大橋位于當(dāng)年紅軍飛奪瀘定橋的上游5.2公里處，地形地質(zhì)條件極其復(fù)雜，抗震、防風(fēng)、固邊坡是勘察設(shè)計(jì)面臨的三大難題。這樣一個(gè)令人震撼的超級工程，設(shè)計(jì)上克服了哪些難題，有什么科技含量與技術(shù)創(chuàng)新呢？
三大難題 挑戰(zhàn)勘察設(shè)計(jì)
興康特大橋橋址位于鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶、川滇南北斷裂帶三大斷裂帶的交匯區(qū)域，西距活動斷裂帶—鮮水河斷裂帶約22km，地震基本烈度為Ⅷ度，E2水準(zhǔn)的地表峰值加速度為0.49g，居同類大橋之首，為工程抗震提出了極高要求。同時(shí)，橋址區(qū)位于高山峽谷區(qū)，橋面設(shè)計(jì)風(fēng)速32.6m/s，具有風(fēng)速高、湍流強(qiáng)、風(fēng)攻角大等特點(diǎn)，加上干熱河谷熱力驅(qū)動效應(yīng)，風(fēng)場特別紊亂，風(fēng)環(huán)境特別復(fù)雜，防風(fēng)設(shè)計(jì)面臨考驗(yàn)。大橋兩岸邊坡高陡，坡度超過35°，又是巖土二元結(jié)構(gòu)，地震時(shí)邊坡垮塌會形成碎屑流，尤其是強(qiáng)震條件下雅安岸邊坡穩(wěn)定性是一個(gè)非常突出的問題。
在具體勘察設(shè)計(jì)過程中，需要解決四個(gè)難點(diǎn)，一是如何在地質(zhì)條件差、地災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高的峽谷山區(qū)選擇相對最優(yōu)的橋位；二是合理確定橋面高程，預(yù)留瀘定—石棉高速公路的樞紐立交，并實(shí)現(xiàn)全路段的造價(jià)最?。蝗敲鎸O其復(fù)雜的建設(shè)條件，如何提升結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力，保證工程安全；四是詳細(xì)研究施工工藝，保證高塔、深錨等工程的順利實(shí)施。
科研攻關(guān) 助力技術(shù)創(chuàng)新
“廳公路設(shè)計(jì)院自2011年開始勘察設(shè)計(jì)，組建了由多個(gè)國內(nèi)外知名專家組成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，針對面臨的難題采取了多種解決措施，開展了多項(xiàng)科研攻關(guān)。”該項(xiàng)目設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人——廳公路設(shè)計(jì)院橋梁勘察設(shè)計(jì)分院副總工程師、教授級高級工程師陶齊宇介紹道。
為科學(xué)合理選擇橋位，按照趨利避害、抗災(zāi)能力一票否決的原則，結(jié)合大渡河兩岸地形、地質(zhì)條件等實(shí)際情況共布設(shè)了不同標(biāo)高的10個(gè)橋位方案，經(jīng)過反復(fù)研究比選，推薦綜合防災(zāi)減災(zāi)性能最好的咱里高橋位。
為解決結(jié)構(gòu)抗震問題，進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析，專門開展了波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装褰M合橫梁的抗震試驗(yàn)研究，對數(shù)值分析加以驗(yàn)證。為解決地質(zhì)和邊坡穩(wěn)定問題，開展了詳細(xì)的地質(zhì)勘察，同步開展了大量現(xiàn)場測試和試驗(yàn)研究工作，比如現(xiàn)場大剪試驗(yàn)、冰磧土層接觸面原位直剪試驗(yàn)、壓縮及剪切蠕變試驗(yàn)、1:10隧道錨模擬試驗(yàn)等，僅地質(zhì)鉆孔長度就超過大橋總長的兩倍多。
為掌握風(fēng)場規(guī)律，在現(xiàn)場建立了聲雷達(dá)風(fēng)廓線儀觀測站和四要素自動氣象站，獲取現(xiàn)場風(fēng)場資料，開展了地形CFD分析、地形模型風(fēng)洞試驗(yàn)、主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)及氣動優(yōu)化等系列研究。
