伊兹米特海湾大桥位于土耳其西北部伊兹米特海湾湾口，距伊斯坦布尔50km，跨越的马尔马拉海是黑海与地中海、大西洋的唯一通道，是欧亚两洲的天然分界线。但马尔马拉海处于强地震带上，海底地壳破碎，地震、火山频发。

　　 伊兹米特海湾地区是土耳其极为重要的工业区之一，20世纪70年代，在海湾建桥的计划已纳入土耳其政府道路网布置工作中 ^[1]。但由于建设难度大，研究工作一直到21世纪初才进入实质性的建设阶段。2008年，包括该桥在内的新建盖布泽(Gebze)-奥尔汉加济(Orhangazi)-伊兹密尔(Izmir)高速公路项目面向全球进行BOT模式招标。2010年4月，BOT项目承包商将该桥进行EPC总承包全球招标。2011年7月，日本IHI基础设施系统公司和ITOCHU组成的联合体中标承建，造价12亿美元 ^[2]。

　　 IHI公司将大桥设计委托给丹麦COWI公司，英国Halcrow公司提供IDC咨询。大桥详细设计始于2011年9月，于2013年2月底基本完成。2013年1月1日，BOT项目承包商发布该桥的正式动工令，施工工期为37个月 ^[2]。2016年6月底该桥建成通车，全长2 682m，主跨1 550m，通航净高64.3m，是目前土耳其最大的悬索桥，建成时是世界上第4大跨径悬索桥。

　　 桥址处海域宽约4km，有大型商业船只和军舰通行，要求满足净高64m及净宽1 000m的通航要求。大部分水深25～45m，最大水深65m。南侧水深较浅，一般为5～7m。场地覆盖层主要为第四纪海积地层，主要为黏性土，含砂砾和粉土 ^[3]。南侧硬质岩层在水下200m左右的位置，北侧硬质岩层较浅。深海大型基础是该桥建设必须解决的关键技术难题。此外，桥址处风速最大达42m/s，作用于桥塔风压已达14.7kN/m ^[4]，需采取措施保证施工及运行过程中的空气动力稳定性。

　　 桥址所在地区处于由欧亚板块、阿拉伯板块和非洲板块碰撞形成的北安纳托利亚断层西端，此大型走滑断层被国际地震学界认定为世界上最活跃的地震活动区之一 ^[5]。1939年以来，沿该断层曾发生7.0级及以上强震7次。桥址处场地地面动峰值加速度(回归周期2 475年)北岸0.8g、南岸0.9g ^[3]。需适应极高的地震荷载是该桥建设必须解决的另一关键技术难题。

　　 该桥自20世纪70年代开始进行设计研究，提出过10多个方案 ^[6]，最终主桥采用3跨连续悬索桥方案，主跨和边跨分别为1 550,625m，加劲梁全长2 682m。南北边跨墩与散索鞍之间锚跨分别为67.25,92.05m，南北过渡跨分别为105,120m。主桥平面线形为直线，南北引桥采用不同平面曲线形 ^[2]。桥梁立面变坡点设于主跨跨中，两侧为2.0%人字形对称纵坡，主跨通航净空64.3m×1 000m(见图1)。

　　 桥梁按高速公路双向6车道设计，各车道宽3.65m，中间路肩0.5m，各方向边侧1.0m，两侧预留2.915m宽的悬臂式检测通道，主桥横断面总宽35.93m，桥面设2%双向横坡(见图2) ^[2]。桥面板中心及边缘设置拉力绳式交通屏障。为避免风荷载引起行驶车辆压力突变，仅在桥塔部位设置风屏。全桥钢塔及箱梁内部(包括索鞍及锚碇内)主缆均安装除湿系统，以起到防腐作用。

　　 2 根主缆中心间距30.1m，矢高171.67m，矢跨比1/9.029。按满足回归期2 475年的超强地震反应控制要求，在桥梁上安装特制球形支座和阻尼系统等抗震设施 ^[7]。加劲梁在桥塔处仅设置横向限位支座，在梁端设置竖向支座、横向限位支座和纵向阻尼系统。桥台处安装的多向活动球形支座沿桥梁纵向位移可达±1.9m。阻尼系统为7个特制的液体黏滞阻尼器，3个安装在过渡跨处，可容许主梁产生±2m的位移;4个安装在边跨墩处，在正常使用状态下，保证主梁与桥墩之间的刚性连接，地震发生时可耗散地震能量 ^[7]。采用上述设施后，加劲梁可在纵向平稳移动，且不会因交通、风荷载及地震作用造成快速移动，除非达到临界值，在强震作用下，桥面板允许移动，损伤可修复。

　　 另外，根据施工阶段和成桥状态开展风洞试验，采用8个AMD阻尼器作为风致振动控制阻尼装置，其中塔柱中使用4个，横梁上放置4个 ^[8]。AMD抑振系统可同时在施工阶段和成桥运营阶段使用，既能实现成桥运营阶段下结构风致振动响应振幅<15cm，又能保证施工阶段的施工舒适性和塔式起重机的安全性。

