克枯特大桥全长2.44Km,为预应力钢管混凝土简支桁梁科研桥,是全线主要控制性工点之一。上部结构为30m和40m的预应力钢管混凝土简支桁梁,下部结构为钢管混凝土柱式结构。主桁由φ670mm主管(直缝管)和φ402mm腹杆(无缝管)及φ219mm上弦管(无缝管)内灌混凝土组合而成。
克枯特大桥采用长联体系,节点特殊设计,预应力钢管混凝土结构;上部结构采取工厂制作,现场拼装,整段吊装等特有技术,全桥不需模板。具有极限承载潜力高,抗震性能好,混凝土用量少,用钢量指标低,轻型化、整体化、块件化程度高等优点。
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- a$ R+ |3 I5 @% f5 |) E i汶马高速克枯特大桥,缘何引人关注?
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& I1 V" T7 f/ B( B* E# S# V 1 首创 全桥不需要模板,现场“DIY”组装
* D8 n; N1 i3 R3 o+ w 从外形看,克枯特大桥裸露在外面的部分都是钢结构,桥墩、桁梁等比常见的混凝土桥略显“苗条”。
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建设现场也很特别。传统的架桥法,是在桥梁建设地附近,建设预制场,现场浇筑桁梁等。而在克枯特大桥建设工地,只看见堆放的钢架半成品。高级焊工师现场将钢架焊接起来,组成30米或40米长的桁梁;浇入混凝土后,由特制的超大型铺装机,安置在已架设好的桥墩上。
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牟廷敏介绍,这座桥是钢管混凝土组合桁梁桥,桥基、桥墩、盖梁、桁式主梁均是钢筋混凝土,桥面板是带钢底板的组合桥面板。该桥最大的特点是“全桥不需要模板”。
9 G4 k+ m/ O* W* W: G 没有模板如何浇筑混凝土?“这些钢管就是‘模具’。”他解释。桥墩部分,确定钢管位置后,再浇筑混凝土,形成桥墩。上部结构部分,根据桥成型后的样式,分割成若干块钢管,由工厂统一定制生产,建设者只需现场“DIY”组装,焊接、注入混凝土、安装即可。
9 }" I. k* R8 l! m Q 这种架桥技术国内首创,因此这座桥被列为交通运输部、四川省交通运输厅科研桥,也是目前国内唯一的钢管混凝土组合桁梁桥。
$ e. D) }9 e2 m3 i 作为科研桥,它具有“科技引领”的示范意义,不仅实现了桥梁建设的进步,还实现了由技术引领行业发展和产业结构转型升级。使用耗材减少,与简支桥梁比较,钢管混凝土组合桁梁桥减少混凝土用量约60%,钢材用量相当——实现了资源节约和环保;在工厂制造、现场整体安装——实现了工厂化、集约化,也确保了生产品质;作业量减小,现场工人少,由需 500人减少到只需 30余人,更多的工人则进入车间,成为产业工人。
! D) | T, ?' r 还有一个好处:建设工期更短。项目总工余洋说,在现场,焊拼一跨钢桁梁只需 20天,若采取传统方式,生产同等长度的T型梁需 30天以上。
5 Q3 c: B- ]& G% L5 E7 S6 k 2 背后 破难修路,从材料应用到结构形式不断创新' e. W3 i7 B4 W; }
为什么会想到这种架桥方式?这是由现场条件决定的。汶马高速全线几乎在深山峡谷里穿行,有的地方,连找一块可以修互通立交的完整场地都没有,要寻找到合适的场地进行现场加工、现场预制,十分困难。既有的技术条件不能满足后,新技术、新工艺、新方式应运而生。
) _+ {) n- g& r' G 架桥技术虽首创,但牟廷敏对于克枯特大桥的使用,极有信心。
) @, F: y7 V3 n& O0 i( N 业内有一句话,钢管混凝土桥梁,业内看中国、中国看四川。几十年来,四川公路设计院持续进行钢管混凝土桥梁的研究和实践,技术已领先全球。
) a& b6 {+ ~4 F8 Z0 {3 [% k' e( s; ` 在牟廷敏的办公室,记者看到厚厚的一叠书籍,是钢管混凝土桥梁的各种规范,设计规范、应用规范,行业标准、国家标准……这些已经推广应用到全国、全行业的规范和标准,由四川公路设计院牵头编制。
. ~. ?4 a/ ~& A, P: o 理论来源于实践。第一座钢管混凝土拱桥、梁桥、斜拉桥以及世界最大跨钢筋混凝土拱桥——万县长江公路大桥、世界最大跨度钢管混凝土拱桥——合江长江一桥、世界首创全钢管混凝土桁梁桥——干海子特大桥,均诞生在四川公路设计院笔下。
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“钢管混凝土桥梁集纳了钢管和混凝土各自的优点,解决了拱桥高强度材料应用和施工两大难题。”牟廷敏说,自1991年,首座钢管混凝土桥梁经四川公路设计院设计诞生后,迅速在业内得到推广应用,在2015年正式规范诞生前,全国建成了445座钢管混凝土拱桥。
- x5 _; j9 t% i 在主持设计雅西高速时,牟廷敏基于多年经验,尝试从“建筑材料的变化”向“建筑结构的变化”改变,由此诞生了著名的干海子特大桥——全钢管混凝土的结构让大桥自重减轻了60%以上,抗震性能好。克枯特大桥对钢结构的创新运用则更进一步,实现了全桥不用模板。
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3 探索 从“薄弱点”下手,推动行业发展
) S6 s) X- q( U/ d* z6 U 从“全桥模板”到“全桥不用模板”,对钢管混凝土桥梁的探索,是不是达到极致了?“不会!”牟廷敏给出肯定的答复。
R. U: W* e& h' u, r1 @ “对设计者而言,没有一座桥是完美无瑕的。”他说,技术的发展有一个过程,即使是干海子特大桥,现在回过头来看,也还有诸多需要改进和完善的地方。时代在进步,科技也在进步,创新和探索是永无止境的。
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探索的方向是什么?牟廷敏表示,在一个个“建设难”迎刃而解后,“服务运营”成为新时代的命题。
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以克枯特大桥为例。上部结构件在工厂生产后,拆分成若干零部件运到工地。建设现场,焊接成为了重要的一道工序。项目总工余洋告诉记者,大桥长4.4公里,而焊接长度却达到了10多公里,是桥长的数倍。
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