解秘世界第一高桥——毕都高速北盘江特大桥科技攻关

2016-10-10 07:11  来源:贵州日报

565米,世界第一高桥横空出世

——毕都高速公路北盘江特大桥科技创新解答

北盘江特大桥高耸入云。潘先阳摄

  565米,具体而抽象的数字。

  当它加上一个高度的后缀,成为一个从桥面至江面的落差值,便诞生了世界第一高桥。

  不久前,毕节至都格(黔滇界)高速公路上的北盘江特大桥顺利实现合龙,大桥桥面离河底垂直高度565米,这个高度相当于近200层楼的高度,超越之前世界第一高桥湖北四渡河特大桥(560米),成为目前世界第一高桥。

  北盘江特大桥是浙江杭州至云南瑞丽高速公路毕都段的控制性工程,位于贵州省和云南省交界处,于2013年开工建设。大桥为七跨连续钢桁梁斜拉桥,全长1341.4米、主桥跨径达到720米,跨度在目前世界同类型桥梁中排名第二。

  随着横跨云贵两省的北盘江特大桥合龙,为贯穿我国东西部七省、全长3404公里的杭瑞高速(G56)全面建成通车奠定了坚实的基础。

  壮丽的外形、不凡的气度,成就这座世界第一高桥的莫过于科技和创新的强大支撑力。正是一次次敢于打破传统、挑战全新的信念,才得以铸就了这座世界桥梁新的翘楚。

  北盘江特大桥从开始修建直至合龙,存在什么样的技术难题?建设者们又是怎样一一克服?为了全面了解这座大桥在建设过程中如何进行科技攻关,记者采访了省交通运输厅科技教育处处长康厚荣。

大桥合龙安装最后一片桥面钢板。刘叶琳摄

  记者:为了更好地支持北盘江特大桥的建设,建设者开展了哪些科研项目研究?

  康厚荣:北盘江特大桥目前是世界上最高的钢桁梁斜拉桥,工程规模大、建设条件复杂、技术难度高、气候气象条件恶劣,在设计、施工和运营养护等方面缺乏可以直接借鉴的工程经验,面临着一系列需深入研究的关键技术问题。为了支持北盘江特大桥的建设,交通运输部给予了大力支持,由省交通运输厅组织贵州高速公路集团有限公司、中交公路规划设计院有限公司、贵州公路工程集团有限公司和西南交通大学等10余家单位50余名有丰富经验的专家学者组成攻关队伍,依托交通运输部重大科技专项“都格北盘江大跨度钢桁梁斜拉桥建设与养护管理关键技术研究”开展科技攻关,重点开展了山区特大跨径钢桁梁斜拉桥结构体系和构造设计技术、主梁施工架设技术、运营及养护管理等三个方面的关键技术研究。为北盘江特大桥的顺利实施和运营期的管理养护提供保障,同时也为西部高山峡谷地区大跨度桥梁建设提供借鉴和指导。

  记者:北盘江特大桥自然环境复杂,在施工工艺中有哪些突出亮点并解决了哪些问题?

  康厚荣:北盘江特大桥是毕都高速公路的控制性工程,如果按照传统的“杆件或桁片”进行安装,工期将会大大延长。为了赶上工期进度,我们对北盘江特大桥中跨的施工工艺进行了深入的研究,提出了国内首创的中跨纵移悬拼施工方法。为保证纵移悬拼施工方法的可靠性,开展了足尺试验进行研究论证,并研制了纵移悬拼施工成套架设设备。中跨纵移悬拼标准节段施工周期为4天/段,较传统全回转桥面吊机施工周期缩短约1/2,架设设备和中跨纵移悬拼施工方法的应用,使得云南岸的施工进度得以加快,保证了工期。采用中跨纵移悬拼累计节约了工期3个月,为施工企业降低了现场管理间接费投入,提高了设备的利用率。特别是提前3个月合龙,为后续的施工时间提供了保证,避免冬季施工桥面铺装,为大桥早日通车创造了良好条件。

  记者:贵州由于河沙匮乏,在公路建设中通常是采用机制砂,北盘江特大桥结构特殊、受力复杂,请问在机制砂混凝土技术上有哪些创新以满足工程建设需要?

  康厚荣:经过长期科技攻关,开发出自密实高性能混凝土技术,突破了山区大跨径桥梁耐久性、高扬程、大体积浇筑等关键技术问题。北盘江特大桥在国内山区大跨径桥梁建设中首次采用了自密实高性能混凝土技术。其中,承台混凝土方量近6000方;塔身泵送最大扬程达269米,相当于90层楼高;桥梁桩长达40米,施工过程中不需振捣,靠自身高流动性自行密实填充,是一种“智能”混凝土。

  记者:针对建在山区峡谷中的北盘江大跨径钢桁梁斜拉桥的抗风技术进行了哪些研究?

  康厚荣:我们在大桥两岸设立测风塔,在贵州岸桥塔设置风速观测站,采用新型测量方法,首次获得桥梁桁梁表面的风压、桁梁断面的气动导纳,并开展了实测风压数据与风洞试验结果的相关性分析,并据此评价结构风荷载取值的合理性,建立非平稳风作用下大跨桥梁风致响应分析理论,评价基于平稳理论的常规风致振动分析方法的适用性,提出一种等效风荷载的确定方法。通过对比分析国内外相关研究成果,北盘江大跨径钢桁梁斜拉桥的抗风技术研究的总体水平达到国际先进,部分成果如桁梁气动导纳、非平稳风作用下大跨桥梁风致响应分析达到国际领先水平。

  记者:北盘江特大桥自然地形条件复杂多变,气候恶劣,凝冻、浓雾等常有发生,那么北盘江大跨径钢桁梁斜拉桥在安全预警和应急关键技术上做了哪些科研工作呢?

  康厚荣:北盘江特大桥工程在国内率先提出并研发建立了一个集建、管、养于一体的桥梁健康监测平台,打造了该桥的数字化“贴身医生”,一旦发现大桥“生病”,可立即报警。该监测平台除具备常规的风和地震等环境、荷载、应力、变形等参数的监测功能外,针对大桥气候条件恶劣、重载交通突出等一系列不利影响,首次提出了自动化评估技术和关键构件覆冰监测技术,突破了图像识别与结构响应监测传感器同步、斜拉索等关键构件覆冰监测等技术瓶颈,解决了常规的桥梁荷载试验代价大、效率低及覆冰灾害只能被动处置等方面的问题,提高了北盘江特大桥健康监测系统的效用性,为确保大桥在覆冰灾害下的安全运营提供了有力的技术支持,对桥梁预防性养护具有非常重大意义。

  记者:坚守发展与生态两条底线至关重要,北盘江特大桥在建设过程中采取了哪些突出的节能环保措施?

  康厚荣:北盘江特大桥建设的过程中,特别注重绿色环保的理念,大桥从设计、施工、运营各个过程最大限度保护环境,实现低成本、低污染、低耗能的建设目标。通过开展桥梁集中排水、主桥边跨顶推施工和500兆帕高强钢筋的应用,最大限度减小了桥面污水对土壤及水系的影响,大大减少对土地的占用,减小对土地资源的破坏,同时简化钢筋现场绑扎,方便施工,起到了节能、降耗、减排和可持续发展的作用。(记者刘力维 来源:贵州日报)

作者:刘力维 编辑:赵兴智
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