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峽谷起高橋創意書匠心——杭瑞高速公路北盤江大橋設計創新紀實
2016-10-10  中國橋梁網 分享到:

        本網訊日前,由中交公路規劃設計院有限公司(簡稱公規院)設計的杭州—瑞麗高速公路畢都段北盤江大橋正式合龍,這座歷經四年建設、連接云貴兩省的大橋再次引起社會關注。
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        合龍當天,數百名群眾自發從四面八方趕來見證這一盛事。人群中,記者看到一位中年人背著一位年近百歲的老婆婆。滿臉喜色的婆婆告訴我們,雖然她家所在的村莊與云南僅一河之隔,但由于交通不便,活了近百歲還從未去過云南,所以今天一定要親眼看一看這座世界第一高橋。

        貴州向來有“地無三尺平”之說。山高谷深,修路架橋困難重重。如今,老百姓的笑顏背后,無不凝聚著橋梁設計師堅守的職業精神、拼搏的創新精神和不分晝夜的奉獻精神。

        創新設計保護生態

        貴州橋梁的數量達到1.7萬多座,幾乎囊括了世界上的全部橋型,堪稱世界“橋梁博物館”。

        2009年,公規院的設計團隊初接北盤江大橋的設計任務時,由該團隊設計完成的貴州壩陵河大橋于當年年底建成通車。

        在勘察現場時,從塔基安全性和方便施工的角度,設計團隊確定了北盤江大橋的跨徑應該在670米以上。這一數字已超出了梁式橋、拱橋混凝土斜拉橋的適用跨徑范圍。同時,綜合考慮橋位所處的地形條件、施工可實施性等因素,適合本橋建設條件的方案只能在鋼桁架梁斜拉橋、鋼桁架梁懸索橋(壩陵河大橋的橋型)兩個方案中進行比眩

        就在所有人都以為,這一次設計團隊肯定會照搬壩陵河懸索橋的成熟設計方案和完整建設經驗時,公規院人創新提出了山區特大跨徑鋼桁梁斜拉橋方案。

        這個方案一經提出,就引來紛紛議論:西部地區高速公路上跨越深山峽谷的大跨徑橋梁基本都選擇了懸索橋方案,如貴州壩陵河大橋、湖北四渡河大橋和湖南矮寨大橋,設計隊伍已經積累了豐富的設計、施工經驗。如今棄之不用,很多人都想不通。

        面對質疑,設計團隊的想法很簡單:照搬很容易,創新才更難得。

        公規院派出了一組出色的橋梁設計陣容,每個人均具有多座大橋的設計經驗。這一次,他們為自己的方案拿出了絲絲入扣的分析論證——

        其一,北盤江大橋兩岸均為高達500多米的高陡邊坡,兩岸岸邊均為懸崖峭壁,且分布了一些溶蝕裂隙帶,懸索橋型錨碇的大開挖對邊坡穩定和安全影響較大,大開挖的棄渣將嚴重影響生態環境。

        其二,橋址區基巖地層為可溶性的碳酸鹽巖地層,地下水活動頻繁,形成豎直發育的巖溶洞穴,對橋梁地基基礎的安全形成嚴峻考驗,很難找到適合懸索橋的錨碇布置位置。

        其三,對于主跨跨徑為500米至800米的山區大跨徑橋梁,鋼桁梁斜拉橋在經濟性上比懸索橋具有更強的競爭優勢,對環境影響小,無疑是一個既經濟又環保的最佳方案。

        經過多輪技術、經濟比選論證,北盤江大橋采用主跨720米鋼桁梁斜拉橋方案是最合理的設計方案。

        同步施工降低風險

        在山區修建鋼桁梁斜拉橋,最大的建設難點是如何選擇合理的施工方案。

        北盤江大橋橋位地勢險要,兩岸索塔座落于懸崖邊,中跨橋面距離峽谷底最大565米,邊跨橋面距離地面約100米,并且由于地形的限制,邊中跨比僅為0.36,主梁的架設成為本項目的最大難點。

        斜拉橋方案遲遲無法落地,一時間,項目陷入僵局。

        關鍵時刻,公規院設計團隊的負責人彭運動、劉波,技術骨干侯滿、曲春升等人迎難而上。他們查閱大量資料,悉心比癬潛心鉆研,對國內外橋梁的施工方法有了全新的認識。

        該項目位于V形峽谷,貴州岸主橋直接接橋臺,云南岸引橋高度也很低。設計組敏銳地抓住了這個細節,創新性提出在邊跨增設一個輔助墩、邊跨采用頂堆的施工方案:邊跨鋼桁梁頂推與索塔同步施工,邊跨鋼梁就位后,主跨采用橋面吊機進行拼裝。

        這一施工方案既可以大大降低山區高支架施工風險,又能將施工工期比懸索橋方案縮短半年,更重要的是對橋下水域無污染,不會破壞岸坡穩定,真正做到綠色環保。這種施工方法在斜拉橋施工中屬首次應用,但參建各方及專家也被設計組細致巧妙的方案征服,最終一致同意選用鋼桁梁斜拉橋方案。

        北盤江大橋項目設計負責人彭運動告訴記者,雖然每一次的設計過程都異常艱辛,每個新的技術方案得到認可都要經過反反復復的計算和說服,但最終落地時那種巨大的幸福感和滿足感是對每一位橋梁工程師的最高褒獎。

        源頭活水鑄新篇

        北盤江大橋項目分項負責人侯滿說,每一座橋梁的設計,無論其跨徑大小,都有可挖掘的創新點。創新不會憑空而來,只有善于觀察,見微知著才能迸發出創新的火花;只有勤于思考,不放過任何一個細節才能激蕩出創新的源泉活水。

        創新,也成就了北盤江大橋。北盤江大橋項目用數字為自己標記了創新的烙櫻

        565米:北盤江大橋橋面到谷底垂直高度達565米,相當于200層樓的高度,橋塔頂部距離谷底740米,超越之前世界第一高橋四渡河特大橋的560米,成為目前世界絕對的第一高橋。

        500兆帕:2012年年初,為落實國務院關于節能減排的工作部署,住房和城鄉建設部、工業和信息化部聯合出臺了《關于加快應用高強鋼筋的指導意見》,要求在建筑工程中加速淘汰335兆帕級鋼筋,優先使用400兆帕級鋼筋,積極推廣500兆帕級鋼筋。我國混凝土結構工程目前普遍應用的鋼筋強度為300至400兆帕,比發達國家低1至2個等級。北盤江大橋設計團隊結合以前承擔的國際橋梁成熟經驗,2009年率先在國內橋梁設計中采用了500兆帕級的高強抗震鋼筋,總用量約1.26萬噸,鋼筋直接成本節約10%左右,簡化了鋼筋現場綁扎,方便了施工。

        身在貴州這個“橋梁博物館”,當地老百姓對橋梁也有著特殊的感情,尤其在苗族地區,每年農歷二月初二“龍抬頭”這天,也是當地的“祭橋節”,以此來祈愿風調雨順、五谷豐登。北盤江大橋計劃在今年年底實現順利通車,通車后,天塹變通途,也必將造福當地老百姓,助力云貴兩省經濟發展。

        
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