1915 Çanakkale Bridge

Mark Page, Head of UK Communications and Marketing, COWI

Inger Kroon, Project Director, COWI

Joris Wortelboer, Caisson Submerging Manager at DSLY Joint Venture

• 工程开始时间：2017 年

• 计划通车时间：2022年3月

• 桥型：钢悬索桥

• 主跨：2023m

• 全长：4,608m（4座高架桥）

• 桥位：位于土耳其Gallipoli和 Lapseki之间的Çanakkale海峡

• 业主：The General Directorate of Highways (KGM)

• 特许经营公司：ÇOK İYİ A.Ş

• KGM的咨询工程师：Parsons与 Tekfen Engineering合资；T Engineering for Parsons

• 承包商：DLSY联合体- Daelim, Limak, SK E&C, Yapı Merkezi

• 承包商设计团队：COWI及参与顾问PEC

• 独立设计检查:Arup 及参与顾问Aas-Jakobsen

• 恰纳卡莱，又称为加历奇，恰纳卡莱是土耳其的城镇，也是恰纳卡莱省的首府，位于该国西部达达尼尔海峡沿岸，邻近希腊，面积938平方公里。

• 桥名典故：可以访问以下连接

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A0%E9%87%8C%E6%B3%A2%E5%88%A9%E4%B9%8B%E6%88%98

1 介绍‍

土耳其是亚欧之间的重要通道，其经济快速增长，加上游客数量、农业和过境运输的增长导致了长期的交通拥堵。现有的交通网络不能满足交通增长带来的所有需求。为了解决这些问题，土耳其政府宣布了《2023年远景》计划，其目的是提高公路、铁路和海上运输能力。

跨越达达尼尔海峡的一座新吊桥，是该计划的一部分，预计该桥将改善该国西部的交通网络，促进社会经济增长和旅游业。特别要强调的是，它将为欧洲人往返土耳其第三大城市伊兹密尔Izmir提供一条避开伊斯坦布尔的路线。大桥主跨2023米，建成通车后将成为世界上跨度最大的悬索桥。

1.1 桥梁位置‍

1915 Çanakkale大桥（土耳其语：1915年的卡纳卡勒·科普鲁苏)位于伊斯坦布尔西南200公里处，横跨达达尼尔海峡，连接拉普塞基区Lapseki和基利波鲁区Gelibolu(加里波利)。该海峡形成了欧亚之间的自然分界线，它连接了马尔马拉海、爱琴海和地中海，如图2和图3所示。大桥位于长度为321公里Kınalı-Balıkesir高速公路的中部，这条高速公路在东色雷斯连接O-3、O-6高速公路，在安纳托利亚连接O-5高速公路。

1915卡纳卡莱大桥是该计划的一部分，该计划扩大了早期的主要交通项目，如格布泽尔汉格齐-伊兹密尔公路和Osmangazi大桥。预计该项目将增加容量，改善交通流量，缓解目前和未来的拥堵问题。

图2 大桥地理位置

图3大桥地理位置

1.2 大桥项目描述‍

由韩国大林Daelim和SK E&C以及土耳其的Limak和YapıMerkezi组成的联合体赢得了投标，2017年1月26日这座大桥的开工建设，投标的最短特许期超过16年，一旦大桥通车，就有最低收入保证。

公路总局（KGM）按照公私伙伴关系（PPP）模式的框架, 将1915 Canakkale 大桥和公路项目授予该财团,该财团随后成立了一家合资公司(委托公司),Canakkale Otoyol Köprüsünšaat Yatrr m İşletme a. s. (Çanakkale 高速公路桥建筑投资管理公司)。

该桥的EPC合同于2017年3月16日在正式仪式上签署。在BOT的基础上该财团将建造、管理和运营已建成的桥梁,为期16年加两个月。这四家公司在该项目中各占25% 的同等份额。到期后，这座桥将移交给土耳其政府。大桥建造成本预计约为20亿美元，另外8亿美元用于支付高速公路的费用。

奠基仪式于2017年3月18日举行。大桥计划在2023年土耳其共和国宣布成立一百周年之前通车,即于2022年开放这座桥。

2 设计细节‍

主体结构为3跨钢悬索桥，大桥全长3,563米，连同两座引桥，全长4,608米。大桥主跨2023米，侧跨770米。加里波利高架引桥长900米，拉普塞基高架引桥长650米。

2.1桥塔及基础‍

桥塔将有318米高，使这座桥成为土耳其第二高的桥，只比Yavuz Sultan Selim Bridge（雅乌兹苏丹塞利姆桥）矮4米。每个塔都建立在一个83m×74m的隔舱式混凝土沉箱上。

