋兩側當地政府統籌協調社會消防設施和大橋實現共享，以確保災害發生時能在最短的時間內開展救災，為大橋安全耐久增加保障。
南錨模板
橋與自然 和諧共生
甌江北口大橋是交通運輸部首批8個綠色公路建設典型示範項目中唯一的橋樑工程，未來更是溫州標誌性的建築。因此，如何把人、自然和社會三者更全面地結合起來，以達到和諧共生之美，就是設計師們必須去不斷尋求合理契合點的設計之本。
如何讓有限的資源發揮最大的效益，這是甌江北口大橋的設計師們需要通過各種方法去克服解決的問題。比如，為了減少大橋建設對農田的佔用，設計師們因地制宜將130畝廢棄船廠設計轉換為施工臨時用地；再比如，與甬臺溫複線靈昆至閣巷段項目共建管理中心實現了資源的聯通共享，與下層普通國道的統一管理實現了社會資源和建設成本的有效節約。
而除了將資源發揮最大化效益之外，生態環保亦是設計師們必須用心去推敲和琢磨的一項功課。正所謂“最小程度的破壞就是最大程度的保護”，遵循這樣一層理念，設計師們對甌江北口大橋的橋型結構和錨碇進行深入的研討、分析和優化，大幅減少了林木砍伐和山體開挖，其中挖方減少了近11萬方，墳墓拆遷減少了3000餘穴，節約建設資金約2億元。
大橋的美，源自協調共生。無論是資源、生態，抑或是景觀設計，都是相互依存、相互滲透、相互影響、相互制約的。因而，在景觀設計上，甌江北口大橋的設計師們將大橋結構造型元素充分地與溫州的自然環境、地域文化相融合，從橋外、橋內兩個層面，分主橋、引橋，以及日景、夜景，進行了寬視野、多視角的設計，並由此來提升大橋的建設品位和景觀效果。
橋外景觀層面，設計師們主要是從江中、岸上，仰視、俯視等多個視角來檢視甌江北口大橋的總體表現的。在充分尊重結構需求的基礎上，設計師們對4跨吊方案和2跨吊方案進行了細緻的比選，綜合美觀、合理、造價、施工等諸多因素，最後決定選取效果較好的4跨吊方案。而被視作視覺焦點的中塔，設計師們更是花費了不少的心血。為了讓甌江北口大橋主橋呈現出雄偉挺拔、剛柔並濟、環境融合的最佳整體效果，設計師們專門研究了多種中塔A形開放角度對景觀的影響，同時對錨碇造型、橋塔、主樑色彩展開了大量的比選研究。
中塔浮運
此外，作為主橋不可分割的引橋，設計師們從協調性和統一性的角度出發，經多種方案的對比，決定採用線條柔和、墩頂弧線與斜腹板箱梁相承接、景觀過渡性好的花瓶墩造型。
甌江北口大橋除了擁有技術性的美感之外，它也需要文化的滲透與積澱。為此，在橋內景觀設計上，設計師們從行車的視覺感受出發，結合甌越文化、開埠文化的歷史氣息，引用了甌派建築中舉折平緩的出簷設計。在橋塔視覺焦點之塔頂造型上，選取了溫州開埠後民國時期的門楣元素，寓意“甌江之門”。
如果說，文化賦予了甌江北口大橋以“神”，那麼，日夜景則賦予了甌江北口大橋以“眼”。在日夜景設計上，設計師們依然聚焦在人的行車與視覺感受。如利用耐久性塗裝增加色彩，提升環境融合度、結構表現力和大橋辨識度；通過勾勒線條和色彩變換，突出大橋的輪廓與立體感。
作者 / 朱國金 楊秀 尤超常
作者單位 / 浙江省交通規劃設計研究院
中鐵大橋勘測設計院
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