本島東岸,碧波之上,一則喜訊傳來:我省重點工程翔安大橋預(yù)計將于1月17日正式通車,比交通運輸部批復(fù)合同工期提前了5個月。
2019年12月開工,從“零”起步、跨海建橋,歷經(jīng)3年破浪前行,千余個日夜的艱苦奮斗,在東岸淺灘上,建設(shè)者們用一個又一個扎實的腳步,化關(guān)隘為階梯、踏碧浪做通途。
從此,天塹不再難越——這座跨島發(fā)展第七根“扇骨”,以12.3公里的跨度將特區(qū)兩岸再度連接,它的出現(xiàn),不但寄托著特區(qū)再度逐夢彼岸的美好愿景,同時也凝聚著廈門路橋建設(shè)者“向海問路”數(shù)十載的智慧結(jié)晶。
自主設(shè)計,如何破浪尋路?海天之間,怎樣打造東部飛虹?翔安大橋(廈門第二東通道工程)項目總設(shè)計負(fù)責(zé)人王麒、全國工程勘察設(shè)計大師孟凡超帶你揭秘這座特區(qū)跨島新通道的設(shè)計亮點與巧思。
前期設(shè)計
十一年磨一劍
研究大橋如何落地
追尋翔安大橋的設(shè)計歷程,要回溯到15年前——2007年,特區(qū)新一輪跨越式發(fā)展已然啟航,隨著各區(qū)建設(shè)投入力度增大,跨島經(jīng)濟愈發(fā)活躍,一個個支撐特區(qū)經(jīng)濟發(fā)展新增長極點逐漸涌現(xiàn)。
時代車輪滾滾向前,一股又一股勢道勁急的發(fā)展“加速度”不可估量。在國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展的環(huán)境下,廈門市委市政府提出了大膽構(gòu)想:以當(dāng)前趨勢,僅憑一座翔安隧道將難以承接特區(qū)東部未來社會經(jīng)濟發(fā)展洪流,“東部雙通道并行”的跨島發(fā)展交通規(guī)劃應(yīng)盡早提上日程。
但自古以來,“向海問路”絕非易事。設(shè)計前期,關(guān)于“翔安大橋藍(lán)圖是否能落進現(xiàn)實”可行性研究工作是一項甚為復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)工程。從項目的建設(shè)條件調(diào)查與論證、線位方案設(shè)計,再到交通量調(diào)查與預(yù)測,各類專題研究論證工作都需要反復(fù)評審、經(jīng)多次修改才能完善?;叵肽嵌纹D苦探路歷程,王麒感慨萬分:“我們總結(jié)的專題研究數(shù)量應(yīng)該有百余項,算起來,平均每項成果需要設(shè)計師們十余輪的‘頭腦風(fēng)暴’才可完成?!?/span>
2018年3月,翔安大橋可行性研究報告通過專家評審并正式上報,同年12月,國家發(fā)改委正式批復(fù)。據(jù)王麒介紹,一般的中小型項目,可行性研究以及初步設(shè)計通常需要一兩年時間,而翔安大橋用了近11年。這期間,種種研究圍繞的原點,始終是“翔安大橋如何落地”。
早期,有人曾提出:東部再建一條隧道。但這個方案很快被王麒等一眾設(shè)計師否決:“再度穿越海底復(fù)雜地質(zhì),建設(shè)投入成本高,還會影響整體海洋環(huán)境。而且與橋梁相比,海底隧道的通達(dá)性會大打折扣,不太能滿足當(dāng)時疏散交通、連通高速路網(wǎng)的需要。”
既要建橋,從何處起手?王麒設(shè)計團隊從眾多提案中,看中了以枋鐘路作為登陸點:與翔安隧道距離適中,兩座跨海通道相互呼應(yīng),交通分流效果好;作為城市交通干道,枋鐘路車流量大,大橋從此起步將完美承接日趨增長的交通需求;道路沿線互通區(qū)覆蓋面廣,項目建成后將更好地服務(wù)城市綜合立體交通格局。
經(jīng)過多輪審議研究,2019年3月交通運輸部正式批復(fù):以環(huán)島東路互通、翔安大道互通為節(jié)點,通過橋梁形式跨海建設(shè)翔安大橋?!敖?jīng)過實踐檢驗,這個方案的確是最優(yōu)解。”王麒說。
突破極限 預(yù)制件單件最大直逼3200噸
“世界橋梁建設(shè),20世紀(jì)70年代以前看歐美,80年代、90年代看日本,跨入21世紀(jì),則要看中國?!痹诿戏渤难壑?,橋梁是支撐地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ),更是一國綜合實力的集中展示。
近年來,中國橋梁行業(yè)已完成了從追趕先進到領(lǐng)跑世界的精彩變身。一個個創(chuàng)新技術(shù)的突破與應(yīng)用,正不斷刷新著橋梁建設(shè)各領(lǐng)域的最高水準(zhǔn)。作為“交通強國”建設(shè)階段又一座里程碑,跨海段采用預(yù)制裝配建成的翔安大橋,是特區(qū)貫徹落實高質(zhì)量發(fā)展的具體實踐,更象征著我國橋梁傳統(tǒng)建設(shè)模式向大工業(yè)化模式轉(zhuǎn)型又一次邁進。