每个沉箱先在海峡欧洲一侧的一个干船坞里预制，在主要部分建成后，通过控制干船坞的水位，将沉箱漂浮到较深的水域，接下来继续安装支撑塔腿的钢圆筒。这时船坞为湿船坞，因为结构重量增加下沉更深。在现场安装沉箱后，用混凝土填充钢圆筒，并浇铸10米高的实心基座，基座与系梁连接。

桥塔所在位置地质为中新世泥岩，在预制沉箱同时，通过水下挖掘，形成一个水下平台。然后将直径2.5m的开口钢桩打入泥岩中，欧洲侧桥塔下有192根桩，桩长46米，亚洲侧塔下有165根桩，桩长21米。

在船舶撞击或地震作用下，桩基可使基础沉降降低80%左右，同时提高地基的侧向抗力。

但桩与沉箱基础并没有直接连接在一起，取而代之的是在桩头周围放置一个3米厚的砾石床，沉箱在控制沉入深达45米的水中之后，放置在砾石层上。

这种布置允许桥塔在重大地震事件中滑动。

沉箱内部设有隔间腔室，以便尽可能地控制下沉，并且能够调整位置/倾斜度。在水深约42米条件下对沉箱的定位要求非常严格，只允许正负20厘米误差。Strukton Immersion Projects公司负责沉放工作。

沉箱设置在由联合体施工的海底砾石床上。 Van Westendorp：“在砾石床的旁边，我们将在沉箱的两侧设置一个导向结构，这样可以在沉箱触底之前使用千斤顶进行精确定位。采用四个拖船进行沉箱拖曳和粗略定位，其中两个拖船通过预先的锚来定位，另外两艘拖船通过动态定位系统将保持在适当的位置。通过隔舱注水方式来控制沉箱下沉。一旦沉箱下沉到位，沉箱隔舱将完全充满水，约35,000立方米。“

对于整个操作，从系泊位置拖曳到桥塔位置，到沉箱完全注水，整个作业时间为72小时。根据计划，两个沉箱将在2019年1月至2月沉放到位。

为了加快桥塔建设速度，大桥选用了钢塔，包括锥形倒角部分和壁板。桥塔的四周壁板预先预先组装，到桥位后提升到位，与倒角处的水平接头连接，壁板通过焊接连连接，竖直加劲肋采用栓接。这种方法使快速施工成为可能，在完成焊接工作之前，可以在上面安装更多桥塔壁板。

锚碇与主缆

2.2 锚碇‍

为了抵抗主缆巨大的水平推力，锚碇附近的地质条件非常关键；欧洲亚洲侧海岸附近存在软弱土，为此加大了悬索桥边跨跨径以寻求锚碇地质条件更好，落在远离海岸的第三纪中新世岩石上。

与Osman Gazi大桥一样，锚碇的设计目的是将其高度降至最低，从而将拉力直接传递至基础构件，减少倾覆力矩。锚碇位于引桥桥面之下。这意味着锚碇位于悬索桥770m边跨的后方（亚洲侧边跨之后350m，欧洲侧边跨之后250m）。

亚洲侧锚碇施工板型桩

继1915年Canakkale大桥欧洲锚墩开挖及支护工程竣工后，亚洲锚墩开挖支护及壁板桩安装工程也已动工，并于2018年10月完成施工。

为了满足锚碇巨大的拉力载荷和力矩，由Cowi设计的锚墩基础系统由7排平面长度为51.5m、厚度为120cm的壁板桩组成。在壁板桩正式施工前，采用5200吨的专用千斤顶进行双向预加载试桩。目前，采用液压桩机进行的壁板桩施工，按工程技术规范的要求全速进行。所述钢筋笼采用钢型材加固，壁板桩钢筋笼每个重35吨，宽7米挖。

1915恰纳卡莱大桥欧洲一侧的钢筋混凝土锚块结构的挖掘工程，其容积为68,000立方米，于2018年5月开始施工，最大挖掘深度为46米。在非常不均匀地质条件下，根据目标工作时间表完成了边坡稳定性保护、开挖和排水工程。锚碇地质由中新世砂岩-泥岩层和全新世沉积物组成，其中含有砂砾砂岩，特别是在靠近海边区域。在项目范围内开展了170,000立方米的挖掘工作，10,000米的岩石锚杆，12,000平方米的喷射混凝土施工，施工误差为±1厘米，施工了咬合桩431根、排水井28口。为了验证岩石锚杆的现场承载力，进行了8次初步拉拔试验，此外，在正式施工锚杆之前，在基坑的每一侧和每个挖掘台阶进行了17次验证试验。为了获得有关挖掘支撑系统的计算和观察到的变形的详细信息，通过测量系统获得的定期读数密切监测变形，测地线测量涉及安装在斜坡暴露面上的36个地面测量标记和16孔观察井，以及4个倾斜仪。据观察，变形远低于COWI为46米开挖提供的预测变形值。

