倘若台灣海峽大橋採用北線方案,在長約125公里的北線地區,水深大多在40至60米之間,最深不超過80米,屬於淺海區,且底部岩層堅硬,適宜建橋。而隨著大陸橋樑建設所需的混凝土、鋼材、高碳纖維等原材料不斷改進,橋樑的跨度不斷增大,大陸在建設混凝土橋和懸索橋方面已經達到國際水準,斜拉橋處於國際領先水平,建跨海大橋在技術上是可行的。
針對從福建到台灣經過五次專家學者學術會議探討的北線方案,從福建的福清到平潭到新竹這個北線方案來說,現在的跨海距離大約125公里左右,如果要建成一座跨海大橋的話,那麼在淺水區,我們的想法是利用大陸已有的東海大橋和杭州灣大橋的樑橋方案,有70米預置整片架設的方案,不然後再往中間來深水區一點,可以做大跨連續梁,連續鋼構,再往裡面一點,大陆現在斜拉橋的技術,蘇通長江大橋現在主體結構已經貫通1088米,那麼就說一千米左右的斜拉橋,已經是成熟的建設經驗,可以在這個地方建1000到1500米左右斜拉橋這樣的結構。再往深水區,有80米左右的深水區的地方,我們如果能夠躲得開的話,我們盡量建設跨海峽的大跨懸索橋結構。
那麼懸索橋結構呢,目前大陆已經建成的潤揚長江大橋,主跨是1490米,正在修建的西堠門就是浙江舟山群島的西堠門大橋是1650米,所以國際上已經成功的經驗是日本的明石海峽大橋達到1991米,正在做前期快要開工建設的墨西拿海峽大橋,也是跨海大橋,是3300米的方案。那麼目前來看,3000米左右的懸索橋要修建基本可行。
目前,世界上最長的跨海大橋是已经建成通车的杭州灣跨海大橋,這個大橋全長36公里,是雙向六車道的公路斜拉橋,大橋北起浙江海鹽的鄭家埭,南到慈溪水路灣,现在已经通車。橋樑專家認為,建設超過100公里的跨海大橋,將是對海峽兩岸建橋技術和建築材料的極大的考驗。 這個台灣海峽最短的距離是125公里,那麼相當於三倍於杭州灣大橋,還要再多,這樣一個長度在建設起來的話,主要难度有四:
一個是跨深水的問題:
深水的問題就目前大陆在建的橋樑50米的深水,在南京長江第三大橋已經成功建設,就是50米左右的水深應該不是難度。那麼從50米跨越60米到80米,台灣海峽,北线最深的水深不超過80米,那麼在這個中間就說,還要有一些技術的跨越和一些技術的探索。大陆現在正在開工建設的常泰長江大橋,用的深水的沈井技術,這個原來在南京長江大橋也應用過,另外,還有茅以升老先生,他在錢塘江大橋的時候用過沉箱技術,那麼如果我們用沈井、沉箱技術,在深水區作業,可以達到像林院士提出來的不受氣候的影響,全天候作業。
二是抗台风:
在運營期,抗颱風的安全穩定,現在已經有了澳門西海灣大橋的成功經驗,那麼澳門西海灣大橋它是一座斜拉橋,當時業主招標的時候就要求颱風期,不中斷交通。所以這座橋的設計是分為上下兩層,上一層就在橋面上行駛六車道的汽車,那麼下一層在箱子裡面,箱子是一個閉合的箱樑,箱子是空的,那麼在箱子裡面它是有兩線的輕軌,兩線汽車的通道,那麼在颱風期,橋面不能行車關閉交通的情況下,所有的交通可以在箱子裡面繼續進行,就不受颱風的影響,這個箱子是封閉的。
三是抗地震:
就是說對於抗地震來說,這個大橋主要考慮一個基礎的抗震,只要基礎穩定了,這整個橋就會穩定的。如何保證基礎對於整個大橋在地震期間,能夠順利運營非常重要。 台灣大學海洋研究所的俞和興教授,他認為從工程地質的角度來看,台灣海峽不會發生像台灣本島,中部那種擠壓性的,造成斷層性的大地震,另外,在北線基本上的地震也就是地震裂度在五度左右,並且比較穩定,若干年來,地質資料的記載沒有太大的地震裂度的再發生,它比中線和南線就優越在這個地方。 那麼針對5度左右的地震裂度呢,我們在長大橋設計的時候,那麼地震對於我們橋樑重點是基礎和橋墩的影響,上部主要是防落梁,我們剛才介紹我們的引橋可以建樑橋,那麼樑橋方面我們在橋墩和基礎做的時候要加強一些配筋,另外基礎要深入到岩層增強它的抗震特性。 到了中間深水區,我們要修的大跨的斜拉和懸索橋它都是比較柔性的結構,當然技術方面,我們也是要加強它的抗震能力,抗震性能的設計,但是這種大跨的懸索和斜拉橋應該是說對抗震是更加有利,因為它結構本身比較柔性,屬於長周期比較滯後的一個地震波的傳遞,應該是說比短跨的樑橋抗震更加有利。
四是桥墩抗腐蚀性:
海水的防腐主要牽涉到對橋墩的防腐蝕,橋墩防腐蝕主要牽扯到這個混凝土的耐久性問題,如何提高這個混凝土的耐久性,就是對這個海峽大橋這個百年工程是一個非常重要的問題,這個耐久性的提高可以由幾個方面。一個就是提高混凝土的標號,再就是攙加一些外加劑,都可以起到提高混凝土的耐久性,從而保證這個基礎的抗腐蝕能力,從而實現我們這個百年工程的一個目標。 一個是混凝土自身提高它的性能高標號,高性能,增加它的密實度,再加入一些抗腐蝕的這些外加劑,增加它自身的防腐蝕能力。另外我們從結構設計上增大混凝土的保護層厚度,然後來減小鹽分裡頭,就是海水里頭主要是鹽分的氯離子,氯離子往混凝土裡面滲透容易腐蝕鋼筋。第三個方法我們是對鋼筋也可以做防腐處理,可以用鍍鋅和外表有噴塗的,原來還有一種鋼筋是防腐蝕的,這是從鋼筋也這樣考慮。然後我們把這個修成以後,還可以在混凝土外表面再塗一層防護層,就像鋼塗油漆是一樣的道理,塗一層防護層這樣來保護混凝土的橋墩基礎不受海洋的侵蝕。
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