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196米超高墩 9级抗震设计

桥跨深谷金阳连

2020-07-20 09:31:05 来源:中国交通新闻网 作者:特约记者 匡成刚 通讯员 张俊锋 文/图

施工中的金阳河特大桥。

近日,由四川省公路规划勘察设计研究院有限公司(简称四川公路设计院)设计的凉山彝族自治州金阳河特大桥6号墩封顶。金阳河特大桥6号墩高196米,相当于65层楼高。这一高度超越了同由该公司设计的雅(安)西(昌)高速公路腊八斤特大桥182.5米高的10号墩,刷新了世界连续刚构钢管混凝土格构空心墩的高度纪录。

金阳河特大桥造型优美、气势磅礴。该桥全长757.7米,桥梁主跨跨径200米,设计时速40公里。在设计过程中,四川公路设计院创新理念技术,具有鲜明的特色亮点。

该桥作为脱贫攻坚重点交通项目,承担了356国道跨金阳河、改善区域交通条件等功能,预计于2021年年底建成通车,届时可使金阳县新老城区通行时间缩短至10分钟以内。同时,该项目的建设开辟了新的地质灾害避险疏散通道,将有效拓展城区发展空间。

因势造桥 连续刚构

金阳河特大桥连接的是凉山州金阳县老县城和新建东区,新老县城仅有一河之隔,直线距离1500米,但因没有跨河通道,两地往来需要绕行1个多小时山路,建桥成为迫切需要。

但桥址两岸河谷深切,金阳河东岸为岩质岸,地形陡峻呈悬崖,高约180米,平均坡度62度,桥位和金阳河河床最大距离达238米。

四川公路设计院遵循“因势造桥、以人为本、舒适和谐、持续发展”的设计理念,经与结构体系较复杂的拱桥、悬索桥、斜拉桥等多个方案综合对比,最终选定了结构安全、技术成熟、施工难度相对较小、养护工作量小、外形干净清爽的连续刚构桥方案。该方案可降低约2亿元的建设成本,未来预计可降低约1亿元的养护成本。根据该方案,金阳河特大桥5号、6号、7号主墩高度分别达到113米、196米和182米。

该桥桥位处基本地震烈度为7.7度,四川公路设计院按9级抗震措施设计。一般钢筋混凝土桥墩自重大,将弱化结构的抗震性能。通常来说,在超高桥墩桥梁抗震计算过程中,为满足受力就需要加大结构尺寸,相应地就增加了结构自重,结构自重增加又不利于抗震,往返循环后增大了下部构造的工程量及造价。

四川公路设计院充分发挥在钢管混凝土桥梁领域的技术优势,在主桥5号、6号、7号主墩采用了钢管混凝土格构空心墩,主墩钢管内灌注C80混凝土,破解了这一难题。

刚柔并济 结构安全

现有的山区桥梁,高度越来越高,跨度越来越大,一般将高度超过150米的桥墩称为超高墩,跨度超过200米可称为大跨,桥梁跨径超过200米宽度仅10余米的桥梁可以称之为窄桥。

此类超高墩大跨度窄桥,一般整体联长也较大。由于山区桥梁所在的地形一般基本地震烈度可达到8度或以上,桥梁抗震性能不仅是强度控制设计,而且位移也要控制设计。因此,采用传统的桥墩设计以及主梁和桥台连接位置的设计,无法满足山区桥梁抗震性能要求、位移控制要求以及强度和刚度要求。

针对超高墩、大跨、窄桥的特点,四川公路设计院总结应用雅西高速公路腊八斤大桥技术成果,并创造性地开发了超高墩大跨度窄桥高性能抗震连续刚构结构体系,作为关键技术支撑。

该结构体系通过桥墩采用墩顶横向宽度大于主梁梁底横向宽度的设计,且桥墩采用变截面形式,构成横向强健性构造设计,并在主梁和桥台之间设置纵向约束构造,确保了桥梁体系的纵向刚度和横向刚度均能满足地震位移控制设计需要,同时相应降低了桥墩纵向抗震设计计算内力,确保了桥梁的结构安全。

经验证,采用该结构体系的桥梁在地震荷载作用下墩底剪力减小16%、墩底弯矩减小23%、墩顶的纵向位移减小31%。墩底设计内力减小明显,墩底抗震极限承载能力明显提高。同时,墩顶纵向位移能满足地震位移控制设计需要。该结构体系尤其适用于山区超高墩、大跨度和窄桥的桥梁设计需要,具有广阔的推广应用前景。

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