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贵州安顺坝陵河大桥建成前后的重要机密(图)

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发布日期:2013-03-12 22:02:06   阅读:30338

    沟壑纵横的喀斯特地形,无疑是制约贵州交通一个最大的瓶颈,但同时也造就了贵州的桥。众多形态各异的大桥,飞越高山深谷,于是让贵州的一些道路有了“桥梁博物馆”之说。

    独特的地质环境,孕育出独特的造桥工艺,几乎每种形态的桥,都能在贵州找到闻名省内外的“明星”:收录进大学教科书的江界河组合拱桥,号称中国第一的坝陵河悬索桥,实现建桥专家多年构想的乌江吊拉桥……

直通云霄的坝陵河大桥

    在同一条路上,为什么会修建不同形态的大桥;大桥的选址,还需要考虑哪些因素……为此,本报记者采访了坝陵河大桥建设者,解读贵州“明星”大桥的修建密码。

    沟壑成就的奇迹

    沟壑纵横的喀斯特地形,无疑是制约贵州交通一个最大的瓶颈,但同时也造就了贵州的桥。众多形态各异的大桥,飞越高山深谷,于是让贵州的道路有了“桥梁博物馆”之说。

    2009年12月23日,当主跨为1088米的悬索大桥,把分隔在坝陵河大峡谷两岸的镇胜高速公路连接在一起时,贵州在中国公路建桥史上,又一次写下了重要的一笔。

    在徐霞客的游记里,对这个位于关岭县境内的峡谷,专门进行了记述:有一条5公里的千年驿道,如之字盘旋而上43盘。险隘阻断了通往170公里外的省城贵阳,同时也扼住了黔西南和云南要道。

    镇胜高速公路决心打破险隘,惟一的方法就是在峡谷两岸搭桥。这在地貌中有92.5%面积为山地和丘陵的贵州,注定其修建高速公路具有一个特点,就是桥多隧道多。

    “在贵州修建一公里高速公路,需要的造价大约是平原地区的3-5倍。”省高速公路开发公司副总工程师周平说,这其中,最要的原因就是各种桥梁要占到路面的1/3左右。

静静的坝陵河大桥

    而一般情况下,一个延米(一种道路工程计量单位,在路基宽度一定的情况下,通常只计算长度)的高速公路桥梁,造价大约为40-60万元,普通路基只需3万元。而如果桥梁的跨度和难度增加,工程造价还会翻番。

    沟壑纵横的喀斯特地形,无疑是制约贵州交通一个最大的瓶颈。但这个不利的条件,同时让桥梁在贵州具有特殊的价值和作用,也造就了贵州桥梁。在古时的贵州先民们,就发展出百步桥、风雨桥、石拱桥、铁索桥等千姿百态、各具特色的桥型。

    “从某种角度上来说,正是坝陵河大峡谷的高山险峻,成就了坝陵河大桥的地位。”周平说。他当时的身份是镇胜高速公路“两桥指挥部”(坝陵河大桥和北盘江大桥)副指挥长,作为大桥的建设者和管理者,他明白挑战和成就同在。

    由于西部山区特殊的风环境、岩溶发育的地质条件、运输和施工场地限制等技术瓶颈的制约,使得山区桥梁的跨径一直难以突破千米。从2005年开始坝陵河大桥科研项目专家,攻克了设计及施工等多项技术难题,形成了完整先进的成套技术。

    周平说,坝陵河大桥是贵州省内交通投资最大的桥梁,全桥长2237米,桥面至河谷高差375米,总投资14.8亿元。其1088米的主桥跨径,成为目前国内第一,世界第六,更是创造了在山区峡谷建设大跨度桥梁的奇迹。

    事实上,随着交通大发展建设,众多形态各异的大桥,飞越高山深谷,于是让贵州的一些道路有了“桥梁博物馆”之说。比如早在2001年建成的贵毕高等级公路,短短179公里的路程内就有桥151座,成为当时世界上桥梁数量最多的高等级公路,平均每1.18公里就建成一座造型各异的桥梁。其中最大的六广河大桥长564米,桥高305米,桥墩高90米,桥高与墩高居全国第一。

板其二号铁路弯梁桥

 

途经贵州黔西南册亨境内的我国铁路首座弯梁桥南昆铁路板其二号桥

    而这条公路上几乎包揽了当今世界的全部桥型,从石拱桥、箱拱桥、桁式组合拱桥到井字梁桥、T型梁桥、连续钢构桥到吊桥一应俱全,新华社在其报道中称为是“桥梁博物馆”,并由此传开。

