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对话“川藏第一桥”设计主审人:揭秘千米长龙何以飞越大渡河屹立不

作者:桥检车租赁公司小编 来源: 日期:2022/10/8 17:15:13 人气:32 评论:0

  在四川盆地至青藏高原爬升段,在大渡河深切峡谷巍然屹立着一座超大跨度悬索桥——雅康高速公路泸定大渡河大桥。这是一座建在高地震烈度区、复杂风场环境下的超大跨度悬索桥,创新攻克了多项世界级技术难题,被誉为“川藏第一桥”。近期,泸定大渡河大桥以照片的形式登上“奋进新时代”主题成就展,再度引发关注。

  泸定大渡河大桥为主跨1100米、全长1411米的悬索桥,位于四川省泸定县泸桥镇咱里村,是雅康高速公路的控制性工程。“泸定县是川藏南线走廊的重要节点,泸定大渡河大桥是四川盆地进入青藏高原的第一座千米级桥梁。”作为该项目设计的主审人,四川省公路规划勘察设计研究院有限公司副总经理蒋劲松告诉记者,设计采用了大跨桥梁跨越大渡河河谷,避免了路线的起伏攀升,并使得雅安到康定的总里程最短,实现通行效率最大化。

  泸定大渡河大桥位于四川省泸定县泸桥镇咱里村

  “在这里建桥绝非易事,面临极其复杂的地形、地质、气候条件的巨大挑战。”蒋劲松介绍,桥梁设计需要面对地震烈度高、地形地质复杂、风场环境复杂、桥隧相互干扰、施工风险高等因素带来的巨大挑战,最终,在各单位的支持下,他们进行了一系列技术攻关并成功解决了这些难题。

  勘察

  爬山开路 肩挑手扛完成3560米地质钻孔

  泸定大渡河大桥于2011年6月启动初步设计,2014年4月获得初步设计批复,2015年7月获得施工图设计批复,2015年9月开工建设。历时7年,大桥于2018年12月31日正式建成通车。

  “初步设计、施工图设计前后花了四年多的时间。”蒋劲松说,在方案研究阶段,设计团队从泸定县城沿大渡河上下30公里,踏勘了约100平方公里的范围,大规模开展桥位比选工作,共计拟定了10个大渡河桥位方案开展研究。经过反复的地质调查、比选研究,最终确定了现在这个1100米悬索桥的桥位,即采用咱里高桥位。

  泸定大渡河大桥架设桥梁缆索

  比选内容则主要包括了路线运营安全、工程规模、工程造价、桥梁防灾减灾、与其他道路互通互联等。“其中就要做很多方面的工作,包括地质调查等。”蒋劲松回忆,当时在勘察咱里桥位时,设计团队如果要抵达地勘点位就要翻过五里沟到桥位中间的一座山。“为了摸清桥位处锚碇、索塔位置的地质情况,大家就要爬山。一开始还有小路,后来没有路了,我们就自己找路,路陡的地方就抓着山上的灌木接力往上爬,有的同事脚受伤了也没有停下脚步”。

  不止如此,设计需要首先解决地质问题,需要开展大范围的地调地勘工作。“具体到工点地质,就需要去做钻探,就需要使用到钻机。”蒋劲松说,当时因为没有路,地勘工作人员就只能肩挑手扛将钻机运到对应点位上,他们将几吨重的钻机拆分开运上去。最终依靠这样的方式完成了3560米的钻孔,相当于主桥桥长的三倍多,为桥位论证提供了扎实的基础数据。

  抗震

  创新研发设计地震动峰值加速度0.49g

  泸定县位于地震活动区域,根据地震安全性评价报告,工程场地的地震基本烈度为Ⅷ度,设计采用的地表50年超越概率2%的地震动峰值加速度为0.49g,为我国千米级大跨桥梁中地震动参数最高者。

  在高地震烈度区,桥塔如果采用钢筋混凝土横梁,它的抗剪能力无法满足要求;如果采用钢横梁,连接构造复杂,塔梁节点抗弯也不满足要求。于是,设计团队通过多次试验、探索,选择采用波形钢腹板与预应力混凝土顶底板的钢混组合结构,大大减小了索塔及横梁的横向地震力。

  除了塔上的组合横梁提升索塔自身的抗震能力,能不能让主梁再帮点忙分担点儿地震力?“我们研发了耗能型中央扣,它是由防屈曲钢支撑作为中央扣主体构件,通过与主梁巧妙的铰接设计,既能耗散地震能量,又能避免地震力导致主梁破坏。”蒋劲松介绍。

  泸定大渡河大桥架设桥梁缆索

  中央扣应用在悬索桥中已经有很多年,但之前只有刚性中央扣和柔性中央扣两种形式。蒋劲松介绍:“这次研发的耗能型中央扣是我们的首创,主要是为了解决抗震问题。在小地震作用下,它就相当于刚性中央扣;但是在遇到大地震时,它就变成了一个保险丝,保险丝先坏掉,而其他桥梁结构不被破坏。同时,整个主梁的位移响应也会降低,解决了纵向抗震的问题”。

