3月31日上午,世界跨峽谷跨徑最大的鋼桁梁懸索橋――湖南湘西矮寨大橋將舉行通車典禮,這也意味著全長800多公里的渝湘高速公路全線貫通。今后,從長沙開車至重慶只需要8小時。
渝湘高速公路湖南常吉段、重慶段早已通車,但連接湖南段和重慶段、全長65公里的吉茶高速(吉首-茶洞)因地形險峻復雜、施工難度大,施工期達到4年。其中,矮寨特大懸索橋是該段“天塹變通途”的控制性工程。
矮寨大橋距吉首城區約20公里,在矮寨鎮上空355米處跨越德夯大峽谷。矮寨大橋于2007年10月啟動建設,大橋主跨1176米,是目前世界上跨峽谷跨徑最大的鋼桁梁懸索橋。
連創四項世界紀錄 矮寨大橋“值得寫入教科書”
全國工程勘察設計大師、湘西矮寨懸索橋總設計負責人、湖南省交通規劃勘察設計院副院長胡建華稱矮寨懸索橋足以成為橋梁設計史上的里程碑,能“入選任何一本橋梁設計教科書!
湘西矮寨懸索橋創下了四個世界之最:一是大橋主跨1176米,是世界上跨峽谷跨徑最大的鋼桁梁懸索橋;二是全球首次采用塔、梁完全分離的設計方案,縮短了主梁長度,又最大限度地減少了對山體的開挖,保護了環境;三是世界上首次采用巖錨吊索結構,首次采用碳纖維作吊索替換鋼絞線
;四是首創了“軌索滑移法”架梁,這種全新工藝提高了架梁速度接近十倍。胡建華稱這些成績是由設計和施工團隊扎扎實實的努力與創新分不開。相比以前的設計,矮寨大橋做到了結構、工藝、技術、材料樣樣有突破,面面有創新。
在結構上,矮寨懸索橋是世界上第一座采用塔梁分離式結構的懸索橋。胡建華介紹說,如果采用常規的懸索橋方案,不僅工程量浩大,使工程投入加大,并且橋位處山體的開挖將嚴重破壞周圍的自然環境。經過綜合考量,大膽創新,最終確定了塔梁分離式懸索橋的結構方案,既縮短了主梁長度,節省了投資,又最大限度地減少了對山體的開挖,保護了環境,實現了橋梁結構與自然景觀的完美融合。
工藝上的創新則保障了矮寨大橋的順利建設。由于地處深山峽谷,加上橋位處的特殊地形地貌,常規的“散拼法”、“吊裝法”、“蕩移法”等懸索橋主梁架設方案難以實施。受高空纜車的啟發,設計團隊首創了“軌索移梁主桁梁架設方案”——利用大橋永久吊索在其下端安裝臨時吊鞍,然后在臨時吊鞍上安裝水平軌索作為運梁軌道,實現由跨中往兩端拼裝大橋的鋼桁加勁梁。這種全新的架梁工藝,在成本很低的情況下取得了提高架梁速度接近十倍。計劃一年半安裝主梁的,只
有兩個半月就拿下來了,目前世界上沒有一座同類橋梁的鋼桁梁架設速度能夠少于一年的。最后實踐證明,軌索滑移法不僅可行,而且填補了世界空白。2011年5月召開的湖南省吉茶高速公路矮寨特大橋技術研討會上,與會專家一致認為矮寨大橋的“軌索滑移法”是一項完全具有中國自主知識產權的創造性發明,將成為今后類似情況下國際橋梁建設的樣本工程。新技術的運用也讓大橋設計提供了助力。矮寨懸索橋是世界上第一座索塔、隧道錨和隧道三位一體的懸索橋。這種三位一體的結構體系相互作用使得其受力極為復雜。設計單位湖南省交通規劃勘察設計院運用了FLAC-3D巖土工程分析軟件建立巖體的本構模型,對山體的整體穩定性進行了分析計算,并通過巧妙設計和對山體進行必要加固防護等措施,解決了一系列影響山體穩定和橋梁結構的問題。
新材料方面,矮寨懸索橋將首次采用碳纖維做吊索(錨索)。相比傳統的鋼絞線,碳纖維具有強度高、重量輕、耐腐蝕等優異性能,能有效解決承重、更換和防銹等問題。
“環保綠線”貫穿矮寨大橋建設
湖南省交通規劃勘察設計院在項目的整個設計過程中,嚴格貫徹了環保設計新概念,尊重自然、尊重地區特性,樹立“不破壞就是最大的保護”的理
念,堅持最大限度地保護、最小程度地破壞、最強力度地恢復,使工程建設順應自然、融入自然。該院院長彭建國介紹說,從接到設計任務起就提出了“環保綠線”概念,在勘察設計過程中遵循最嚴格地保護耕地、最大限度地保護自然環境的原則,為盡可能地保留好吉茶高速周邊的沿線樹木和耕植土壤。這一“環保綠線”的設計理念在當時尚屬全國首創。
總設計師胡建華稱,矮寨大橋最后選定的懸索橋方案相比于備選的隧道方案,節約工程造價2億元,每年還將節約運營費用近3000萬元;由于懸索橋方案無需沿國道展線,施工期間內對國道正常運行和地方群眾出行幾乎無干擾;減少開挖隧道多產生的180萬立方的廢棄沙石,路線長度也縮短了約11公里,節約了工程投資,提高了運行效益。
一橋飛架矮寨 湘西旅游添新景
除了跨度和高度令人驚嘆,巧妙的設計讓矮寨大橋的觀賞性同樣引人矚目。一橋飛架矮寨公路,在氣勢磅礴的德夯大峽谷上空,矮寨懸索大橋與“矮寨公路奇觀”和德夯大峽谷相互映襯,構成了新的壯美景觀,進一步提升了湘西的旅游價值。
矮寨懸索橋兩側還專門設計有觀景平臺,為游人提供了領略懸索橋雄偉風姿,俯瞰矮寨公路奇觀的絕佳場所。