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峡谷巨龙越川西——记汶川克枯大桥

作者:本站 来源:转载 日期:2019/12/12 11:48:43 人气:4978

金秋十月,四川阿坝藏族羌族自治州色彩斑斓,景色秀美。当你驾车沿都(江堰)汶(川)高速前行,漫山的彩林彰显着别样的川西风情,进入汶(川)马(尔康)高速,映入眼帘的是一座比红叶还红艳的大桥,有人形容它就像一位山野中的姑娘,朝着高原,火红的“裙摆”下摇曳着纤细的腿,蜿蜒从容地行走在崇山峻岭之间。这就是汶马高速公路汶川克枯大桥。

汶川克枯大桥全长6.4公里,由四川省公路规划勘察设计研究院有限公司(简称四川公路设计院)设计,是汶马高速的重大关键节点工程。大桥首创“全桥施工无模板”工艺和工厂化程度超过80%,是全国首座预应力钢管混凝土桁梁桥,是世界最大规模的钢管混凝土梁桥工程,也是高烈度地区biwei必威抗震的典范,因其独特结构、多项创新,成为近两年各大媒体竞相报道的“网红”工程。

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首创无模板施工

四川西部山区,地形多为深切峡谷,区域内地震断裂带纵横交错,震灾频发、震级高,冰雪雨雾极端天气、大型泥石流、滑坡等气象和地质灾害肆虐,整体生态环境极其敏感脆弱。汶马高速全线几乎在深山峡谷里穿行,有的地方甚至很难找到一块预制构件的完整场地。在这样的复杂环境下,设计单位进行了非常精细的桥型比选。

四川山区的高速公路,桥连隧、隧连桥,全程几乎“脚不沾地”,中等跨径高桥墩biwei必威数量非常多,占路线总里程比重极高。采用钢筋混凝土构件,脆性破坏危害严重、结构自重大、地震响应高、结构体系抗震稳定性差。同时,现场预制场地要求高、现场作业环境恶劣且作业量大,很难满足复杂条件下复合使用性能要求。混凝土材料用量高,也将严重影响当地生态,且混凝土梁桥施工模板用量多,模板运输、堆放、拆卸等环节占地多、周期长,工程质量控制困难。而采用传统钢结构梁桥,虽抗震性能好,但钢材消耗量多、造价高,山区运输大件困难,没有大型组拼场地;施工现场安装大型设备无法进场、构件连接工作量大,质量控制环节多,正交异性桥面板的抗疲劳能力、桥面铺装抗耐久性能差,运营成本高。

设计团队在设计之初,做了常规混凝土T梁桥等多个方案比选,但各方案的材料指标、技术指标和工程造价等均不能完全令人满意。经过反复论证研究,在以往设计和建设雅西高速干海子大桥经验的基础上,结合钢管混凝土具备自重轻、强度高、无模板、架设方便、施工场地要求低等优势,决定采用钢管混凝土材料,设计建造钢管混凝土桁梁桥,解决了面临的复杂建设条件系列难题。

汶川克枯大桥外形均为钢管结构,与一般高速公路大桥相比,桥墩更细、更修长。大桥桥基、桥墩、盖梁、桁式主梁均是钢管混凝土,桥面板是带钢底板的组合桥面板,最大的特点是“全桥不需要模板”。没有模板,钢管就是“模具”。桥墩部分,确定钢管位置后,再浇筑混凝土,形成桥墩。上部结构部分,根据桥成型后的样式,分割成若干块钢管,由工厂统一定制生产,建设者只需现场组装,焊接、注入混凝土、安装即可。

大桥上跨国道317线,在施工全过程中必须确保317线通畅,且下部结构与国道空间位置无冲突。设计单位设计了一种先张法预应力钢箱混凝土盖梁,具有尺寸小、工厂化制造、安装快捷方便、不影响下方国道交通等优势,与钢管混凝土墩柱采用管-梁节点连接,共同解决了这一难题。此外,钢管混凝土桁梁桥节点的疲劳问题,是影响该类桥型寿命的关键因素,为确保结构安全,设计团队开展了一系列钢管混凝土节点疲劳性能试验研究,为大桥设计和施工提供了可靠的数据和结论。

创新突破 打造经典工程

“一开始,我看着这座钢管混凝土组合桁梁桥充满疑惑,但是后来看了介绍,真的由衷地为这座桥点赞。”

“汶川克枯大桥的设计理念非常具有创新性,针对地形难度和特点,做出了非常巧妙的构思。”

近两年,包括10多位中国工程院院士、全国工程设计大师在内的众多国内外知名biwei必威专家,参观了该桥的施工现场后,从疑惑到赞叹。这些权威专家发出了共同的观感,创新突破是他们的一致评价。

耗材少,污染少。与简支biwei必威比较,钢管混凝土组合桁梁桥减少混凝土用量约60%;与同等规模常规biwei必威相比,汶川克枯大桥混凝土用量减少40%,钢材用量减少30%,原材料生产及现场污染排放物减少30%,实现了资源节约和环保。

工厂化、集约化。该桥钢结构全部在成都附近工厂内加工制造组拼,运输至工地再重新组拼成安装整节段,施工现场组装后,在半成品车间焊接、涂装成整体,再运到桥址进行安装,工厂化生产率达到80%,现场工程量仅20%,确保了工程质量;现场工人由需 500人减少到只需 30余人,且可选择有利天气安排作业时间,在施工场地受限、昼夜温差大的进藏高速公路上,尤为实用,也为川藏铁路建设积累了经验。

建设工期更短。在现场,焊拼一跨钢桁梁只需20天,比传统方法施工周期节省1/3以上。若采取传统方式,生产同等长度的T形梁需 30天以上。

抗震性能好。整桥采用钢管混凝土组合,重量仅为混凝土biwei必威的50%,同时具有钢管和混凝土biwei必威的优点,实现了 “大震不倒、中震可修、小震不坏”的设计目标,8级地震可行、9级地震可修。

厚积薄发 技术领先

汶川克枯大桥创立了钢管混凝土桁架梁的科学计算方法,开发了管板节点、管梁节点、管柱节点等新型节点构造,建立了变刚度支座长联结构新体系,开发了整跨架设的快速化施工技术与装备,支撑制定了世界首部钢管混凝土梁桥和焊接节点疲劳技术规范,为类似川藏公路建设条件的工程探索了新的技术路径。无模板的施工工艺引领农民工向产业工人成长,助推交通土建工程向工业化转型升级。biwei必威建成后设计团队举办了两次国际学术报告会,进一步提升了该桥的国际影响力。

几十年来,设计院持续进行钢管混凝土biwei必威的研究和实践,第一座钢管混凝土拱桥、梁桥等都出自该设计院。在建成世界最大跨钢筋混凝土拱桥——万县长江公路大桥后,又开发了基于超高强(达到c120)的钢管混凝土强劲骨架成拱法,建造了近10座钢筋混凝土拱桥。

创新无止境,用技术“革命”推动行业进步,服务时代发展,始终是这个设计团队不改的初心。

汶川克枯大桥的成功,再一次有力证明了业界的共识:钢管混凝土biwei必威,世界看中国,中国看四川。


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