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【钢结构·桥梁】混凝土浇筑量是“小蛮腰”1.9倍,用钢量比“鸟巢”还多2万吨,“川藏第一桥”这样炼成

本文转载自筑龙路桥市政

内容来源:央广网、新华网、网易《了不起的中国制造》

作者:须臾千秋(清华大学土木工程博士)

在四川甘孜泸定县的大渡河上,有一座兴康特大桥,你或许没有听过它的名字,但你一定听过它的邻居,就是我们都在语文课文《飞夺泸定桥》中学过的那座“泸定桥”。

兴康特大桥自东向西横跨大渡河,线路全长1411米,主跨1100米,桥面为双向四车道高速公路,设计速度80千米/小时,总投资额10亿元,是川藏高速公路的重要组成部分。

旧悬索桥到新悬索桥,经历了什么?

兴康特大桥与泸定桥的受力形式在本质上是一致的,都是“悬索桥”。

它是通过在两岸固定悬索,利用悬索的抗拉能力来承担起大桥的重量。二者的受力形式从本质上讲都是柔性的,不同点在于,泸定桥是直接将木板铺设在铁索上,而兴康特大桥则是通过索塔悬挂高强缆索,并在缆索下悬挂平面桥板。

全长135公里的雅康高速是内地进入藏区的交通大动脉,而兴康特大桥作为雅康高速全线“一桥一隧”重点控制性工程之一,是一座建设在高海拔、高地震烈度带、复杂风场及温度场环境下的超大跨径钢桁梁悬索桥,全桥长1411米,主跨1100米,桥面至大渡河水面239米,被誉为“川藏第一桥”。

大桥从2014年开工建设至今,历时4年。

投资建设单位:四川省交通投资集团有限责任公司

施工单位:四川公路桥梁建设集团有限公司

设计单位:四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院

路面施工:交投建设

监理单位:四川公路工程咨询监理公司

兴康特大桥位于大渡河深切峡谷区、构造剥蚀中高山地貌,正处于四川盆地至青藏高原爬升段,桥梁两岸边坡十分陡峭。

这里地处泸定断裂带和鲜水河断裂带之间,地震活动频繁,且属于典型的高海拔深切U形峡谷地形,对桥梁的疲劳设计和施工安全影响大。

在桥位选择时,设计师们就充分贯彻了“趋利避害、提高抗灾防灾能力”的原则。

大桥的选址直接避开了泸定西支断裂带、四湾特大型滑坡不良地质的影响,同时兼顾二郎山隧道、泸定电站等关联风险,从抗灾能力角度直接对位于大渡河泸定电站大坝下游、紧邻四湾特大型滑坡的“四湾”桥位予以否决。

在考虑潜在失稳岩土体规模、防治可行性的定性分析评估基础上,桥址最终选择了现在的桥位。

大桥立面设计图

兴康特大桥的承重能力远远强于老泸定桥,因此,其承载重量的斜拉索不能像后者一样简单固定在岸边,而是必须深深贯入岩层中。

大桥采用反向平曲线设计,将桥端左右两段泸定隧道分离,布置在大桥隧道锚的外侧。一方面极大地减小隧道锚和公路隧道的相互影响,为山区桥隧相连悬索桥总体布置提供一条新思路;另一方面,在隧道与隧道锚之间设置横通道,既作为施工运输通道,加快施工进度,又作为投用检修通道,便于养护。

都是“铁索桥”,新索与旧索之间有啥不一样?

悬索桥是一种柔性结构,在车辆、地震及风载等各种荷载作用下,主缆和加劲梁纵、横向均会产生较大的相对位移,而兴康特大桥所在的位置恰恰是中国所有千米级大跨桥梁中地震危险性最高的。

兴康特大桥的主跨跨中设置了一个铰接式耗能中央扣,这是基于延性的抗震设计理念设计的,首次将防屈曲钢支撑用作中央扣杆件。

它只承受轴向力,而不产生弯矩,在日常使用状态及小地震发生时,中央扣处于弹性状态,能够为主体结构提供足够的刚度,从而保证结构满足正常使用要求。

在大地震发生时,防屈曲钢支撑率先进入耗能状态,产生较大的阻尼,耗散地震中大部分的能量,并迅速衰减结构动力反应,使主体结构不出现明显塑性,从而确保主体结构在强震作用下的安全性和正常使用性。

耗能中央扣的构造

施工体量大

泸定大渡河兴康特大桥雅安岸

为隧道式锚碇,全长159米

是世界第一长隧道式锚碇,高差达95.14米

接近33层楼的高度,挖方量为4万余立方米

康定岸为重力式锚碇

平面面积5000余平方米

相当于13个篮球场面积之和

挖方量达63万余立方米

两岸主墩索塔高188米

接近65层楼高度

本工程需浇筑混凝土29万余立方米

是中国第一,世界第三高塔

广州电视塔混凝土浇筑量的1.9倍

工程用钢量6.2万余吨

与国家体育场鸟巢的钢材用量还要多2万吨

主缆索股与缠丝总重量达1万余吨

总长度超过6万公里

钢丝连起来可绕地球一圈半

施工环境风速高

峡谷多雾,风环境极为紊乱

瞬间最大风速超过32.6米每秒

达到12级台风风速

大桥之最——2个“第一”,5个“首次”

01、2个“第一”

➤在建川藏第一大跨径钢桁梁悬索桥,主跨达1100米;

➤在建世界第一长隧道式锚碇,雅安岸隧道式锚碇长159米。

02、5个“首次”

➤四川省内首次采用无人机牵引先导索过江;

➤国内首次在高海拔峡谷地区、复杂强劲风场条件下采用缆索吊装系统架设千米级钢桁梁;

➤首次将防屈曲钢支撑用作悬索桥的中央扣;

➤首次将波形钢腹板与混泥土顶底板的组合结构作为桥塔横梁;

➤康定岸重力式锚碇设置在深厚的冰碛层覆盖层内,是国内首次在冰碛层设计开挖如此大的深基坑。

2018年12月31日,兴康特大桥建成,实现了古老大渡河上史无前例的千米级桥梁的跨越,整条雅安-康定高速随着这座控制性工程的完工一并通车。

2019年6月12日,在美国马里兰州召开的第36届国际桥梁大会上,四川雅康高速泸定大渡河大桥(申报名称:泸定大渡河兴康大桥)荣获“古斯塔夫·林登少”金奖。

国际桥梁大会执行委员会认为,泸定大渡河大桥在技术和材料创新、美学价值、环境保护以及社会效应等方面取得了杰出成就,因而从世界范围的优秀桥梁项目中脱颖而出。

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