四川省汶馬高速公路克枯大橋：全橋無(wú)模板 抗震又環(huán)保

金秋時(shí)節，四川阿壩藏族羌族自治州色彩斑斕，景色秀美。在剛剛過(guò)去的國慶期間，這里的游客絡(luò )繹不絕。驅車(chē)行駛在汶（川）馬（爾康）高速公路上，自然與人文風(fēng)光交相輝映，其中，最引人矚目的，還要數汶川克枯大橋。 汶川克枯大橋是全國首座預應力鋼管混凝土桁梁橋，是目前世界最大規模的鋼管混凝土梁橋工程，也是高烈度地區橋梁抗震的典范，因其獨特結構、多項創(chuàng )新，該橋還成為眾多專(zhuān)家、學(xué)者點(diǎn)贊的“網(wǎng)紅”工程。 汶川克枯大橋。 精心比選確定橋型 汶川克枯大橋所在的四川西部山區，多峽谷，區域內地震斷裂帶縱橫交錯，氣象和地質(zhì)災害肆虐，整體生態(tài)環(huán)境敏感脆弱。 針對如此復雜的建設環(huán)境，四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)四川公路設計院）在大橋設計之初就進(jìn)行了多方案比選，但各方案的材料指標、技術(shù)指標和工程造價(jià)等均不能令人滿(mǎn)意。經(jīng)過(guò)反復論證研究，依據以往設計和建設雅（安）西（昌）高速公路干海子大橋的經(jīng)驗，四川公路設計院結合鋼管混凝土組合自重輕、強度高、無(wú)模板、架設方便、施工場(chǎng)地要求低等優(yōu)勢，決定采用鋼管混凝土桁梁橋方案設計建造汶川克枯大橋，該方案解決了大橋建設中面臨的一系列難題。 與一般高速公路大橋相比，汶川克枯大橋橋墩更細、更修長(cháng)。大橋橋基、橋墩、蓋梁、桁式主梁均采用了鋼管混凝土結構，橋面板是帶鋼底板的組合橋面板，大橋最大的特點(diǎn)是“全橋不需要模板”，確定鋼管位置后，直接澆筑混凝土形成橋墩。大橋上部結構部分則被分割成若干塊鋼管，由工廠(chǎng)統一定制生產(chǎn)，建設時(shí)只需現場(chǎng)組裝、焊接，注入混凝土安裝即可。 由于大橋上跨317國道，四川公路設計院還要考慮施工中317國道暢通問(wèn)題，且大橋下部結構不能與國道空間位置發(fā)生沖突。為此，該院設計了一種先張法預應力鋼箱混凝土蓋梁，具有尺寸小、工廠(chǎng)化制造、安裝快捷方便不影響下方國道交通等優(yōu)勢。此外，為解決鋼管混凝土桁梁橋節點(diǎn)的疲勞問(wèn)題對大橋壽命的影響，四川公路設計院開(kāi)展了一系列鋼管混凝土節點(diǎn)疲勞性能試驗研究，為大橋設計和施工提供了可靠的數據和理論支撐，最大程度保障了大橋建成后的使用壽命。 8級地震可行9級地震可修 “汶川克枯大橋的設計理念十分新穎，針對地形難度、特點(diǎn)，做了非常巧妙的構思?！薄斑@座大橋在整個(gè)橋梁界都是一個(gè)創(chuàng )新，而這種創(chuàng )新是可復制可推廣的?！薄?近兩年，包括10多位中國工程院院士、全國工程設計大師在內的眾多國內外知名橋梁專(zhuān)家現場(chǎng)參觀(guān)了該橋，從疑惑到贊嘆，是這些權威專(zhuān)家的共同感受。 耗材少，污染少。與簡(jiǎn)支橋梁相比，大橋混凝土用量減少了約60%；與同等規模常規橋梁相比，大橋混凝土用量減少40%，鋼材用量減少30%，原材料使用及現場(chǎng)污染排放物均減少30%，實(shí)現了資源節約和環(huán)保。 工廠(chǎng)化、集約化程度高。大橋鋼結構全部在工廠(chǎng)加工制造組拼，運輸到工地再組拼成安裝整節段；工地現場(chǎng)組裝后的半成品在車(chē)間焊接、涂裝成整體，再運到橋址進(jìn)行安裝，工廠(chǎng)化生產(chǎn)率達到80%，現場(chǎng)工程量?jì)H20%，既保障了工程質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率，現場(chǎng)施工人員由500人縮減至30余人。同時(shí)，由于工地施工量小，施工時(shí)可充分選擇有利天氣進(jìn)行作業(yè)，極大保障了施工安全。 建設工期更短。大橋現場(chǎng)施工中焊拼一節段跨鋼桁梁只需20天，而傳統方式下生產(chǎn)同等長(cháng)度T型梁需30天以上，大幅縮短了施工周期。 由于大橋橋址區域地震裂帶縱橫交錯，大橋抗震是四川公路設計院的一道必答難題。大橋整橋采用鋼管混凝土組合，重量?jì)H為混凝土橋梁的50%，同時(shí)具有鋼管和混凝土橋梁的優(yōu)點(diǎn)，達到了“大震不倒、中震可修、小震不壞”的要求，大橋更實(shí)現了“8級地震可行、9級地震可修”的設計目標。 推動(dòng)土建工程向工業(yè)化轉型 “汶川克枯大橋在設計中不僅創(chuàng )立了鋼管混凝土桁架梁的科學(xué)計算方法，開(kāi)發(fā)了管板節點(diǎn)、管梁節點(diǎn)、管柱節點(diǎn)等新型節點(diǎn)構造，還建立了變剛度支座長(cháng)聯(lián)結構新體系，開(kāi)發(fā)了整跨架設的快速化施工技術(shù)與裝備，并支撐制訂了世界首部鋼管混凝土梁橋和焊接節點(diǎn)疲勞技術(shù)規范，為類(lèi)似建設條件的工程探索了新的技術(shù)路徑?！彼拇ü吩O計院相關(guān)負責人介紹，“在大橋建設中，無(wú)模板施工工藝的使用促進(jìn)了農民工向產(chǎn)業(yè)工人的轉變，助推交通土建工程向工業(yè)化轉型升級。 創(chuàng )新源于在實(shí)踐中的匠心傳承和勇于突破。幾十年來(lái)，四川公路設計院持續進(jìn)行鋼管混凝土橋梁的研究和實(shí)踐，設計建造了一大批鋼管混凝土拱橋、梁橋，如重慶巫山長(cháng)江大橋、四川合江長(cháng)江一橋、四川合江長(cháng)江三橋、廣西平南三橋、干海子大橋……四川公路設計院在建成當時(shí)世界最大跨徑鋼筋混凝土拱橋——萬(wàn)縣長(cháng)江公路大橋后，又開(kāi)發(fā)了鋼管混凝土強勁骨架成拱法，建造了近10座鋼筋混凝土拱橋。 “建筑材料的變化”向“建筑結構的變化”改變的創(chuàng )新探索，造就了著(zhù)名的干海子大橋，而汶川克枯大橋則是對鋼結構橋梁更進(jìn)一步的創(chuàng )新運用，實(shí)現了全橋建設不用模板。自1991年四川公路設計院設計首座鋼管混凝土橋梁以來(lái)，該類(lèi)型橋梁迅速在業(yè)內推廣應用，在2015年相關(guān)正式規范誕生前，全國已建成445座鋼管混凝土拱橋。