主缆采用PPWS预制件平行钢丝，连接两个锚碇。边墩主缆转点每根下拉索采用4根拉杆，通过索夹夹在主缆上，将荷载直接传递到侧跨桥墩墩的桩基础上。

2.3  上部结构‍

桥面最高高度为72.8米，净空70 x 1600米，箱梁总宽度为45.06米，总高度为3.5米，设双向6条车道，两侧设有检修道。加劲梁采用分体梁，由两根间隔9米的加劲钢箱梁组成，每隔24米由3.5米高的横梁连接。

分体钢箱梁技术采用最近在其他大跨度桥梁上使用的技术（西堠门大桥以及韩国李舜臣大桥）。

• 设计荷载

根据欧洲规范1991-2荷载模型1,2和3，加载长度<200 m UDL = 81.8 kN / m（6车道）

加载长度> 200 m时，UDL = 58.8 kN / m（6车道）按照EN 1991-2 SE-NA考虑长载荷长度。

两侧引桥采用预应力混凝土箱形截面结构。

• 空气动力学测试

大跨度桥梁的空气动力学建模和测试对于理解结构对风的动态效应的响应以及优化设计以实现桥梁稳定性是必不可少的。对局部风数据的分析给出了基本风速Vb = 29m / s，在桥面风速（+86.0）给出V = 46m / s。

根据特征，风洞试验在三个地点进行：

加拿大进行了1:60桥面节段模型试验

丹麦进行了塔段模型（1:80）、全塔模型（1：225）和桥塔安装阶段（1：225）模型试验；

中国西南交大进行了全桥模型（1：190）和加劲梁安装阶段（1：190）模型试验。

通过桥梁的完整气动弹性模型的风洞试验验证了空气动力学稳定性（桥塔设置了附加阻尼）。

优化箱梁外形以最大限度地减小风力的影响并保持空气动力学稳定性。测试了许多不同箱梁外形轮廓，以通过改变内腹板的几何形状、间隙宽度和使用不同高度的风障来优化空气动力学行为。

颤振稳定性取决于平均风荷载引起的桥梁平均扭转角度，为了确保实桥气动稳定性，模型试验必须证明在风速约为70m / s时加劲梁还能保持稳定。

• 船舶撞击

桥梁的通航净空宽1600米，高70米，以主跨为中心。然而，设计需要考虑船舶的潜在影响，下塔柱在海面以上29.5米部分，暴露在船舶撞击影响范围内。

通航船型为18000DWT级船舶，长370米，宽52米，冲击角度可达30度，冲击力为370 MN。然后这些载荷通过组合钢圆筒和沉箱传递。

半局部和局部冲击控制钢塔设计，影响范围最高可达+29.5米。桥塔箱形截面采用水平横隔板加劲，并增加了壁板厚度来处理这些作用。水平横隔板加劲也增加了壁板的局部抗弯能力。

• 地震分析

该桥位于北安纳托利亚断层附近，但没有直接穿过断层。设计目标考虑了三水准设防目标：

• 多遇地震（小震，结构处于正常使用状态，功能评估型地震，Functional Evaluation Earthquake ,FEE）:地震重现期125年；

• 设防地震（中震，结构损坏在可修复范围内，安全评估型地震，Safety Evaluation Earthquake ,SEE）:地震重现期975年；

• 罕遇地震（大震，结构变形很大但应避免倒塌，桥梁不倒塌型地震，No Collapse Earthquake， NCE）:地震重现期2475年；

  采用时程分析法进行分析，同时输入三个方向分量的一组地震动时程。时程输入包括六个边界点：两个锚碇，两个加劲梁梁端部，两个桥塔。分析时采用动态有限元模型进行结构非线性效应分析，选取了七组时程曲线的数据。分析时考虑了桥塔上的阻尼器、抗风支座和桩土相互作用等的非线性效应影响。
  

3 项目效益‍

该桥将提供从欧洲到土耳其西南部的直接通道，同时促进西部地区的经济发展。通过提供与西南地区的直接连接，这座桥还将减少伊斯坦布尔的交通拥堵，伊斯坦布尔的交通拥堵来自欧洲。该项目还将通过减少交叉路口数量来帮助改善交通安全，这是造成事故的主要原因。

资料来源：www.1915canakkale.com

介绍1915年恰纳卡莱桥设计迎接挑战。COWI。伊斯坦布尔桥会议，2018年11月5