云南桥梁的不断创新探索
地锚吊索:香格里拉岸采用塔梁分离式结构,主缆无悬吊区107米。无悬吊区不设置地锚索情况下,香格里拉岸端吊索出现卸载、内力幅较大。设计中对地锚索的设置数量、位置以及索体力学几何参数进行了对比分析。最终确定采用无悬吊区近端吊索布置两对地锚索的方式。
复合索鞍:丽江岸通过索塔的变形来满足活载作用下的索鞍纵向位移,香格里拉岸无索塔,只能通过索鞍的滚动或滑动或转动来满足活载作用下的索鞍纵向移动。考虑到受力性能、耐久性和大件运输等因素,采用滚轴式索鞍。香格里拉岸主缆由中跨经过索鞍直接锚固于隧道锚中,其竖弯转角大于40°。因此该索鞍要同时起到转向和散索的功能,其竖向受力类似于主索鞍,横向受力类似于散索鞍,为复合索鞍结构,该索鞍型式为国内首创。
全国山区跨径最大桥梁——金安金沙江大桥
金安金沙江大桥位于华丽高速SJ-2标段K114+695处,丽江市东偏南约20公里,金安桥水电站大坝上游1.38公里处,为跨越金沙江而设,是华丽高速公路项目的控制性工程,也是目前全国山区跨径最大的桥梁。
建设条件十分恶劣
桥址段金沙江河谷呈开阔的“V”型,两岸岸坡均存在陡缓交接的阶梯形特征。丽江岸坡形明显陡于华坪岸坡形。
华坪岸坡发育多条切割较浅的冲沟,沟长一般1.5km—4.5km,沟底宽1m—3m,沟心基岩裸露,均为季节性流水冲沟。岸坡坡度一般在10˚—21˚之间,局部地形受控于缓倾角发育的凝灰岩夹层及平行和垂直于金沙江的两组节理,形成局部有20m—40m陡崖。
丽江岸坡上发育多条切割较浅的季节性冲沟。丽江岸属逆向坡,受地层岩性、产状、构造等多种因素影响,丽江岸岸坡地形相较华坪岸明显陡峻,江边至高程2000m之间,岸坡的地形坡度一般在40˚—45˚,局部大于50˚,且存在多处近直立的陡崖地貌。高程2000m以上岸坡坡度出现明显转折,为一宽缓的斜坡地貌。
多重因素增加设计难度
受地形地貌及气象、地震烈度等因素的影响,桥梁设计存在许多难点。首先,桥梁宽跨比达1/51,为目前国内宽跨比最小的大跨径公路桁架悬索桥,横向风荷载效应、疲劳效应较为突出。
8度高地震烈度区,E1地震动峰值加速度为0.341g,E2地震动峰值加速度为0.442g,抗震要求高。
较小的桥梁宽度,同时限制了桥塔及锚碇横向尺寸,加大了设计难度。
地形恶劣,构件运输、吊装拼装及施工工艺等均受限。
桥位地质情况及其复杂,地质决定桥位选择和桥梁方案选取,对地勘要求高。
大桥位于V形峡谷, 大桥两端与公路隧道相接,隧道锚和公路隧道的避让方式尤为重要。
多次优化提出科学合理设计方案
初步设计阶段在接线总体设计时,结合大桥两岸地形、地质情况等因素,对路线平面设计进行优化;结合桥型方案设计,对路线纵断面线形进行了优化;针对推荐线位建设条件,加强了桥位地质勘察,对桥轴开展了边坡稳定性分析专题研究,对桥梁结构进行抗风、抗震、加劲梁等多方面专题及课题研究。并根据专题研究结论,对主桥悬索桥方案的各构造开展研究对比。
施工图设计阶段结合桥梁总体布置,对路线横断面进行了优化设计;针对线位建设条件,加强了桥位地质勘察,对桥梁结构进行抗风、抗震、加劲梁等多方面专题及课题研究。根据专题研究结论,对主桥悬索桥方案的各构造开展研究对比。对各分项进行了详图设计,对桥梁附属构件进行详图设计。
本桥是世界范围内在“三高地区”(高海拔、高差大、高地震烈度)建设的结构复杂、技术难度高、最大跨径的峡谷悬索桥,也是国内宽跨比最小的公路桁架悬索桥,大桥的单个隧道锚拉力为33000吨,为国内最大规模。
通过60年的不懈努力,云交设计院勘测设计产品的实现过程始终处于受控状态;通过勘测设计理念创新、设计手段创新、技术创新和组织创新,探索和总结了一套高原山区桥梁勘测设计的独有技术。2003年建成通车的红河大桥是连续刚构特大桥,主跨265米,墩高123.5米,建成时为同类型桥梁世界第一高桥;保腾高速龙江特大桥主跨1196米的钢箱梁悬索桥,创高山峡谷主跨跨径排名全国第一;锁蒙高速公路南盘江特大桥主跨180米,为我省第一座矮塔斜拉桥。
云交设计院在强调“安全、耐久、环保、舒适、和谐”的设计理念的同时,也开启了特色桥梁设计时代。