世界最复杂跨海工程--丹麦大贝尔特桥

/ r* I6 Q  x6 m' m  _" U丹麦大贝尔特桥（Great Belt Bridge，Storebeltsbroen，斯托伯尔特桥，大带桥）位于哥本哈根正西120公里处的大贝尔特海峡，连接丹麦第一大城市、首都哥本哈根所在的西兰岛和第三大城市欧登塞所在的菲英岛，两岛海面距离18公里。1987年6月10日，丹麦国会通过建造大贝尔特桥议案并开工兴建，1997年6月铁路通车，1998年8月公路桥启用，整个工程全部竣工。大贝尔特桥分为东、西两段，中间以斯普罗约人工岛作为中间站。西桥从菲瑛岛到斯普罗约岛，全长6612米（51x110 m+12x81 m），是一座两车道铁路和四车道高速公路并行的桥梁（北面为铁路桥，南面为公路桥），桥面宽度为25米。东桥连接斯普列约岛和西兰岛，是整个大桥建设重心和最复杂工程，分为海上公路大桥和海底铁路隧道。公路桥全长6800米，为双塔结构悬索桥，桥面宽度为31米，两桥塔间跨度为1624米，是世界上跨距第二大的悬索桥（仅次于同年4月建成的日本明石海峡大桥），桥面最高处距海平面65米，对海峡航运无影响，中央桥墩高出海平面254米，成为丹麦最高的海拔高度。海底隧道为铁路专用隧道，全长7410米，由两条相互平行、间隔距离16米、直径7.7米的主隧道组成。两条主隧道之间每隔250米有一直径4.5米的紧急疏散通道相连。桥东侧有一个大桥博物馆。
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. O4 j9 r+ ?- u+ _# d从哥本哈根市前往安徒生博物馆，必须经过大贝尔特大桥。以1988年价格计算，大贝尔特桥建桥预算为216亿丹麦克朗（编注：实际最后耗资337亿丹麦克朗，约合48亿美元），是欧洲当时预算最高的桥梁工程。由于建设费用较高，大贝尔特桥成为丹麦第一条收取使用费的公路桥，其中普通小汽车的过桥费为225克朗（约合30美元。丹麦军警车和外交使团车均需交费）。在大桥建造之前，每天摆渡的车辆为8,000辆。1998年6月大桥开通至该年年底，通过大桥的车辆为3,700,139辆。2006年，总计通过大桥的车辆为10,080,148辆，平均每天通过大桥的车辆为27,600辆。大贝尔特桥大大缩短了丹麦旅行东西两岛的交通时间。以前，如果加上等待时间，摆渡需要花费90分钟。如果是高峰时间，如周末和假日，等待时间更长。大桥落成后，驾驶汽车通过大桥仅需10分钟。从国际角度来看，大贝尔特桥和厄勒海峡大桥一起连接了西部的欧洲大陆和北部的斯堪的纳维亚，将整个欧盟地区连接起来。对于货运的意义更为重大，通过这两座大桥，瑞典和德国之间的货运畅通无阻，甚至可以从瑞典一直运送到英国。


跨越波罗的海和北海之间国际航道的悬索桥主跨1624米、桥下净空高65米，主桥边跨跨径535米，两侧引桥分别长2544米和1522米。上部结构是钢结构——全焊接封闭流线型箱梁，在两个锚碇之间全长2694米范围内连续，避免了传统的在桥塔处设置的伸缩缝。此外，在锚碇和桥梁之间安装了液压缓冲器，以限制大桥纵向短期位移。与在桥塔处设置伸缩缝的传统体系相比，如此与液压缓冲器相结合的连续体系，提高了桥的整体刚度和稳定性，从而降低了桥梁的维护费用。钢箱梁适宜合理化重复制造。箱梁内表面面积大约占钢结构总表面积的80%，未涂漆，通过内部空气除湿装置防腐。主缆全长大约3000米，外径0.82米。主缆采用空中纺线法施工。


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% H0 d4 }* g! M: o  D( f- w; G悬索桥下部结构包括桥塔是混凝土结构，高出海平面254米的桥塔，塔柱采用空心矩形截面，从下而上略成锥形。靠近水面的桥塔部分设计为整体浇注结构，墙厚1.2米，配有大量钢筋，以抵抗25万吨位船的撞击，设计船撞荷载670MN。桥塔支撑在置于砾石海床上的大型基础沉箱上。海床位于水下大约20米深处。沉箱采用分格式结构，长78米，宽35米，高20米，重3万吨，在干坞浇注后，再拖运到位于30海里外的大桥处。锚碇置于水深约10米处，要抵抗600MN的索力。需要将海底开挖到水下25米处，以建造一个楔形的基础底部，用于抵抗巨大的水平荷载。每个锚碇底面积6100m2，在从干坞拖运出的过程中重5万吨。



大贝尔特桥修建过程中遇到了许多难以预料的挑战。例如，挖掘海底隧道碰到预想不到的坚硬土层，其中有三分之一是冰渍层，挖掘机不时被坚硬的土层碰断着火，工程还遇上可怕的天气。1991年10月，隧道内发生大水，严重影响了施工进度；建设者们还要考虑到建桥不能影响通过海峡的洋流，对地理变化、环境等因素也进行了详细的分析。为安全和维修方便，海底隧道全程共设31个互联紧急疏散通道。
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该工程首次提出了100年使用寿命的设计要求，规定钢筋在100年内不得开始锈蚀。为保证实现100年设计寿命，工程技术人员预先进行了大量专题研究，制定了严格的混凝土技术标准。如通过规定掺加一定量微硅粉和粉煤灰来保证混凝土的低渗透性；通过引气和气泡质量控制保证抗冻性；通过掺加微硅粉来保证耐磨性（抗海水冲磨）；通过限制活性骨料含量及总含碱量，掺加微硅粉和粉煤灰来防止碱骨料反应；使用抗硫酸盐水泥和掺加硅粉来保证足够的抗硫酸盐侵蚀性能；使用低热水泥，掺加微硅粉与粉煤灰来降低水化热，浇筑时对混凝土内部降温进行控制以限制热应力裂缝的发生。在工程实际施工过程中，严格地执行了技术标准；并根据施工现场的实际情况，采用了相应的混凝土施工配合比，其中所使用胶结材料组成主要为82.3%的波特兰水泥+12.1%粉煤灰+5.2%微硅灰。这种混凝土不仅具有很高的抗Cl-渗透能力，同时具有低热、经济等特点。

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丹麦大贝尔特桥——超级工程之一哈！