　　 2个桥塔基础均位于海平面以下40m处，采用直接置于3m厚砂砾石床上的设置基础，二者之间不连接，强震时允许有大的移动，可随着土层移动 ^[8]，减少向桥梁体系传递的地震作用，提高桥梁抗震性能。桥塔基础由混凝土沉箱、立柱和横梁组成(见图3)。沉箱平面尺寸为67m×54m×15m(长×宽×高) ^[9]，内部分成54个隔舱，顶部设置密封顶板。立柱为薄壁圆环形钢壳混凝土结构，高26.5m，用于支撑塔柱，立柱顶与混凝土横梁连接。立柱外径14m、壁厚1.5m，环形壁板上布设剪力钉。稀疏的圆形立柱有利于减少波浪冲击力，并保持基础整体稳定性 ^[2]。每个基础下的土层采用195根钢管桩进行加固，以满足承载力要求，并消除震时潜在的液化风险。钢管桩直径2m、壁厚20～25mm、长34.25m、间距5m，桩顶在砂砾石床表面下0.75m ^[9]。桥塔基础设计充分借鉴希腊RionAntirion斜拉桥基础的先进理论和经验，并根据本桥特点，对基础上部结构形式和施工方案进行改进。

　　 海底软弱土层利用5 000t级驳船甲板上设置的250t履带式起重机配合大型抓斗挖除，采用分层开挖法，开挖边坡以自然稳坡为准，基坑底面找平时采用质量相对较小、容积较大的平铲抓斗。挖掘结束后用多波束测深系统检查基底挖掘精度，并用无人潜水机进行水下录像拍照，确认挖掘状况。

　　 钢管桩插打和砂砾石床铺筑整平为海上作业，考虑受水深、风浪、海流的影响大，采用1艘拉脚驳船作为施工作业平台，在平台上配备1台250t履带式起重机。该驳船通过垂直钢链与海底混凝土锚块相连，通过调整钢链受力平衡波浪力及船载起重设备的工作荷载，保持驳船稳定。钢管桩顶部涂刷防腐涂层，250t履带式起重机起吊夹住钢管桩的水下液压打桩锤，将桩垂直插入预先设置的导向筒。液压锤与桩共同进入导向筒，并将桩振动下沉到位 ^[2]。

　　 钢管桩插打完成后铺设砂砾石床。采用履带式起重机配合抓斗或挖掘机铲料至料斗，输送到下料管进行铺设 ^[10]。下料管与工作驳船侧边相连，可水平移动，刮平管与下料管下端相连，采用平移铺放材料，同时利用刮平管完成刮平整平，提高工效。顶面碎石层铺设时采用平行连续的之字形，形成带有垄沟的碎石垫层，以便沉箱着床时垫层有一定流动调平能力 ^[2]。碎石层平整度要求在±50mm以内，铺设完成后同样采用多波束测深系统进行网格式测深检查。砂砾石基床不夯实，而是利用桥梁自重和注入沉箱基础内的水进行压实。

　　 2个混凝土沉箱在南引桥海岸边干坞内一次预制完成，干坞施打钢板桩作为支护。沉箱在外墙浇筑至顶部、内部隔墙浇筑至距顶部3～4m时，坞内灌水，沉箱起浮拖出坞，停放至附近相对平静的水域，在悬浮和系泊状态下完成隔墙剩余部分和顶板混凝土的浇筑;然后采用吊重1 800t的Taklift7号浮吊在码头起吊立柱钢壳，逐一安装固定到沉箱顶部的预定位置 ^[10];最后完成立柱钢壳混凝土的灌注。基础区域地基加固完成后，选取合适系泊时机，沉箱由4艘拖轮拖至永久墩位处注水下沉。定位时采用8个重力式混凝土锚块。沉箱下沉时由自动监控系统调配各隔舱水位，使沉箱保持垂直状态，并缓慢均匀下沉。沉箱沉放到位后，由浮吊先将连接塔柱的钢结构预埋件吊装到位;然后将立柱顶已预制1/3高度的混凝土横梁安装到位;最后分次立模浇筑塔座及立柱横梁，将基础的2根圆立柱连接。

　　 北锚碇为明挖重力式基础，锚体为实腹式三角结构，混凝土底板在后部设置3m高的台阶状剪力键，埋于岩层中。基坑开挖前，通过喷射灌浆止水。过渡墩置于锚碇后方混凝土板上，边跨墩置于锚碇前方分离的桩基础上。北锚碇底板施工完成后进行过渡墩墩身施工。

　　 南锚碇与南过渡墩设计成124m长的整体重力式结构，在强震情况下，散索鞍与锚碇一起移动，不会对主缆产生较大的力。锚体采用空腹式三角框架结构。由于覆盖层厚，采用矩形相接的∞形地下连续墙作为支护防渗墙，以实现止水(干开挖)。首先填土筑岛围堰，形成干施工场地;然后施工地下连续墙;最后逐层支撑并开挖至基底，进行地基换填加固，浇筑锚碇基础底部设有剪力键的混凝土底板、三角锚体结构及南边跨墩和过渡墩墩身。

