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山区大跨度悬索桥特点分析
2018-03-05  中国桥梁网 分享到:
关键词:钢桁梁 隧道锚 缆索吊 

   我国的山区,交通条件差,线路缺乏且布局不太合理。为推动山区发展,交通设施建设先行,通过加快建设“五纵七横”国道主干线的山区路段和大通道的建设,以满足未来经济发展和西部大开发的需要,同时还通过公路造就出一条条沿线经济增长带,拉动区域经济发展。由于山区崇山峻岭,峡谷深切、地质条件复杂,与内陆平原地区的桥梁建设有许多不同之处。对于宽、深的峡谷,为避免高达数百米的高墩,多采用大跨度悬索桥一跨跨越深谷。由于我国目前山区悬索桥建设刚刚起步,研究分析山区悬索桥建设的特点,对深切峡谷复杂地形的大跨度桥梁勘察、设计、施工具有重要意义。

   

   一、我国的山区大跨度悬索桥

   

   早期,我国山区建造了一些小跨径的人行悬索桥,承载力低,构造简单,其建造经验难以用于大跨度、高承载的现代悬索桥建设。近年来,我国的高速公路逐步进入山区,山区大跨度悬索桥建设刚刚起步。据统计,我国山区跨度悬索桥(跨度900m以上)仅三座,即四渡河大桥[1]、坝陵河大桥[2]和矮寨大桥[3]。四渡河大桥位于沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施段,为主跨900米的单跨钢桁加劲梁悬索桥。跨越四渡河峡谷,谷底与高速公路高差达500米,谷宽700米。坝陵河大桥位于国道主干线上海至瑞丽公路(贵州境)镇宁至新寨河段,跨越坝陵河峡谷,为主跨1088米的单跨钢桁加劲梁悬索桥。峡谷两岸地势陡峭,地形急剧变化,起伏大,桥面至坝陵河水面370米。矮寨大桥位于吉首至茶洞高速公路上,跨越宽1100多米、深500多米德夯大峡谷,两索塔间跨度达到1176米,主梁长1073.65米,是世界上跨越峡谷跨径最大的钢桁梁悬索桥,也是跨径1000米以上的最高的峡谷大桥。目前三座山区跨度悬索桥均在建设之中:四渡河大桥已完成桥面板安装,正在施工附属工程;坝陵河大桥大桥上部钢桁梁安装进入到第十四节段,预计剩下的钢桁梁将于6月完成;矮寨大桥正在施工索塔基础。

   

   二、山区大跨度悬索桥的特点

   

   经过对上述我国的山区大跨度悬索桥的分析,可得到如下基本特点:

   1.钢桁加劲梁。在山区峡谷,由于地形陡峻,谷底一般不通交通,且深度动辄数百米,加劲梁难以从待安装点直接垂直起吊安装,而必须通过缆索吊机纵向运输,故此对加劲梁的节段重量有了严格的限制,另一方面,山区工业基础薄弱,加劲梁钢结构制造工艺要求严格,必须在条件较好的工厂施工,而山区交通不便、道路等级一般不高。采用桁式加劲梁可以降低运输难度、避免大件运输。

   2.隧道式锚碇。与重力式锚碇相比,隧道锚造价低廉。地质构造以岩体为主的山区,节理少,岩体性能好的情况下,对悬索桥采用隧道锚特别适宜。隧道锚可有效减少开挖量和混凝土用量,是理想的锚碇型式,如美国的华盛顿桥[4],其新泽西岸隧道锚与纽约岸重力锚混凝土用量比1:4.8,我国四渡河桥[1]宜昌岸隧道锚与恩施重力锚混凝土用量比1:4,土石方开挖量之比1:5。因而,使用隧道锚可有效保护自然环境、避免大规模开挖、节约投资。

   3.缆索吊施工加劲梁。山区地形地质条件复杂、交通不便、大件运输极为困难,目前国内大跨度悬索桥中,较少采用桁架式加劲梁,其施工及架设缺乏经验;山区施工场地狭小,工作面严重受限,无法采用缆载吊机架设方法,采用悬拼法工期过长。而缆索吊起吊重物后可以沿中跨全跨范围内进行移动,起吊点位置不受限制,架设速度快、投资省。采用大跨度缆索吊进行吊装山区悬索桥桁架式加劲梁是较好的选择。

   4.山区风场独特。大跨度悬索桥属风敏感结构,历史上曾出现过19m/s的风把美国的老塔可玛桥吹毁的事故(1940年)。桥梁跨越峡谷属不易确定地表类别的特殊地形,其风况有与附近地表处的风况有较大的不同,地表的粗糙度类别不能简单地归类:山间盆地、谷地等封闭地形受周围山岭的屏障作用,经实际对比观测证实,一般比平坦地区风速约小l0%~25%,相应风压减小20%~40%;峡谷、山口地区,由于两岸山高气流受阻,在峡谷、山口处形成风速区,通常风速增大10%~20%,相应的风压增大20%~45%.这里的峡谷和山口是指两岸山高大于1.5倍谷宽的情况,最大风速的方向与山谷所成的夹角不超过22.5度,且沿峡谷、山谷的上风向,距桥址l0倍山高范围内没有屏障[5]。对特殊的风口地区,应按实际调查或观测资料作深入研究。

   

   三、结语

   

   我国山区大跨度悬索桥的建设实例较少,经验不多。随着我国交通基础设施建设的发展,山区大跨大跨度悬索桥的建设将急剧增加。本文分析了山区大跨度悬索桥的主要特点,供相关勘察、设计、施工参考:

   1.钢桁加劲梁有效解决山区运输条件困难问题;

   2.隧道式锚碇与山区地质、地形条件关系极大,对减少对山体、自然环境的扰动十分有利;

   3.缆索吊施工加劲梁解决了山区施工场地狭小、工作面严重受限的困难;

   4.对山区独特风场应进行实际调查或观测以保证风作用下桥梁的安全。

   

   参考文献:

   [1]朱玉、廖朝华、彭元诚,悬索桥隧道锚设计[J].公路,2007,(11):22

   ~27.

   [2]边洁、王威强、管从胜,坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇锚塞体长度方案比选的数值模拟研究[J].水文地质工程地质,2005,(6):66~70.

   [3]董志宏、张奇华、丁秀丽等,矮寨悬索桥隧道锚碇稳定性数值分析[J].长江科学院院报,2005,22(6):54~57.

   [4]铁道部大桥工程局桥梁科学研究所编,悬索桥[M].北京:科学技术文献出版社,1996.

   [5]胡峰强、陈艾荣、王达磊,山区桥梁桥址风环境试验研究[J].同济大学,(自然科学版),2006,34(6):722~725.

   

   作者简介:

   梁秦红,女,陕西人,学士,武汉铁路桥梁学校,讲师。
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