通過扎實(shí)的工作和不懈的努力，設(shè)計(jì)方案成功通過了交通運(yùn)輸部專家委員會的多次審查。
創(chuàng)新設(shè)計(jì) 打造高品質(zhì)超級工程
廳公路設(shè)計(jì)院憑借多年的技術(shù)積累，通過對多座相關(guān)山區(qū)特大橋梁的技術(shù)總結(jié)，并邀請包括多名院士在內(nèi)的業(yè)界權(quán)威專家會商研究，以減輕、防止橋梁自然災(zāi)害為根本出發(fā)點(diǎn)，從橋位、橋型的選擇入手，宏觀把控、小處著手，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新，成功解決了該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)難題。
在解決高烈度地震區(qū)特大跨徑橋梁抗震問題方面大膽更新傳統(tǒng)理念，在橋塔塔柱、橋塔橫梁、中央扣、約束體系等環(huán)節(jié)均有關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，其中兩大創(chuàng)新設(shè)計(jì)為業(yè)界首創(chuàng)。一是首次將防屈曲鋼支撐用作懸索橋的中央扣，在強(qiáng)烈地震時(shí)，中央扣屈服耗能，從而保證主梁安全；二是首次將波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓慕M合結(jié)構(gòu)作為橋塔橫梁，充分利用兩者的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，既克服了混凝土橫梁和鋼橫梁在抗震方面的不足，又簡化了塔柱—橫梁連結(jié)構(gòu)造。
為解決大橋隧道錨和瀘定隧道的沖突干擾，創(chuàng)造性地采用反向平曲線設(shè)計(jì)，將瀘定隧道左右兩幅分離，布置在大橋隧道錨的外側(cè)，極大地減小了隧道錨和公路隧道的相互影響，為山區(qū)橋隧相連的懸索橋總體布置提供了一條嶄新的思路。同時(shí)，在隧道與隧道錨之間設(shè)置橫通道，既作為施工期的運(yùn)輸通道，加快施工進(jìn)度，又作為今后的檢修通道，便于養(yǎng)護(hù)。
為消除地震時(shí)邊坡垮塌形成的碎屑流對大橋的威脅，創(chuàng)新邊坡防護(hù)理念，將雅安岸第一排和第二排抗滑樁按人字形布置，采用“疏導(dǎo)”的方式，將強(qiáng)震產(chǎn)生的碎屑流沿斜向?qū)С龃髽蚍秶?，確保碎屑流不危害大橋構(gòu)造物。
為解決抗風(fēng)問題，通過儀器觀測和科研試驗(yàn)，獲取現(xiàn)場第一手風(fēng)場資料，分析研究風(fēng)場規(guī)律，得出合理、可信的設(shè)計(jì)風(fēng)速，細(xì)化抗風(fēng)設(shè)計(jì)，采取了投資省、效果好的抗風(fēng)措施，設(shè)立大風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)，將大風(fēng)對行車的影響降至最低。
為解決冬季行車不受冰雪影響問題，經(jīng)充分論證研究，橋面標(biāo)高確定為1619米，低于當(dāng)?shù)?000米的雪線標(biāo)高，可確保四季暢通。
不僅如此，陶齊宇介紹說，興康特大橋還是一個(gè)典型的“交通+旅游”項(xiàng)目，大橋本身雄偉壯觀，造型優(yōu)美，是當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性景觀建筑。在設(shè)計(jì)時(shí)也充分考慮了景觀、旅游因素，設(shè)計(jì)了觀光廊道。大橋通車后，當(dāng)?shù)貙⒗脴蛳聻o定水電站庫區(qū)開發(fā)水上游樂等項(xiàng)目，將大橋有效融入當(dāng)?shù)刈匀蝗宋木坝^，一個(gè)圍繞這座特大橋打造的多元景區(qū)正在緊鑼密鼓地醞釀規(guī)劃中。
■ 采寫攝影/匡成剛
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