被列为交通运输部科研桥 解开汶马高速克枯特大桥技术密码

2018年03月20日 07:53:33 来源:四川日报
记者:王眉灵 李欣忆 编辑:王敏琳

  揭秘

  3月3日,初春,阿坝州境内仍寒风凛冽。车来车往的国道317线旁,在建汶马高速雏形已现,临近汶川互通不远,一座红色钢桥——克枯特大桥引人注目。

  这是四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院(简称“四川公路设计院”)总工程师牟廷敏此行的目的地。克枯特大桥自建设以来,作为设计者,牟廷敏已无数次来现场进行技术指导。但今天不同的是,他带着一群桥梁专业的人员,前来参观学习。

  这座还在修建中的桥梁,缘何引人关注?

  □本报记者王眉灵李欣忆

  1 首创 全桥不需要模板,现场“DIY”组装

  从外形看,克枯特大桥裸露在外面的部分都是钢结构,桥墩、桁梁等比常见的混凝土桥略显“苗条”。

  建设现场也很特别。传统的架桥法,是在桥梁建设地附近,建设预制场,现场浇筑桁梁等。而在克枯特大桥建设工地,只看见堆放的钢架半成品。高级焊工师现场将钢架焊接起来,组成30米或40米长的桁梁;浇入混凝土后,由特制的超大型铺装机,安置在已架设好的桥墩上。

  牟廷敏介绍,这座桥是钢管混凝土组合桁梁桥,桥基、桥墩、盖梁、桁式主梁均是钢筋混凝土,桥面板是带钢底板的组合桥面板。该桥最大的特点是“全桥不需要模板”。

  没有模板如何浇筑混凝土?“这些钢管就是‘模具’。”他解释。桥墩部分,确定钢管位置后,再浇筑混凝土,形成桥墩。上部结构部分,根据桥成型后的样式,分割成若干块钢管,由工厂统一定制生产,建设者只需现场“DIY”组装,焊接、注入混凝土、安装即可。

  这种架桥技术国内首创,因此这座桥被列为交通运输部、四川省交通运输厅科研桥,也是目前国内唯一的钢管混凝土组合桁梁桥。

  作为科研桥,它具有“科技引领”的示范意义,不仅实现了桥梁建设的进步,还实现了由技术引领行业发展和产业结构转型升级。使用耗材减少,与简支桥梁比较,钢管混凝土组合桁梁桥减少混凝土用量约60%,钢材用量相当——实现了资源节约和环保;在工厂制造、现场整体安装——实现了工厂化、集约化,也确保了生产品质;作业量减小,现场工人少,由需 500人减少到只需 30余人,更多的工人则进入车间,成为产业工人。

  还有一个好处:建设工期更短。项目总工余洋说,在现场,焊拼一跨钢桁梁只需 20天,若采取传统方式,生产同等长度的T型梁需 30天以上。

  2 背后 破难修路,从材料应用到结构形式不断创新

  为什么会想到这种架桥方式?这是由现场条件决定的。汶马高速全线几乎在深山峡谷里穿行,有的地方,连找一块可以修互通立交的完整场地都没有,要寻找到合适的场地进行现场加工、现场预制,十分困难。既有的技术条件不能满足后,新技术、新工艺、新方式应运而生。

  架桥技术虽首创,但牟廷敏对于克枯特大桥的使用,极有信心。

  业内有一句话,钢管混凝土桥梁,业内看中国、中国看四川。几十年来,四川公路设计院持续进行钢管混凝土桥梁的研究和实践,技术已领先全球。

  在牟廷敏的办公室,记者看到厚厚的一叠书籍,是钢管混凝土桥梁的各种规范,设计规范、应用规范,行业标准、国家标准……这些已经推广应用到全国、全行业的规范和标准,由四川公路设计院牵头编制。

  理论来源于实践。第一座钢管混凝土拱桥、梁桥、斜拉桥以及世界最大跨钢筋混凝土拱桥——万县长江公路大桥、世界最大跨度钢管混凝土拱桥——合江长江一桥、世界首创全钢管混凝土桁梁桥——干海子特大桥,均诞生在四川公路设计院笔下。

  “钢管混凝土桥梁集纳了钢管和混凝土各自的优点,解决了拱桥高强度材料应用和施工两大难题。”牟廷敏说,自1991年,首座钢管混凝土桥梁经四川公路设计院设计诞生后,迅速在业内得到推广应用,在2015年正式规范诞生前,全国建成了445座钢管混凝土拱桥。

  在主持设计雅西高速时,牟廷敏基于多年经验,尝试从“建筑材料的变化”向“建筑结构的变化”改变,由此诞生了著名的干海子特大桥——全钢管混凝土的结构让大桥自重减轻了60%以上,抗震性能好。克枯特大桥对钢结构的创新运用则更进一步,实现了全桥不用模板。

  3 探索 从“薄弱点”下手,推动行业发展

  从“全桥模板”到“全桥不用模板”,对钢管混凝土桥梁的探索,是不是达到极致了?“不会!”牟廷敏给出肯定的答复。

  “对设计者而言,没有一座桥是完美无瑕的。”他说,技术的发展有一个过程,即使是干海子特大桥,现在回过头来看,也还有诸多需要改进和完善的地方。时代在进步,科技也在进步,创新和探索是永无止境的。

  探索的方向是什么?牟廷敏表示,在一个个“建设难”迎刃而解后,“服务运营”成为新时代的命题。

  以克枯特大桥为例。上部结构件在工厂生产后,拆分成若干零部件运到工地。建设现场,焊接成为了重要的一道工序。项目总工余洋告诉记者,大桥长4.4公里,而焊接长度却达到了10多公里,是桥长的数倍。

  目前,四川公路设计院正在做“焊接节点疲劳试验”,通过对焊接节点上亿次的不停歇撞击,找到薄弱点,再有针对性地进行改进,在“使用100年”的底限上,最大限度地延长使用寿命。

  不仅仅是桥。这些年来,四川高速公路不断从盆地向高原、向大山深处延伸,诞生了诸多“超级工程”。四川公路设计院党委书记、院长罗玉宏介绍,近五年来,四川公路设计院在道路、桥梁、隧道、路面、环保、智能交通等多个专业领域开展了78项科研立项,创新性破解了四川盆周山区高落差、高海拔、高烈度、极难地灾环境等世界级技术难题,在复杂山区公路、高墩大跨桥梁、高海拔超特长深埋隧道等领域取得了一系列世界领先的科研创新成果,为“蜀道畅”提供了坚强的技术理论支撑。

  “创新探索是一种手段,主要目的还是尝试通过技术的‘革命’,推动行业发展。”罗玉宏表示。  汶马高速克枯特大桥最大的特点是全桥不需要模板。

  本报记者郝飞摄(资料图片)

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