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砥砺进取 采撷和谐硕果
2011-08-17 来源:中国桥梁网
——赤石大桥 资源节约 环境友好巅峰之作
 

湖南省交通规划勘察设计院副总工程师 廖建宏
 
    世界桥面最高、跨径最大的混凝土多塔斜拉桥——赤石大桥是汝城至郴州高速公路上的一座特大桥。该桥首次采用了空心薄壁曲面索塔结构。大桥索塔高307米,桥面离地面高203米,该桥的建设将使我国多塔斜拉桥建造技术提升到一个新的高度。

    目前,赤石大桥的基础工程已经完工,塔柱的施工在紧锣密鼓展开,预计2012年可建成通车。大桥的设计施工因众多首创为业界津津乐道。湖南省交通规划勘察设计院副总工程师、赤石大桥设计负责人之一廖建宏先生为我们系统介绍了大桥技术创新亮点、难点和突破点。

    浴火重生 实现结构与景观完美融合

    赤石大桥作为汝郴高速公路的控制性工程,其重要意义非同凡响。大桥总投资约10亿,由湖南交通规划勘察设计院负责设计,大桥局和二航局施工。大桥初步设计阶段,汝郴高速公路其他标段均已开工,可大桥设计方案却悬而未决,面临此种压力,设计院迎难而上,敢于创新、敢为人先,经过长达两年多探讨、论证、模拟、实验,一个全新的设计与施工方案破茧而出。弗一问世,其独特设计便吸引了业界广泛关注。

    首先,基础工程方面打破了业界同一基础一般采用相同的桩长、桩径的设计理念,根据复杂地质条件使用了不同桩径与桩长的组合。赤石大桥桥位处在复式褶皱区,岩溶特别发育,强烈发育的溶蚀裂缝、溶沟、溶槽和溶洞使基础工程存在很多风险。力学模型分析显示,在此种特殊地质条件下,采用不同桩径、桩长组合方式可有效解决基础工程的安全性及适应性问题。基础工程在施工没有出现任何不良状况,再次用实践证明了不同桩长、桩径处理方式的可行性。另外,也源于设计院对每个桩位都进行了地勘钻孔,做到了对地质情况的深入了解。同时,施工特别采取了钢护筒跟进措施,防止了地面塌方、失水等不良现象的发生。

    其次,赤石大桥特殊的结构体系。大桥采用了高墩、大跨、四塔混凝土斜拉桥的结构体系。此体系在国内首次使用,首先必须解决大桥的体系刚度问题。大桥采用了两边塔塔梁分离,中间两塔塔梁结合的方法克服了大桥变形过大的倾向;此外,调整了斜拉索的索距以提升大桥的刚度。桥梁设计过程中刚度指标满意后,在强度和稳定性两指标的设计上,也进行了专项研究处理。

    在确定桥型方案阶段,设计院根据地形特点拟定了四种跨越能力较大的桥型方案进行比选,连续刚构方案、四塔预应力混凝土斜拉桥方案,四塔叠合梁斜拉桥方案和悬索桥方案。桥梁处在的湘南山区,路窄弯急,交通不便,大型钢构件运输比较困难,而且钢结构造价较高,故宜选用混凝土结构的桥型方案。4x200m连续刚构方案与3x380m四塔预应力混凝土斜拉桥方案相比,前者跨越能力稍弱,但造价相对便宜。经大量的钻探和物探工作发现,在靠近郴州岸坡脚附近存在一强岩溶发育带和断层破碎带,表现为规模很大的溶沟,发育最大深度超过100m,宽度超过300m,200m刚构桥无法跨越该不良地质区域。经综合比选,本桥采用3x380m四塔预应力混凝土斜拉桥方案。

    第三,索塔外形设计配合景观设计,使其成为一道亮丽的风景为世人所慨叹。现代线条、富有质感化的索塔配以曲面的设计,使得高达300米左右的塔柱,更显其雄伟、夺人。但也正是由于此种曲面、线条感的设计导致模板制作和加工难度加大,这就造成了索塔施工相对困难,进展速度慢的现状。

    凤凰涅槃 勇做大桥设计弄潮儿

    赤石大桥的设计施工创新和技术突破产生的意义影响深远。首先作为一种高墩、大跨、多塔混凝土斜拉桥这种新桥型的大胆尝试,为以后此种桥型的设计提供了工程经验。其次,在大型桥梁工程的基础工程方面,针对不良地质情况的处理也提供了有效的方法。第三,为以后在大峡谷处建桥也提供了一条思路。第四,对设计院自身而言,不仅提升了技术水准,提高了设计院的市场竞争力和影响力,而且对设计人员素质和能力也是一次严峻的考验。最后,赤石大桥建成后,将对促进郴州乃至湖南省产业承接转移,优化产业结构,增强经济辐射能力起到重要作用。

    破茧化蝶 创新严谨书写华美乐章

    廖总不仅给我们系统总结了赤石大桥的技术创新及产生的影响,而且还回顾了大桥从无到有的过程中所经历的三个阶段。

    在工程可行性研究阶段,在宏观上确定了整个路线的走廊带和整个高速公路的规模。

    在项目的初步设计阶段,通过对不同桥型方案进行多方位遴选确定了桥位和多塔混凝土斜拉桥设计方案。

    在施工图阶段,完成了桥型结构的详细施工设计。

    在采访最后,廖总从自身角度对时下“创新”做了新解。在廖总看来,我们现在所做的创新过程也只是对不同解决方案进行遴选的过程。同时,在廖总的认识判断里,也没有解决不了的困难,至少在工程设计领域,只要符合力学思维逻辑,无论什么困难都可以解决,不同之处仅在于解决方案的优劣。对不同方案尽心反复论证、比较,达到自己、业主和施工单位三方都满意,这就是比较完美的解决方案,实际上最完美的方案在这个世界上也是不存在的。而在不同方案比较论证的过程在别人看来也是创新的过程,可廖总心目中只有一种新的理论或尝试是首次出现的才算真正的创新。

    大桥、隧道、码头等工程设计是最容易让人产生成就感的职业,可是“设计人员自身必须具备严谨再严谨的素质才能成为一名合格的设计师”廖总说。

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