礼嘉嘉陵江大桥实现全桥合龙,大桥主体结构工程已全部完成。华龙网-新重庆客户端记者 李裕锟 摄
华龙网-新重庆客户端3月30日10时讯(董进)“结构设计新颖、施工工艺复杂、施工环境特殊。”这是中国工程院院士、清华大学土木工程系教授聂建国院士对今天合龙的礼嘉嘉陵江大桥的评价。
作为全国首座大跨径上承式梁拱组合体系预应力混凝土刚构桥,礼嘉嘉陵江大桥在国内桥梁中“独一无二”。创新采用的梁拱组合结构体系,更是为中国桥梁建设提供了借鉴和范本。华龙网-新重庆客户端记者采访了大桥设计单位、林同棪国际工程咨询(中国)有限公司桥梁专业副总工程师赖亚平,揭秘礼嘉嘉陵江大桥究竟有何独到之处。
林同棪国际桥梁专业副总工程师赖亚平介绍礼嘉嘉陵江大桥设计独到之处。华龙网-新重庆客户端记者 李裕锟 摄
“首先,礼嘉嘉陵江大桥在国内跨江大桥中是独一无二的。”赖亚平介绍,礼嘉嘉陵江大桥是全国首例上承式梁拱组合体系刚构+变截面连续梁组合结构桥,桥梁采用创新结构体系,是在常规连续刚构桥、空腹式连续刚构桥形式上的新型组合桥型。主桥全长785米,采用5跨连续布置,最大跨径245米。
起初,设计方考虑过多种方案。但根据前期通航论证结论,礼嘉嘉陵江大桥主跨跨径为245米,这样的跨径不在悬索桥的经济跨径范围内;而采用下承式或者中承式拱桥,拱脚在高水位情况下仍然有船撞危险,因此也不做推荐。“我们在方案设计时考虑了斜拉桥和梁桥。”赖亚平透露,不管是独塔斜拉桥还是矮塔斜拉桥(双塔)都能较好的满足桥跨布置和适应地形地貌的要求;。因此当时设计的方案包括独塔斜拉桥、矮塔斜拉桥、实腹式连续刚构桥和上承式梁拱组合体系刚构+变截面连续梁组合结构桥四种。
但考虑到重庆是闻名世界的“桥都”,礼嘉嘉陵江大桥能不能“独一无二”呢?设计方最终的方案是采用预应力混凝土上承式梁拱组合连续刚构+变截面连续梁组合结构形式。
为何会采用这样的形式呢?赖亚平介绍,该桥型是在常规连续刚构桥、空腹式连续刚构桥形式上的新改型,借用下弦梁受压的特点,改善连续刚构桥在服役期间极其容易出现的跨中下挠度、腹板开裂等病害;采用无推力自平衡体系设计,降低了对桥岸地基承载力的要求;在充分展现桥梁结构的“跨越之美”、“力量之美”、“造型之美”的同时,也为“桥都”重庆增添了一种新的桥梁形式。
礼嘉嘉陵江大桥全长785米,跨径布置为(140+245+190+130+80)米,双向八车道,分两幅布置,单幅宽18米。该桥桥面平直、既有连续梁桥的简洁,又具有拱弧线的美感,桥下结构通透,形态自然过渡于山水之境。
站在桥下向上望,可以看到桥梁造型简洁大气,线条流畅。但仔细看,大桥中间却有一条两米宽的“缝隙”,形似展翅飞燕。这到底是一座桥还是两座桥呢?
“其实桥梁分为单幅桥和双幅桥。单幅桥就是单座桥,桥上的车辆是双向行驶的。”赖亚平介绍,双幅桥是并排的两座,每座桥都只允许车辆单向行驶。由于礼嘉嘉陵江大桥是快速路二横线跨越嘉陵江的控制线节点工程,按照城市快速路双向8车道建设标准进行设计,为了提高结构使用效率、减少材料用量、减小施工难度,降低工程造价,因此设计为双幅桥。
不过礼嘉嘉陵江大桥两幅之间的中分带并不会一直空着,而是会悬空挂上过江应急供水管道。据了解,大桥左右两幅之间每隔几米便会安装固定支架,然后供水管道便可依附在支架上“横跨”嘉陵江。
不仅如此,赖亚平和团队在设计时,还充分考虑了大桥的施工。“如我们提出的,大桥采用的梁拱组合连续刚构三角区上、下弦梁临时斜拉扣挂法施工法,这是世界首次,之前根本没有成功经验可以借鉴。”赖亚平透露,设计团队和参建各方一起对此临时斜拉扣挂系统设计、施工技术进行了专项科研攻关。考虑到大桥上、下弦梁均具有截面小、自身刚度小的特点,施工过程中线性控制精度要求高,因此在三角区上、下弦梁合龙前,下弦梁为悬臂结构,使用临时斜拉扣索,可以主动调整施工过程中下弦梁的受力状态,保证混凝土不会开裂。而设计的“无推力-自平衡”的组合受力体系,相对于常规大跨度变截面混凝土连续刚构,由于去掉了腹板低应力部分,减轻了结构自重,结构受力得以优化,从而提高其跨越能力。
“由于本桥属新型组合结构体系,具有施工状态变化大、体系转换多、施工工艺复杂和施工控制要求高等难点。为保证大桥的设计与施工顺利进行,在设计和施工阶段开展了梁拱结合刚构桥结构受力行为与设计、施工技术和智慧建造三大专题共12项关键技术研究工作。”赖亚平透露。礼嘉嘉陵江大桥也荣获“2020全球工程建设业卓越BIM大赛最佳实践奖第一名”、“第八届龙图杯全国BIM大赛一等奖”、“第四届中国建设工程BIM大赛一等奖”等多个国内外大奖。