565米,世界第一高橋橫空出世

——畢都高速公路北盤江特大橋科技創新解答

北盤江特大橋高聳入雲。潘先陽攝

565米,具體而抽象的數字。

當它加上一個高度的後綴,成為一個從橋面至江面的落差值,便誕生了世界第一高橋。

不久前,畢節至都格(黔滇界)高速公路上的北盤江特大橋順利實現合龍,大橋橋面離河底垂直高度565米,這個高度相當于近200層樓的高度,超越之前世界第一高橋湖北四渡河特大橋(560米),成為目前世界第一高橋。

北盤江特大橋是浙江杭州至雲南瑞麗高速公路畢都段的控制性工程,位于貴州省和雲南省交界處,于2013年開工建設。大橋為七跨連續鋼桁梁斜拉橋,全長1341.4米、主橋跨徑達到720米,跨度在目前世界同類型橋梁中排名第二。

随着橫跨雲貴兩省的北盤江特大橋合龍,為貫穿我國東西部七省、全長3404公裡的杭瑞高速(G56)全面建成通車奠定了堅實的基礎。

壯麗的外形、不凡的氣度,成就這座世界第一高橋的莫過于科技和創新的強大支撐力。正是一次次敢于打破傳統、挑戰全新的信念,才得以鑄就了這座世界橋梁新的翹楚。

北盤江特大橋從開始修建直至合龍,存在什麼樣的技術難題?建設者們又是怎樣一一克服?為了全面了解這座大橋在建設過程中如何進行科技攻關,記者采訪了省交通運輸廳科技教育處處長康厚榮。

大橋合龍安裝最後一片橋面鋼闆。劉葉琳攝

記者:為了更好地支持北盤江特大橋的建設,建設者開展了哪些科研項目研究?

康厚榮:北盤江特大橋目前是世界上最高的鋼桁梁斜拉橋,工程規模大、建設條件複雜、技術難度高、氣候氣象條件惡劣,在設計、施工和運營養護等方面缺乏可以直接借鑒的工程經驗,面臨着一系列需深入研究的關鍵技術問題。為了支持北盤江特大橋的建設,交通運輸部給予了大力支持,由省交通運輸廳組織貴州高速公路集團有限公司、中交公路規劃設計院有限公司、貴州公路工程集團有限公司和西南交通大學等10餘家單位50餘名有豐富經驗的專家學者組成攻關隊伍,依托交通運輸部重大科技專項“都格北盤江大跨度鋼桁梁斜拉橋建設與養護管理關鍵技術研究”開展科技攻關,重點開展了山區特大跨徑鋼桁梁斜拉橋結構體系和構造設計技術、主梁施工架設技術、運營及養護管理等三個方面的關鍵技術研究。為北盤江特大橋的順利實施和運營期的管理養護提供保障,同時也為西部高山峽谷地區大跨度橋梁建設提供借鑒和指導。

記者:北盤江特大橋自然環境複雜,在施工工藝中有哪些突出亮點并解決了哪些問題?

康厚榮:北盤江特大橋是畢都高速公路的控制性工程,如果按照傳統的“杆件或桁片”進行安裝,工期将會大大延長。為了趕上工期進度,我們對北盤江特大橋中跨的施工工藝進行了深入的研究,提出了國内首創的中跨縱移懸拼施工方法。為保證縱移懸拼施工方法的可靠性,開展了足尺試驗進行研究論證,并研制了縱移懸拼施工成套架設設備。中跨縱移懸拼标準節段施工周期為4天/段,較傳統全回轉橋面吊機施工周期縮短約1/2,架設設備和中跨縱移懸拼施工方法的應用,使得雲南岸的施工進度得以加快,保證了工期。采用中跨縱移懸拼累計節約了工期3個月,為施工企業降低了現場管理間接費投入,提高了設備的利用率。特别是提前3個月合龍,為後續的施工時間提供了保證,避免冬季施工橋面鋪裝,為大橋早日通車創造了良好條件。

記者:貴州由于河沙匮乏,在公路建設中通常是采用機制砂,北盤江特大橋結構特殊、受力複雜,請問在機制砂混凝土技術上有哪些創新以滿足工程建設需要?

康厚榮:經過長期科技攻關,開發出自密實高性能混凝土技術,突破了山區大跨徑橋梁耐久性、高揚程、大體積澆築等關鍵技術問題。北盤江特大橋在國内山區大跨徑橋梁建設中首次采用了自密實高性能混凝土技術。其中,承台混凝土方量近6000方；塔身泵送最大揚程達269米,相當于90層樓高；橋梁樁長達40米,施工過程中不需振搗,靠自身高流動性自行密實填充,是一種“智能”混凝土。

記者:針對建在山區峽谷中的北盤江大跨徑鋼桁梁斜拉橋的抗風技術進行了哪些研究?

康厚榮:我們在大橋兩岸設立測風塔,在貴州岸橋塔設置風速觀測站,采用新型測量方法,首次獲得橋梁桁梁表面的風壓、桁梁斷面的氣動導納,并開展了實測風壓數據與風洞試驗結果的相關性分析,并據此評價結構風荷載取值的合理性,建立非平穩風作用下大跨橋梁風緻響應分析理論,評價基于平穩理論的常規風緻振動分析方法的适用性,提出一種等效風荷載的确定方法。通過對比分析國内外相關研究成果,北盤江大跨徑鋼桁梁斜拉橋的抗風技術研究的總體水平達到國際先進,部分成果如桁梁氣動導納、非平穩風作用下大跨橋梁風緻響應分析達到國際領先水平。

記者:北盤江特大橋自然地形條件複雜多變,氣候惡劣,凝凍、濃霧等常有發生,那麼北盤江大跨徑鋼桁梁斜拉橋在安全預警和應急關鍵技術上做了哪些科研工作呢?

康厚榮:北盤江特大橋工程在國内率先提出并研發建立了一個集建、管、養于一體的橋梁健康監測平台,打造了該橋的數字化“貼身醫生”,一旦發現大橋“生病”,可立即報警。該監測平台除具備常規的風和地震等環境、荷載、應力、變形等參數的監測功能外,針對大橋氣候條件惡劣、重載交通突出等一系列不利影響,首次提出了自動化評估技術和關鍵構件覆冰監測技術,突破了圖像識别與結構響應監測傳感器同步、斜拉索等關鍵構件覆冰監測等技術瓶頸,解決了常規的橋梁荷載試驗代價大、效率低及覆冰災害隻能被動處置等方面的問題,提高了北盤江特大橋健康監測系統的效用性,為确保大橋在覆冰災害下的安全運營提供了有力的技術支持,對橋梁預防性養護具有非常重大意義。

記者:堅守發展與生态兩條底線至關重要,北盤江特大橋在建設過程中采取了哪些突出的節能環保措施?

康厚榮:北盤江特大橋建設的過程中,特别注重綠色環保的理念,大橋從設計、施工、運營各個過程最大限度保護環境,實現低成本、低污染、低耗能的建設目标。通過開展橋梁集中排水、主橋邊跨頂推施工和500兆帕高強鋼筋的應用,最大限度減小了橋面污水對土壤及水系的影響,大大減少對土地的占用,減小對土地資源的破壞,同時簡化鋼筋現場綁紮,方便施工,起到了節能、降耗、減排和可持續發展的作用。(記者劉力維 來源：貴州日報)

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