　　 桥塔采用单室箱钢塔，以减小其自重，降低地震响应，并采用节段吊装施工。桥塔由双支塔柱及2道横梁组成，塔底高程10.075m，塔顶高程252.000m，塔高241.925m，塔柱底部断面尺寸7m×8m，顶部尺寸7m×7m，竖向呈锥形。

　　 每支塔柱分为22个节段，并在附近工厂制作，进行匹配预拼装。节段最小高度7m、最大高度13m ^[10]。桥塔下半部塔柱节段及下横梁构件采用2艘大型浮吊直接从码头起吊运至现场安装。下横梁顶部2个塔柱节段安装完成后，在下横梁顶面设置1台46t塔式起重机。塔柱上部节段在竖向分成4个块件，由46t塔式起重机逐一提升就位 ^[7]。上横梁块件同样由46t塔式起重机起吊安装。塔柱节段间及块件的现场拼装通过壁板焊接连接，内部加劲肋及塔柱相邻节段间采用高强螺栓连接，以加快节段吊装的连接定位速度。

　　 加劲梁采用正交异性桥面板，经风洞试验测试。加劲梁高4.75m，总宽35.93m，分为113个节段，标准节段长25m、重290t，组合节段长50m、重580t ^[11]。加劲梁在吊索位置采用实腹式横隔板，其他位置采用桁架式横隔板(见图2)。

　　 主缆采用平行钢丝索股PPWS法架设，每根主缆在锚碇间设置110束预制平行钢丝索，在桥塔及两边锚碇边跨间附加2束，每束由127根5.91高强钢丝组成，钢丝抗拉强度1 760MPa。吊索采用平行钢丝束，外加HDPE护套，并与索夹及锚板销接。

　　 主、散索鞍均为铸焊结合结构，分别采用塔式起重机、履带式起重机配门架、卷扬机起吊系统进行安装。施工猫道采用未设置抗风缆的3跨连续式结构，宽4.5m，猫道面距主缆轴线1.5m，猫道面层采用“面层成卷吊上塔顶组装、分段下滑”的安装工艺 ^[10]，横向通道与猫道面层同步下放。

　　 主缆索股采用拽拉器自南向北沿猫道牵引，每隔约250m设1个小型鱼雷夹具，并由专人跟踪辅助牵引 ^[8]。在桥塔、锚碇门架处布置卷扬机与滑车组，利用握索器夹持索股上提、横移。索股整形及入鞍采取特殊夹具按先主索鞍再散索鞍的顺序进行。索股垂直度调整分为基准索股、相对基准索股及一般索股，采取不同方法进行。主缆索股为钢板锚固形式，采用拉杆式张拉系统将索股锚头锚固于锚固箱内。主缆4台紧缆机上有直接显示主缆直径的功能，使紧缆施工更准确、便捷。紧缆施工时先主跨再边跨，主跨由跨中至塔顶，边跨由锚碇至塔顶。紧缆后每隔1m捆扎2道镀锌钢带 ^[10]。

　　 钢箱梁以“南北岸对称、主边跨对称”为原则，主跨由跨中向桥塔方向对称架设，边跨由边跨墩向桥塔方向架设。共有4个合龙段，分别为2个桥塔附近的主跨侧合龙段及边跨侧合龙段。先合龙边跨侧合龙段，再合龙主跨侧合龙段。主跨南北段各配置2台400t液压跨缆起重机，2个边跨各配置1台400t液压跨缆起重机，用于钢箱梁吊装 ^[10]。

　　 箱梁节段由运梁船运至安装现场，过渡跨箱梁在猫道安装完成时，由过渡墩向边跨墩的方向安装，采用Taklift7号浮吊将运梁船起吊的箱梁节段置于由钢支架支撑的滑移轨道上，然后滑移到位、组焊安装。过渡跨箱梁滑移节段采用1/2标准节段长，重145t。

　　 桥塔近塔区的3个节段直接由大型浮吊吊装到位，其中塔柱横梁正下方的无吊索节段先由设置于下横梁顶的外伸支架临时吊住，待与相邻有吊索的2个梁段焊接后，转为由永久吊索承载。主跨跨中的4个标准节段由浮吊吊装到位后，浮吊将跨缆起重机吊装到位，然后由2台跨缆起重机垂直抬吊运梁船上长50m、重580t的组合节段。边跨靠边跨墩的2个标准节段由浮吊起吊安装，其他标准节段则由跨缆起重机垂直起吊安装。合龙段采用标准节段。

　　 钢箱梁合龙后进行吊索张拉，将主缆下拉至设计、监控线形。主缆S形缠丝按先主跨再边跨的顺序进行，主跨由塔顶向跨中，边跨由锚碇向塔顶。

　　 本工程大跨度悬索桥建于地震活动强烈频繁、覆盖层厚的深海海湾中，面临技术难度大、工期紧的挑战。通过从类似工程中吸取经验，采用先进的设计及施工技术方案，减少技术和时间风险，取得一定经济效果。深海厚覆盖层桥塔基础及锚碇基础施工方案充分考虑建设条件、施工便利性，结构受力合理，施工效果良好。