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松浦大桥为何设计为斜拉桥 桥梁专家详解技术难题
2008-07-24 18:12:11 来源:东北网  作者:孙晓锐
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  东北网7月24日讯(记者 孙晓锐)松浦大桥以其超大的建设规模、复杂的地域施工条件和多项桥梁结构并存的技术要求而给桥梁工程建设组织提出了从未经历过的新的复杂而艰巨的课题,日前,松浦大桥指挥部组织省市桥梁专家就大桥建设中的结构设计、交通和防洪考虑、水上水下施工组织难点,以及采取的领先技术等问题接受记者专访。

  问题一:松浦大桥为何设计为斜拉桥?

吴向阳

    据大桥指挥部常务副总指挥、省工程结构专家吴向阳介绍,作为一种拉索体系,斜拉桥比梁式桥的跨越能力更大。而斜拉桥以其造型优美、功效实用闻名于世,是目前世界上大跨度桥梁的最主要桥型。

  据吴向阳介绍,松浦大桥设计方案选择独塔斜拉桥桥型是在考虑桥址处航道要求、河床地质、河道水文以及建筑造型等综合因素后提出的。选用大跨度的现代化桥型,可以提供较自由的通航净宽,避免对水上船舶通行带来影响。

  据了解,目前,桥梁界一致公认,只有采用斜拉桥和悬索桥,才能解决跨径超过200米以上的技术难题,由于不需要悬索桥那样巨大的锚碇,因此,斜拉桥是最有效利用力学性能解决大跨度难题的经济、美观的首选桥型。同时,该结构和桥型在施工条件、施工工期和建筑造型等方面,也具有一定的优势,且设计施工技术可靠、成熟,既具有现实的可行性,又可填补国内低温地区建设大跨径独塔斜拉桥的空白。通过对独塔斜拉桥、双塔混合梁斜拉桥、中承式系杆拱桥、连续梁桥四种大跨径桥型方案进行比选,最终确定了独塔斜拉桥方案。独塔斜拉桥方案的优点是主跨能满足三级航道设置一主两副通航孔的要求;主塔布置在浅水区,有一个过渡墩在较深水区,能满足通航要求。该方案造型美观,与新建的四方台双塔斜拉桥遥相呼应,比双塔斜拉桥少一个主塔,从造价上较经济、合理。松浦大桥建成后将成为我国高寒地区跨度最大、塔身最高的斜拉桥。同时,该桥在国内独塔扇形双索面斜拉桥中排第八位。


  问题二:大桥设计突出怎样特点?

李成栋

   据大桥指挥部技术总顾问、省桥梁专家李成栋介绍,桥址是经哈尔滨市总体规划确定的,位于道外北二十道街与松北区科技学院附近的永胜路之间的江道上,距上游哈尔滨(正阳河)水文站7100m,距上游滨洲桥2850m,距下游滨北桥3350m。本桥属于城市桥梁,同时具有公路桥的功能。

  李成栋表示,选择268+208m主跨主要是考虑防洪的需要。首先,桥址处河道中间有江心岛(狗岛)将河道分成南北两股,其中南股为主江道(通航江道),北股为溢洪江道,大洪水时江心岛也同时泄流。该江段由于受南北两岸堤防和防护工程的限制,河道相对稳定。

  另外,桥址所处的南北两岸分别建有道外堤和松浦堤,堤距约2100m。道外堤为主城堤,现标准为50~70年一遇,规划设计标准为100年一遇。松浦堤是松北区松浦镇的防洪屏障,现有标准为10~20年一遇,规划设计标准为50年一遇。由于哈尔滨江段上、下游河道泛滥宽度较宽,桥址处防洪堤压缩了江道的行洪断面,将使桥址处水面升高。大桥建成后,其桥墩阻水后将会进一步抬高,这就相对降低了堤防的防洪标准,给两岸防洪造成不利的影响。因此,加大桥梁跨径,减少桥墩的数量的方案是减少大桥建设对行洪影响最小的有效方法。同时由于河床较宽,河床中地质情况复杂,覆盖层厚度达45~50m,高水位季节,水中基础工程复杂,施工难度大,所需机具设备多,造价高且施工期间影响通航、运营期间有遭船舶撞击的危险。而采用主孔较大跨径的桥型方案,还可以尽量避免水中基础,减少水中施工。

  为此,南汊通航孔的设计既要综合考虑河道自然条件、通航要求、江道整治规划等因素,同时又要满足经济合理、技术可靠、运营安全的原则。桥址的选择与桥孔的布设综合考虑江道的实际情况,尽量与洪、中、常水流正交,以达到缩短桥长,安全泄洪和泄凌的目的,经与水利、防洪和航道管理部门协调配合,选择在河道稳定、顺直、水流集中的江段跨越。


    问题三:松浦大桥为何选择268+208米主跨?