    最佳的建桥方案

    在现代桥梁建设中,各种体系的桥梁技术各有优劣,且都比较成熟。这也意味着,每一座大桥都会根据跨度、地理环境等情况,来最终确定什么类型的桥型才是最佳。

    逢山开路、遇水搭桥,这是贵州修高速公路的常态。根据山区高速公路桥位遵循的原则,中小桥严格服从线路布设,大桥、特大桥等大型工程要做多方案的桥位比较,并以其为控制点,总体上达到与路线走向一致,做到路桥综合考虑,合理衔接。

    “在这个时候,往往就需要调整线路,来照顾桥梁的位置。”周平说,有的公路甚至会因为一座桥梁的原因,不得已绕行几公里。而坝陵河大桥最初的选址,就有3套不同的方案。

    接下来要做的,就是需要确定修建一座什么形态的大桥。根据桥梁的受力结构,大致可以把所有的桥分为3种基本体系:梁式体系(如简支梁桥、连续梁桥、连续钢构桥);悬吊体系(如斜拉桥、悬索桥);拱式体系(如上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥)。

    “在现代桥梁建设中,各种体系的桥梁技术各有优劣,但都相对比较成熟了。”周平说,这也意味着,每一座大桥都会根据跨度、地理环境等情况,来最终确定什么类型的桥型才是最佳。

    坝陵河大桥是双塔单跨钢桁架悬索桥,属于悬吊体系中的悬索桥。周平说,正如大家所看到的那样,坝陵河大桥由悬索、塔架、锚锭、吊杆、加劲梁和桥面组成。

    “悬索桥易于跨越大的跨度,从而减少桥墩修建,故是特大跨径桥梁的通常都要采用这样的结构型式。”周平说,通常情况下,我们在高速公路上遇见的桥,主要是以梁式承重结构的比较多。

    相比之下,梁桥的造价和要求的工艺技术最低,但缺点就是最大跨径受限。即便是采用连续钢构桥,这意味着得在坝陵河峡谷,同时浇筑至少2-3个300米左右的桥墩,造价相反会大幅度提升。

    拱式体系的桥型,目前世界上最大的跨度,已经达到了390米,但要放在总长度超过2000米的坝陵河峡谷,显然是不够的。

    同属于悬吊体系的斜拉桥,要把整个桥面都拉起来,则至少需要浇筑一根400多米的桥塔。周平说,这比贵州电视台的发射塔还要高出许多,目前,还没有出现这么高的桥塔,考虑到现在的技术水平,也只能放弃。

    事实上,在坝陵河大桥设计之初,设计单位拿出了连续钢构、斜拉桥和悬索桥3种桥型的设计方案。“正是由于坝陵河峡谷的高度和跨度方面的要求,让悬索桥方案成为坝陵河大桥的最佳选择。”周平说。惟一不足的是,悬索桥本身的工程造价成本和施工技术都要高很多。

    周平说,值得一提的是,如果在某个地方适合修建各种桥型,这时候设计部门更多的是考虑经济问题,如何花最少的钱,修出让老百姓最满意的桥。

乌江大桥

    “而随着建筑材料的发展和提升,人类也不断地创造出新的桥梁结构形式,将来也一定出现新兴大桥,甚至有可能颠覆我们现在的认识。”周平说。

    各领风骚的“明星桥”

    独特的地质环境,还孕育出独特的造桥工艺。贵州桥梁建设者把造桥技术发挥到了极致,创下了一个个全国乃至世界之最。几乎每种形态的桥,都能在贵州找到闻名省内外的“明星”。

    坝陵河峡谷和坝陵河大桥构成的壮观,常常会吸引过往的驾驶员下车留影,这一度让当地交管部门感到头疼,因担心出现安全隐患不得不反复劝诫。

    “当时在设计这座桥的时候,就已经在桥塔上设计了观光升降电梯。”周平说,这也是省内第一座设有旅游电梯的大桥。而在这座桥的左边,有关部门还打算建一座“桥梁博物馆”,使其成为当地一个经典的旅游景点。

    如今,中国第一、世界第六的这个光环正在逐渐淡去。但放眼全球,在坝陵河大桥之前,还没有一座桥,修建在高原重丘地区,却能拥有如此大跨径。贵州桥梁建设团队在完成这个任务同时,还创下了国内多项领先技术。

    “当时这座桥上首次使用的技术,现在不少已经运用到其他桥梁建设当中。”周平说,比如在悬索桥钢桁梁已有的架设方法中,只有缆索吊机架设法和桥面吊机架设法是可行的,经分析比较选择了桥面吊机法。桥面吊机架设悬索桥钢桁梁在国内是首次应用,无成功经验可借鉴。

    采用桥面吊机法,增大了施工荷载,钢桁梁杆件尺寸需增大,是不经济的。但可以通过架设过程中设临时铰解决此问题,经研究分析,建设者们提出了全桥设4个临时铰的钢桁加劲梁结构体系,以及桥面吊机悬臂架设工法。

