中国交通报:全桥无模板 抗震又环保
TIME:2019-10-21

2019-10-21 13:54:37 来源:中国交通新闻网 作者:特约记者 匡成刚 通讯员 张俊锋

本网讯 金秋时节,四川阿坝藏族羌族自治州色彩斑斓,景色秀美。在刚刚过去的国庆期间,这里的游客络绎不绝。驱车行驶在汶(川)马(尔康)高速公路上,自然与人文风光交相辉映,其中,最引人瞩目的,还要数汶川克枯大桥。

汶川克枯大桥是全国首座预应力钢管混凝土桁梁桥,是目前世界最大规模的钢管混凝土梁桥工程,也是高烈度地区桥梁抗震的典范,因其独特结构、多项创新,该桥还成为众多专家、学者点赞的“网红”工程。

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汶川克枯大桥。

精心比选确定桥型

汶川克枯大桥所在的四川西部山区,多峡谷,区域内地震断裂带纵横交错,气象和地质灾害肆虐,整体生态环境敏感脆弱。

针对如此复杂的建设环境,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)在大桥设计之初就进行了多方案比选,但各方案的材料指标、技术指标和工程造价等均不能令人满意。经过反复论证研究,依据以往设计和建设雅(安)西(昌)高速公路干海子大桥的经验,四川公路设计院结合钢管混凝土组合自重轻、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桁梁桥方案设计建造汶川克枯大桥,该方案解决了大桥建设中面临的一系列难题。

与一般高速公路大桥相比,汶川克枯大桥桥墩更细、更修长。大桥桥基、桥墩、盖梁、桁式主梁均采用了钢管混凝土结构,桥面板是带钢底板的组合桥面板,大桥最大的特点是“全桥不需要模板”,确定钢管位置后,直接浇筑混凝土形成桥墩。大桥上部结构部分则被分割成若干块钢管,由工厂统一定制生产,建设时只需现场组装、焊接,注入混凝土安装即可。

由于大桥上跨317国道,四川公路设计院还要考虑施工中317国道畅通问题,且大桥下部结构不能与国道空间位置发生冲突。为此,该院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。此外,为解决钢管混凝土桁梁桥节点的疲劳问题对大桥寿命的影响,四川公路设计院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理论支撑,最大程度保障了大桥建成后的使用寿命。

8级地震可行9级地震可修

“汶川克枯大桥的设计理念十分新颖,针对地形难度、特点,做了非常巧妙的构思。”“这座大桥在整个桥梁界都是一个创新,而这种创新是可复制可推广的。”……

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桥梁专家现场参观了该桥,从疑惑到赞叹,是这些权威专家的共同感受。

耗材少,污染少。与简支桥梁相比,大桥混凝土用量减少了约60%;与同等规模常规桥梁相比,大桥混凝土用量减少40%,钢材用量减少30%,原材料使用及现场污染排放物均减少30%,实现了资源节约和环保。

工厂化、集约化程度高。大桥钢结构全部在工厂加工制造组拼,运输到工地再组拼成安装整节段;工地现场组装后的半成品在车间焊接、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%,既保障了工程质量,又提高了生产效率,现场施工人员由500人缩减至30余人。同时,由于工地施工量小,施工时可充分选择有利天气进行作业,极大保障了施工安全。

建设工期更短。大桥现场施工中焊拼一节段跨钢桁梁只需20天,而传统方式下生产同等长度T型梁需30天以上,大幅缩短了施工周期。

由于大桥桥址区域地震裂带纵横交错,大桥抗震是四川公路设计院的一道必答难题。大桥整桥采用钢管混凝土组合,重量仅为混凝土桥梁的50%,同时具有钢管和混凝土桥梁的优点,达到了“大震不倒、中震可修、小震不坏”的要求,大桥更实现了“8级地震可行、9级地震可修”的设计目标。

推动土建工程向工业化转型

“汶川克枯大桥在设计中不仅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,还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,并支撑制订了世界首部钢管混凝土梁桥和焊接节点疲劳技术规范,为类似建设条件的工程探索了新的技术路径。”四川公路设计院相关负责人介绍,“在大桥建设中,无模板施工工艺的使用促进了农民工向产业工人的转变,助推交通土建工程向工业化转型升级。

创新源于在实践中的匠心传承和勇于突破。几十年来,四川公路设计院持续进行钢管混凝土桥梁的研究和实践,设计建造了一大批钢管混凝土拱桥、梁桥,如重庆巫山长江大桥、四川合江长江一桥、四川合江长江三桥、广西平南三桥、干海子大桥……四川公路设计院在建成当时世界最大跨径钢筋混凝土拱桥——万县长江公路大桥后,又开发了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。

“建筑材料的变化”向“建筑结构的变化”改变的创新探索,造就了著名的干海子大桥,而汶川克枯大桥则是对钢结构桥梁更进一步的创新运用,实现了全桥建设不用模板。自1991年四川公路设计院设计首座钢管混凝土桥梁以来,该类型桥梁迅速在业内推广应用,在2015年相关正式规范诞生前,全国已建成445座钢管混凝土拱桥。


(本文原载《中国交通报》2019年10月21日7版勘察设计·质监,转载自中国交通新闻网:http://www.zgjtb.com/2019-10/21/content_230894.htm )


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