夏学书

 大桥指挥部顾问、省工程结构专家夏学书介绍说,这主要考虑防洪需要以及减少水中施工等综合因素。

  据夏学书介绍,选择268+208米主跨主要是考虑防洪的需要。据专家讲,松浦大桥桥址的河道中间有一江心岛,该岛将河道分成南北两股,其中南股为主江道,北股为溢洪江道,大洪水时江心岛也同时泄流。该江段由于受南北两岸堤防和防护工程的限制,河道相对稳定。另外,大桥桥址所处的南北两岸分别建有道外堤和松浦堤,堤距约2100米。道外堤为主城堤,现标准为50至70年一遇,规划设计标准为100年一遇。松浦堤是松北区松浦镇的防洪屏障,现有标准为10至20年一遇,规划设计标准为50年一遇。由于哈尔滨江段上、下游河道泛滥宽度较宽,桥址处防洪堤压缩了江道的行洪断面,将使桥址处水面升高。大桥建成后,其桥墩阻水后将会进一步抬高,这就相对降低了堤防的防洪标准,给两岸防洪造成不利的影响。因此,加大桥梁跨径,减少桥墩的数量的方案是减少大桥建设对行洪影响最小的有效方法。同时,由于河床较宽,河床中地质情况复杂,覆盖层厚度达45至50米,高水位季节,水中基础工程复杂,施工难度大,所需机具设备多,造价高,且施工期间影响通航、运营期间有遭船舶撞击的危险。而采用主孔较大跨径的桥型方案,还可以尽量避免水中基础,减少水中施工。为此,南汊通航孔的设计既要综合考虑河道自然条件、通航要求、江道整治规划等因素,同时又要满足经济合理、技术可靠、运营安全的原则。桥址的选择与桥孔的布设综合考虑江道的实际情况,尽量与洪、中、常水流正交,以达到缩短桥长,安全泄洪和泄凌的目的,经与水利、防洪和航道管理部门协调配合,选择在河道稳定、顺直、水流集中的江段跨越。


    问题四:大桥建设要注意那些关键环节?

李成栋

  据大桥指挥部技术总顾问、省桥梁专家李成栋介绍,松浦大桥的施工难点包括主塔基础、主塔塔柱、上部主梁、悬臂浇筑预应力砼连续梁箱梁、临时固结措施、移动模架六方面。其中,主塔基础拟采用筑岛围堰或吊箱两种施工工艺,这是本工程的施工重要难点。据有关专家介绍,主塔桩基为水下钻孔灌注桩,施工顺序是先设置水上钻孔工作平台,采用浮吊和振动打桩机插打钢护筒,采用反循环回旋钻机成孔法成孔,下钢筋笼,浇筑桩身水下混凝土。为减少造价又不影响总体设计,钻孔桩直径被设计为变截面桩径,上部直径为2.5米,长40米,下部直径为2米,长55米,总桩长为95米,属特大超长桩。这样的水下灌注桩桩长要求保证标准的垂直度,即便是对有着较多年深水施工经验的施工单位来说,也是极为困难的,需要对成孔进尺垂直度、变桩径成孔脱坡、孔下沉淀层、钻头几何形状、泥浆指标、成孔进尺速度等七个关键环节重点控制,才能有效的确保质量达标。

  靳麟生同时表示,在主塔塔柱施工时,主塔塔柱的施工顺序是,先进行下塔柱及下横梁的施工,然后进行中塔柱施工、上塔柱施工、塔顶施工,最后进行主塔挂索施工。其中索塔施工属高空作业,同时又位于深水区上作业而且操作工作面小,该构筑物高为160米,几何造型为双手合并清水芙蓉,可称之为线型复杂、造型独特、施工中受风的影响以及测量控制均属难度极大,在实施过程中必须详细考虑材料设备的水上运输、垂直提升及安拆,以及人员上下安全通道的布置等问题。每个环节都要面临各种各样的难题。


    问题五:大桥建设要应用的主要先进技术?

邵增钰

  据大桥指挥部顾问、省桥梁专家邵增钰介绍,在桥梁施工中,要浇铸一个长56米、宽19米、高5米的超大的混凝土承重台,由于在浇铸这个承重台时,需要使用大量的水泥,在浇铸水泥过程,要释放大量的热,如果不将这些热转化掉,势必会导致承重台开裂,影响工程质量,所以要在里面安装类似暖气管的设备来降温。大体积砼浇筑水化热的处理技术恰好可以解决这一难题,不过,该技术的应用较为新颖,难度较大。

  另外,该桥还采用了主桥结构抗风性能技术。专家对此解释说,该桥是斜拉桥,需要无数根钢索斜拉着桥体,但是如果在大风的作用下,这些钢索出现颤动,将直接影响到桥的质量。于是,需要钢索具备抗风的性能,也就需要这项技术的运用,要想让如此多的钢索不颤动其技术难度可想而知。同时,在建筑该桥时,还要解决抗低温的问题。目前,单独解决混凝土或钢铁抗低温的技术已经不是什么难题了,但是要解决混凝土与钢铁组合在一起的抗低温则是一项较新的技术。主桥独塔双索面斜拉桥组合梁寒冷地区应用关键技术的应用恰好可以攻关这一难题。

  另据了解,本次大桥的施工建设,还涉及到主桥主塔的塔柱施工涉及移动爬模施工技术和超长超重桩单桩轴向承载力的监测技术等。这些技术的运用在哈市均不常见,技术难度均较大。

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责任编辑:侯巍