    贵州建设者们的这个思路,让一旁指导的日本专家也连连点头称赞,表示这个思路巧妙地解决了钢桁梁铺设中的世界难题。

    独特的地质环境,还孕育出独特的造桥工艺。贵州桥梁建设者把造桥技术发挥到了极致,创下了一个个全国乃至世界之最。几乎每种形态的桥,都能在贵州找到闻名省内外的“明星”。

    比如在拱桥里面,贵州值得一提的就是位于瓮安的江界河大桥,它的主跨330米,居世界混凝土桁式桥梁之首。并被收录进国内大学桥梁教科书,书中将其称之为“黔式组合拱桥”。

    江界河大桥位于瓮安县城以北的瓮安至遵义的公路上,为预应力混凝土组合拱桥,1995年建成,桥长461米,主跨为330米,居世界同类桥型前列,桥面至水面高263米,也是当时世界最高的桥梁之一,曾入围2004年首届“中国十佳桥梁”。

    乌江吊拉组合大桥,是世界上第一座建成的预应力混凝土连续加颈梁吊拉组合桥,这种桥型目前国内外尚无第二座。一直以来,国内外桥梁专家先后多次对吊拉组合桥型进行过方案探讨,一直未能付诸实施。因此乌江大桥的出现,堪称圆了不少桥梁专家的梦。

威宁李子沟大桥

    如今,北盘江大桥主桥为目前世界上最大跨度的单线铁路拱桥;李子沟大桥主桥为国内铁路第一座预应力混凝土连续钢构组合梁桥;花土坡大桥是我国已建成的亚洲最高的铁路桥;板其二号桥是我国第一座铁路弯梁桥;清水河大桥是当今世界上最高的预应力混凝土连续钢构铁路桥梁……      

    谁持彩练当空舞

    任何一座当代大跨径桥梁,都能在坝陵河建设队伍中,找到曾经的参建者。这同样是贵州环境所赐,它造就了一大批桥梁人才队伍,无论是处在技能娴熟的一线工人,还是顶尖的现代造桥技术人员。

亚洲铁路第一高桥 内昆铁路花土坡特大桥

    回想在坝陵河大桥工地上建设的4年零8个月的时间里,副指挥长周平最引以为豪的是,一线施工员工中,无论桩基、主塔还是主缆、吊装,每一个环节都是以贵州本地人居多。

    看着这些为家乡建设挥汗不已的一线工人,周平说:“任何一座当代大跨径桥梁,都能在我们这支队伍中,找到曾经的参建者。”这样的话并不夸张,贵州多桥,同时特有的地形地质条件,造就了一大批桥梁施工队伍。

    这一点并不稀奇,因为在贵州的公路中,平均不到一公里就需要修一座桥,在溶洞熔岩环境施工,在实践中找出解决问题的办法,技术水平也随之提高了。另外贵州什么桥型都有,从技术含量来讲极具挑战性,什么难修建的桥都有。

   

贵州兴义南昆铁路清水河大桥

      在周平看来,从小在多山环境下长大的贵州人,除了能吃苦耐劳外,还具有另外一种特有的品质——— 高空作业的天然本领。在坝陵河大峡谷数百米的高空,贵州籍的工人往往干得又快又好。

      更为重要的是,有一大批贵州土生土长的桥梁技术人才脱颖而出。周平说,贵州现在拥有这么多桥梁技术精英,主要是源于贵州本地桥梁的快速发展,还有一个好的人才培养环境。

    “每一位桥梁人都会觉得自己心中有一种召唤——— 努力为贵州造更多的桥。”周平说,他从小就生活在贵阳,小时候虽然家就在学校对面,但受到一条沟谷阻隔,每天都要花不少时间爬坡上学。

     “那时候就一直在想,要是能有一座桥就好了。”周平说,虽然这只是儿时一闪而过的念头,没想到后来自己考上大学,学的就是桥梁专业。后来他发现,和他一样投身贵州桥梁建设的同行,竟然大多有着同样的过去和想法。

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     “我们省的桥梁建设团队,可以排在全国桥梁建设的前5强。”周平说,贵州建设者们一次次走出大山,把“黔虎”的威名传遍了各地。2005年,大批贵州桥梁人返回家乡,来到坝陵河峡谷上挑战修桥的奇迹。

    直到现在,坝陵河大桥以1088米的主跨,依然保持中国第一、世界第六的钢桁悬索桥的地位。但和它同类型的湖南矮寨大桥已经宣布,其主跨跨径1176米,是目前世界上跨峡谷跨径最大的钢桁梁悬索桥。

    “看目前的发展态势,它随时可能被超越。”周平说,他并不在意,不管未来怎么变化,坝陵河大桥就像是自己亲手带大的孩子,永远让他骄傲。

  

 
 
 
 
 
 

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