  波形钢腹板组合横梁和耗能型中央扣两大关键技术的研发,与传统悬索桥体系相比,索塔纵向地震动响应降低20%,横向地震动响应降低25%,梁体纵向位移减小70%,科学地解决了高烈度地震区大跨度悬索桥抗震需求的技术难题,推动了大跨悬索桥抗震技术的进步,实现了钢筋混凝土索塔在高烈度地震区的应用,保障了大桥在强震作用下的安全性。

  抗风

  取平衡点同时满足结构抗风和行车防风

  大渡河峡谷气象多变、风场紊乱,瞬时风速能达到32.6m/s,相当于12级台风风速。加之受局部地形地貌的影响,其大风特性和常规平原地区有显著区别,强来流风常伴随大风攻角出现。蒋劲松介绍:“从2012年开始,我们就利用了现场实测、风洞试验、数值模拟三大手段,开展了抗风专项研究”。

  那设计的基准风速究竟该取多少?蒋劲松说:“除了在现场设置测风塔之外,还开展多点位同步测量,得到了初步数据。还开展了地形模型风洞试验,就是把桥位附近的地形做成模型放进风洞里试验,测量桥位所在位置风速有多大”。

  泸定大渡河大桥首根主缆索架设成功

  设计基准风速确定之后还要解决抗风问题。蒋劲松介绍,抗风需要解决两个方面问题,首先是结构抗风,也就是在风场作用下,桥梁自身的安全问题。为了解决桥梁抗颤振问题,他们试验了很多措施,比如目前桥上应用的上下稳定板、封闭中央开槽等设计,但这些都不是一开始就知道是否可行,而是通过一次次试验,不断测试得出的结论。

  其次就是行车防风,“行车时车辆从隧道里开到桥上,隧道里是没有横向风的,车辆开得很平稳,但是一走到桥上,如果有大风吹来,就会影响驾驶安全”。蒋劲松介绍,基于此,桥上设计了一些风障,改善横向风对车辆行驶的影响。但如果把行车防风做到极致又会和结构抗风产生冲突,因此就需要选取一个平衡点,既满足结构抗风,又满足行车防风。

  对话

  建设顺利 “我们能够建好超级工程”

  记者:泸定大渡河大桥在总体设计时遇到了什么困难?

  蒋劲松:泸定大渡河大桥在雅安岸采用隧道锚,与泸定隧道相接,隧道锚与公路隧道空间位置存在冲突。这需尽量压缩公路隧道左右线的间距,甚至不得不采用连拱隧道等特殊形式,致使隧道施工难度大、风险高;同时悬索桥主缆还需要向外偏转,使得塔顶主索鞍必须横向平弯,增大制造复杂程度,对索塔也会产生不利的横向力。

  记者:如何解决上述困难?

  蒋劲松:我们在设计总体布局时首次采用2个转向相反的平曲线将泸定隧道按分离式隧道接大桥分离式引桥,大桥隧道锚设置于左右线分离式隧道之间,加大了隧道锚与隧道之间的净距,将公路隧道与锚碇间的近接体系受力相互影响降至最低。这使主缆和隧道锚的布置完全不受相连公路隧道的影响,为山区桥隧相连的悬索桥总体布置提供了一条崭新思路。同时,横通道可作为隧道锚施工期的运输通道,利用先期完工的泸定公路隧道作为施工场地,不受风雨影响,极大地方便了施工,节约了工期,受到施工单位的欢迎。

  记者:您从事桥梁设计工作30多年,你认为泸定大渡河大桥特别之处是什么?

  蒋劲松:建设过程非常的顺利,这个是我最大的感受。因为我们设计完成后还要做后期服务,所谓后期服务就是协调解决施工期出现的技术问题,以帮助这个项目顺利建成。然而这座桥在后期服务过程中非常顺利,没有出现任何较大的技术问题就修建完成了,所以这个就是我们作为从业人员心里面最欣慰的一点。而针对技术创新方面,每座桥特别是针对这种大型工程我们都会开展很多研究,都可能会产生一些创新成果,这个是自豪的一个方面,但是我觉得对我的感受来说就是施工单位也是非常给力,整个后期服务非常顺利。

  泸定大渡河大桥为主跨1100米、全长1411米的悬索桥

  记者:您觉得泸定大渡河大桥的意义何在?

  蒋劲松:泸定大渡河大桥从2015年9月修建,到2018年12月31日通车。期间建设者克服了种种困难,优质、高效地完成建设,为新川藏路交上一份满意答卷。大桥建设的意义,我觉得有4个方面。一是雅康高速公路是辐射带动涉藏地区的经济大动脉,这对完善国家高速公路网,改善民族地区交通条件等均具有重要意义;二是展现了四川交通人的责任担当,不断地刻苦钻研、勇于创新,不断推进从“蜀道难”到“蜀道通”再到“蜀道畅”;三是取得的一系列技术创新成果,促进了桥梁专业本身的技术进步,也对后续川藏高速公路、川藏铁路建设提供了坚实技术储备;四是大渡河大桥获得了各种奖项,证明我们可以建设超级工程,我们能够建好超级工程,也说明了中国正逐渐从“桥梁大国”走向“桥梁强国”。

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