設(shè)計(jì)師解密“世界最大自錨式懸索橋”鵝公巖軌道大橋
2020-01-06 來源:重慶發(fā)布 

  這兩年,鵝公巖軌道大橋不斷出現(xiàn)在各種短視頻和攝影作品中,堪稱新的“網(wǎng)紅”橋。但網(wǎng)友們關(guān)于鵝公巖軌道大橋的疑問也有不少:為什么這個(gè)橋只是軌道交通專用橋?為什么修了這么久??jī)勺鶚驗(yàn)槭裁窗さ眠@么近?

  2019年12月30日,重慶鵝公巖軌道大橋正式投用,大橋連通了重慶軌道環(huán)線海峽路站和謝家灣站。此刻,鵝公巖軌道大橋的身份和地位也更明晰:它是目前世界上主跨跨度最大的自錨式懸索橋。

  對(duì)于網(wǎng)友們的疑問,重慶發(fā)布特別邀請(qǐng)兩位大橋設(shè)計(jì)師解密背后的故事。

  兩座橋?yàn)楹芜@么有“CP感”?

  鵝公巖軌道大橋是重慶軌道交通環(huán)線專用橋,全長(zhǎng)約1650米,其主橋是五跨連續(xù)鋼箱梁雙塔雙索面自錨式懸索橋,600米的主跨長(zhǎng)度是世界自錨式懸索橋之最。和既有的鵝公巖大橋相鄰,兩橋僅間距45米,橋型和橋塔高度也完全一致,遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去,十分“般配”。

  但不料正是這兩橋的“CP感”,給設(shè)計(jì)師和建造師們?cè)跇蛄呵捌谠O(shè)計(jì)和后期施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。

  “鵝公巖軌道大橋需要建造和鵝公巖大橋一致的懸索橋,這樣才能與周邊環(huán)境及城市天際線相協(xié)調(diào)。”林同棪國(guó)際工程咨詢(中國(guó))有限公司副總裁、鵝公巖軌道大橋設(shè)計(jì)師陳曉虎說。

  懸索橋的主纜需要錨固在大地上或山體里,比如鵝公巖大橋,就錨固在南岸區(qū)的山體里。但鵝公巖軌道大橋如果也在一旁錨固,大體積的開挖將會(huì)影響鵝公巖大橋錨固山體的穩(wěn)定性,一旦發(fā)生山體失穩(wěn),將嚴(yán)重影響大橋的安全。

  最終,設(shè)計(jì)師們巧妙選擇自錨式懸索橋這種橋型,將主纜錨固定到自身橋面上,這樣就不用開挖山體而影響鵝公巖大橋的安全。這也正是“自錨”的含義所在。

  

  世界最大跨徑的自錨式懸索橋

  解決了錨固問題,新的問題又出現(xiàn)了。自錨式懸索橋是把主纜錨固到橋面的,世界上之前建成的這類橋梁都要先搭好橋面,才能錨固主纜。但鵝公巖軌道大橋位于長(zhǎng)江的繁忙航道上,為保障通航安全,避免船舶航行撞上施工支架,搭橋面就不能采用通常的方法。

  “研究確定方案都花了近兩年時(shí)間,其中為了研究橋面搭建方法,比較了諸如支架法成梁、頂推法成梁等,都因?yàn)殚L(zhǎng)江主航道沒有條件搭設(shè)支架而無法實(shí)施。”林同棪國(guó)際工程咨詢(中國(guó))有限公司軌道橋梁經(jīng)理、鵝公巖軌道大橋設(shè)計(jì)師漆勇說。

  經(jīng)過多方考量,設(shè)計(jì)師們提出了一種全新的思路:用“先斜拉,后懸索”的體系轉(zhuǎn)換工藝。先用斜拉橋的原理將橋面架設(shè)好,再通過體系轉(zhuǎn)換,將橋面的吊掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到懸索體系上。這是世界范圍內(nèi)在大跨度懸索橋上的首次運(yùn)用。

  “這是一種全新的工藝,對(duì)設(shè)計(jì)和施工也是新的挑戰(zhàn)。因?yàn)樾崩ㄒ髽蛩^高,我們?cè)谟谰玫幕炷翗蛩敳吭O(shè)計(jì)了兩座42米高的臨時(shí)鋼塔,用總共64對(duì)斜拉索完成了橋面搭建。最后,我們用了近4個(gè)月的時(shí)間完成‘斜拉轉(zhuǎn)換懸索’這一步?,F(xiàn)在看來,這個(gè)世界建橋史上的首次應(yīng)用圓滿達(dá)到了預(yù)期效果。” 漆勇說。

  而鵝公巖軌道大橋,也成了世界最大跨徑的自錨式懸索橋。

  

  為什么不修成公軌兩用橋?

  鵝公巖軌道大橋在確定要建軌道專用橋之后,引起網(wǎng)友熱議,為什么不修成公軌兩用橋呢?

  其實(shí),由于鵝公巖大橋兩側(cè)建筑、立交、道路接線等眾多限制條件,強(qiáng)行修建公軌兩用橋會(huì)引發(fā)諸多矛盾。并且,受四橫線陳家坪到四公里沿線通行能力限制,鵝公巖軌道大橋如引入市政道路功能,并不能有效改善沿線道路的交通現(xiàn)狀。

  “緩解鵝公巖大橋周邊交通狀況的辦法應(yīng)該是從路網(wǎng)的角度優(yōu)化交通流量的分配。目前,可有效改善鵝公巖大橋沿線交通的四橫線分流道方案已在研究中,這將是比在這里修建公軌兩用橋更有效的工程方案。”漆勇說。

  這是怎樣的智慧橋梁?

  據(jù)了解,在鵝公巖軌道大橋設(shè)計(jì)和建造過程中,林同棪國(guó)際橋梁健康監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)還采用了智能化的監(jiān)測(cè)設(shè)備,為大橋?qū)僭O(shè)計(jì)并安裝了長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)橋梁運(yùn)維智慧化,有效保障橋梁全壽命周期安全。

  “這套智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是我們經(jīng)過多年技術(shù)積累逐步開發(fā)完善的,在橋面、橋塔、主纜、吊桿上都設(shè)置了傳感器。”陳曉虎介紹。

  今后,通過這上千套傳感設(shè)備,鵝公巖軌道大橋的變形、應(yīng)力、振動(dòng)和橋梁所處環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)力等,工作人員可以在后端平臺(tái)上實(shí)時(shí)觀測(cè),并通過智能分析時(shí)刻掌握橋梁的健康狀態(tài)。

  據(jù)悉,目前重慶已經(jīng)有部分大橋安裝了類似系統(tǒng),未來有望結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)云平臺(tái)管理。這樣可以進(jìn)一步提升橋梁的管養(yǎng)效率,節(jié)約運(yùn)維成本。



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