預(yù)制裝配工藝的應(yīng)用,打破了原有跨海橋梁傳統(tǒng)“流水型”建設(shè)工序,把橋梁劃分為多個預(yù)制部件,在精細(xì)化預(yù)制工廠內(nèi)多面施工齊頭并進、分部完成橋梁構(gòu)筑。
36榀鋼箱梁、35個橋墩(共計83個大型預(yù)制件),單件最大規(guī)模直逼3200噸……有限的22個月海上施工時限內(nèi),廈門路橋建設(shè)者們以“敢打敢拼、敢為人先”的魄力,在本島東岸再度書寫下了中國橋梁工程學(xué)的先例。
要知道,世界最長跨海大橋港珠澳大橋采用的最大單榀鋼箱梁僅約2900噸,面對“無現(xiàn)成吊具可用”的窘境,路橋建設(shè)者們決定自己造——變寬曲線整幅預(yù)制件專用吊具孕育而生,該吊具重達(dá)560噸,這也是目前國內(nèi)同類型吊具中個頭最大的。
從施工效果來看,這件超大吊具可謂“干得了粗活也繡得了細(xì)花”——超3200噸的吊裝極限不僅適配全橋最大鋼箱梁施工,同時在模塊化設(shè)計的加持下,該吊具可直接在空中變形,根據(jù)每個箱梁的形狀進行增減嵌補。也就是說,即便是應(yīng)對規(guī)模較小的預(yù)制件吊裝,吊具也無需更換、同樣適用。
一把“萬能鑰匙”適配多種吊裝場景,施工效率顯著提高,廈門路橋和各參建單位建設(shè)者的技術(shù)創(chuàng)新,再度為特區(qū)交通建設(shè)搶出了“加速度”。
技術(shù)攻堅 “U肋”提升橋面板抗疲勞抗形變能力
作為我省一次性投資額最大的綜合跨海通道項目,翔安大橋的設(shè)計對標(biāo)國內(nèi)橋梁建筑結(jié)構(gòu)可靠度一線標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計使用年限100年。在未來的百年歷程中,翔安大橋是否能經(jīng)得起考驗,看決定通行品質(zhì)的大橋橋面最具有參考價值。
“‘鋼結(jié)構(gòu)橋梁橋面如何提升抗疲勞度’,這是世界橋梁領(lǐng)域都在面臨的難點問題。針對這一設(shè)計重點,經(jīng)多輪論證研究,我們的團隊給出了‘特區(qū)方案’。”王麒展示了翔安大橋上部結(jié)構(gòu)截面圖,與想象中不同的是,鋼箱梁頂板下也別有洞天——頂板下側(cè)面并非光滑平面,其間鑲嵌著數(shù)十根U型鋼條,這便是有大橋肋骨之稱的U型加強筋(簡稱“U肋”)。
以常見事物更能形象體現(xiàn)大橋“鋼鐵肋骨”的作用:仔細(xì)觀察硬皮紙板,部分紙板間是一段波浪狀夾層,U肋作用與其相似,在特殊的弧形結(jié)構(gòu)的支撐下,顯著提升橋面板的抗疲勞、抗形變的能力。
設(shè)計巧思體現(xiàn)在細(xì)節(jié)中——與傳統(tǒng)U肋不同的是,翔安大橋采用的加強筋厚度并非均勻,兩處“U”型頂端連接點明顯更厚。“橋面車流來往,加強筋與橋面的連接處是核心受力點之一,為了延長橋面耐久度,我們預(yù)制件構(gòu)筑時還運用了工業(yè)機器人作為協(xié)助,實現(xiàn)了元件與橋連接處加強筋內(nèi)外全熔透焊接,使U肋能夠緊緊抓住橋面,保證橋面強度?!?6榀鋼箱梁,數(shù)千根“鋼鐵肋骨”支撐其間,據(jù)王麒介紹,如此大規(guī)模的熱軋變截面U肋應(yīng)用,在國內(nèi)還是首次實踐。
當(dāng)然,對大橋的考驗不僅來自過往車流,同時也來自周邊自然條件。“地震是橋梁建設(shè)不可忽視的潛在因素,更何況廈門還地處環(huán)太平洋火山地震帶,位于地震烈度7度區(qū)。當(dāng)劇烈地震發(fā)生時,對大橋影響將十分明顯?!贝笞匀粚摇俺稣小保貅枵J(rèn)為,不能“硬碰硬”,而要以“太極拳”之勢將其化解。
“以柔克剛”的關(guān)鍵便是藏在橋梁墩柱間的減隔震支座。王麒解釋道:“當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,在減隔震支座的幫助下,大橋不必硬抗地震波,而是以一定幅度的滯回變形來耗散或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量,以此減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞?!?/span>
26項四新技術(shù)應(yīng)用、23項關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)、30項智慧化管理保駕護航……一項項技術(shù)攻堅的亮眼數(shù)據(jù),為項目建設(shè)的質(zhì)量安全構(gòu)筑了系統(tǒng)性保障。2021年,交通運輸部公布了第一批平安百年品質(zhì)工程示范創(chuàng)建項目名錄,翔安大橋位列其中。
(https://epaper.xmnn.cn/xmrb/20230110/202301/t20230110_5542579.htm)