“我們綜合考量張靖皋長江大橋所跨水域的通航適應性、岸坡影響、河勢及防洪影響,安全風險等因素,分別比選了1780米、2230米、2300米跨徑懸索橋三種方案,最終采用了對建設條件適應性最佳的主跨2300米的橋梁方案,并基于自身所創(chuàng)的6個之最(世界最大跨徑懸索橋——南航道橋主跨2300米,世界最高懸索橋索塔——塔高350米,世界最長高強度主纜——纜長4450米、強度2200兆帕,世界最大復合地連墻錨碇基礎,世界最大連續(xù)長度鋼箱梁——3017米,世界最大位移量伸縮裝置),世界首創(chuàng)了主纜自平衡體系、支護轉結構復合地連墻錨碇基礎、鋼箱-鋼管約束混凝土組合索塔、智能感知可更換錨固體系等6項技術。”在6月27日舉辦的第八屆(2024)世界交通運輸大會主題論壇——“第六屆橋梁發(fā)展論壇”上,全國工程勘察設計大師、中交公路規(guī)劃設計院有限公司副總經理王仁貴作了題為《踐行新發(fā)展理念,提升創(chuàng)新能力 助力公路橋梁高質量可持續(xù)發(fā)展——張靖皋長江大橋設計創(chuàng)新》的主題報告。
王仁貴介紹,張靖皋長江大橋主跨跨徑突破了現(xiàn)行規(guī)范適用范圍,其非對稱邊跨還帶來了結構合理設計的問題,同時還面臨軟弱地基帶來的技術挑戰(zhàn)。張靖皋長江大橋具有2300米超大跨徑、1220米超長邊跨、350米超高索塔等結構特點。對橋梁來說,索塔越高,塔頂不平衡水平力控制索塔及塔基的不利效應就越顯著。為優(yōu)化索塔受力、縮小索塔基礎規(guī)模,項目首創(chuàng)懸索橋主纜自平衡體系,大幅降低索塔及塔基彎矩,顯著改善了索塔結構受力狀態(tài),降低了索塔及基礎規(guī)模,減小了混凝土開裂風險。其中,自行走滾軸式主索鞍是實現(xiàn)自平衡體系的關鍵構件,試驗表明,在材料硬度、光潔度、精度達到目標值情況下,滾動摩擦系數(shù)可達萬分之一量級。
項目南錨址區(qū)域地層分布從上往下依次為粉土、粉砂、粉質黏土夾砂、粉砂等,上覆蓋層較厚,常規(guī)基礎方案難以適應深厚軟弱地層超大型錨碇的建設需求,為克服沉井基礎及傳統(tǒng)地連墻技術難點,項目創(chuàng)新提出支護轉結構復合地連墻基礎方案,采用“雙層地連墻+填芯形成復合結構”保證整體性和基坑開挖安全,有效降低施工對長江大堤的影響;使用基礎分隔艙水下開挖、水下封底,降低基坑開挖的風險;通過深層地基加固處理,大幅降低基礎開挖深度及施工風險;針對地連墻槽段,則采用剛性接頭保證基礎整體性,既為圍護結構也是永久受力結構,永臨結合,可節(jié)省混凝土2.5萬立方米、鋼筋5000噸,減排二氧化碳約2萬噸。
結合工程建設條件及懸索橋索塔受力特點,項目首創(chuàng)鋼箱-鋼管約束混凝土索塔新型結構型式,對于超大跨徑懸索橋具有較好適用性,可較混凝土塔減少自重50%。該項技術對于大跨徑懸索橋適用性強,具有高強度、高韌性、抗裂性能好等特點,可實現(xiàn)設計標準化、制造工廠化、施工裝配化、管理信息化,在保證質量的同時提高工效、降低風險,符合公路橋梁高質量發(fā)展要求。
智能感知可更換錨固系統(tǒng)的錨具由墊板、上拉桿、下拉桿、預埋拉桿、錨固板等組成,上、下拉桿通過圓形銷軸耳板連接,作用于錨杯上,從而形成臨時傳力結構。此時,可以更換錨固系統(tǒng)拉桿、連接器、預應力索股等構件。該技術為提升主纜錨固系統(tǒng)的耐久性和可靠性提供了新的選擇,也為大跨度懸索橋高質量管養(yǎng)創(chuàng)造了良好條件。
此外,自行走裝配式索鞍與全橋一體化智能防腐體系均為項目首創(chuàng)。其中,自行走裝配式索鞍一改以往大型索鞍需要鑄造的工藝,采用強度更高、性能更穩(wěn)定的鋼材栓焊而成,更加綠色、低碳、環(huán)保,同時可以減小索鞍起吊重量,降低了對塔吊吊裝能力的要求。全橋一體化智能防腐體系則可為全橋科學統(tǒng)籌調配防腐干空氣,且干空氣回收復用獲得更高能效比,符合節(jié)能減排、綠色低碳的要求,有效解決了傳統(tǒng)分布式除濕系統(tǒng)的弊病,提升了橋梁管養(yǎng)水平。