始于匠心 臻于至善
桑园子黄河大桥建设背后的“智慧密码”
桑园子黄河大桥。
新型的塔肢联系体系。
剪切型金属消能器。
桑园子是榆中县来紫堡乡下辖的村镇,它位于黄河桑园子峡的南岸。陇海铁路东出兰州,其第一站是桑园子火车站。早在明朝时期,此地就有种植桑树、养殖蚕虫以及桑园成片的繁荣景象,因此有了桑园子这个地名。这里还是丝绸之路进出兰州必须经过的地方,是“一带一路”的重要节点,具有非常鲜明的地域文化特色。
李峰
桑园子黄河大桥位于黄河桑园子峡谷。它的桥轴线与黄河呈约 60 度斜交。这座大桥跨越了黄河、陇海铁路、省道公路以及桑园子天险文物保护区。它是 G312 线清水驿至傅家窑公路工程的控制性工程。
桥塔呈菱形的“双子塔”状。南塔高度为 152 米,北塔高度为 133 米。主跨达到 328 米,其结构为半漂浮体系钢混组合梁结构。大桥的设计是八车道,左右幅分别进行布置。左幅桥梁的全长是 949 米兰州钢结构防腐公司,右幅桥梁的全长是 959 米。
大桥建成后将会创下多项“甘肃之最”。
实干且笃行,创新而致远。桑园子黄河大桥的建设亮点在于四新技术的研发与应用,其建设难点也在于此。甘肃路桥建设集团有限公司与甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司联合承担了该大桥的建设工作。建设方对科研攻关极为重视,凭借创新驱动来引领项目实现高科技运转。与清华大学开展合作研究,与同济大学开展合作研究,与长安大学开展合作研究,与兰州理工大学开展合作研究,与兰州交通大学开展合作研究等多所知名高校,广泛开展合作研究。深入开展技术创新,深入开展工艺创新,深入开展材料创新,深入开展设备创新。多项创新成果实现了快速转化,科技赋能筑造了智慧大桥。
高地震烈度区分幅联塔斜拉桥新型体系
桑园子黄河大桥处在 8 度以上的高地震烈度区。传统的双幅主梁是两座平行且独立的结构体系,这种体系无法满足地震作用的要求。为了应对横向的地震效应,在两塔之间设计了剪切型金属消能器。该消能器的剪切屈服强度是全球最高的,其最大剪切屈服强度达到了 8140 吨。面对这一难题,该项目多次邀请国内外相关的著名专家,多次邀请国内外相关的著名学者。通过无数次的技术研讨,通过无数次的方案论证,通过无数次的适用性分析。最终研发出了一种消能减震 BRB 金属消能器,这种消能减震器适用于高地震烈度区。并且成功将其运用于工程实际。
双幅主梁是分离的,而双幅桥塔在横向是联成整体的,这种四索面斜拉桥,能够有效增加结构的抗弯刚度和抗扭刚度,也提高了结构的横向抗风性能和抗震性能。BRB 杆件进行交叉布置,其形状如同“线梭子”,显得轻盈、空透,立体感十分突出,并且与全桥的设计景观相互呼应,实现了完美结合。
高地震烈度区新型桥塔及塔肢联系体系
桑园子黄河大桥处于 8 度以上高地震烈度区,且桥面较高,桥址处有明显的峡谷风效应。建设者们为提升桥塔体系的抗震、抗风效能,成功攻克了结构受力和景观需求这两个相互矛盾的对立因素。他们采用了分离式双钻石四索面的“双子星”型桥塔形式,这种桥塔结构轻盈,线型流畅。钻石型桥塔的斜拉索与主梁构成了稳定的三角受力体系。这个体系使得梁体能够获得较高的扭转自振频率,从而提高其临界颤振风速。同时,该体系还使梁体具有较大的横向刚度,这有利于抗风和抗震。
塔肢横向联系采用了交叉的钢管混凝土斜撑,在空间上形成了“结”的造型以及“线梭子”的景观寓意,将蚕桑文化和丝绸文化融入到结构设计之中,从而清晰地体现了大桥的地域文化。并且,从受力方面来看,塔柱的横向计算长度被大大减小,桥塔的稳定性得以增加。刚柔相济的钢混组合桥塔,实现了力学与美学的完美融合。
钢桁—UHPC轻型组合梁新型结构体系
钢桁—UHPC轻型组合梁。
大桥左幅的第三跨要跨越天险文物保护区,其最小跨度为 70 米。由于受到主桥的限制,只能将其设计成单跨简支结构。为了达到降低桥面板重量的目的,从而减小钢主桁以及杆件的截面尺寸,对一种超高性能混凝土(UHPC)材料以及 UHPC 华夫型桥面板进行了研究和开发。
钢桁—UHPC 轻型组合梁与传统钢—混凝土组合梁或组合桁架结构相比,其力学性能更为优良,跨越能力更为强大,结构自重更为轻盈,装配化施工程度更高。这种新的结构体系在我省是首次被使用,为我省以及全国的推广应用奠定了一定的理论基础和实践基础。
极端气候环境下全桥免涂装耐候钢桥梁
建设者们为了提升桥梁钢结构的耐久性与环保性,同时降低运营养护成本,便及时展开了针对极端气候环境下耐候钢腐蚀行为及适应性的研究。历经长时间的材料实验以及技术攻关,研究成果已被成功应用于桑园子黄河大桥的全部钢结构。免涂装耐候钢桥和传统涂装钢桥不一样。耐候钢在服役过程中能产生致密稳定的锈层,它凭借“以锈防锈”的方式,阻止了钢材锈蚀的持续发展,从而达到了长期防腐的目的。
桑园子黄河大桥的全桥钢结构使用的是免涂装耐候钢。这种情况在我省是首次应用。耐候钢桥凭借其显著的技术经济优势,会在桑园子黄河大桥的建设过程中带来明显的经济和社会效益。
红色线梭使结构稳固,塔间的重器能消除震波。大跨度的桁梁跨越天险,钢铁般的琴弦奏响凯歌。桑园子黄河大桥的建设者们会继续依照甘肃省公路交通建设集团有限公司的统一安排,齐心协力,凝聚力量,奋发向前兰州钢结构防腐公司,坚定地朝着建设“智慧桥梁”的目标迈进,精心地朝着创建“品质工程”的方向雕琢,用心地朝着争创“鲁班工程”的方向注入灵魂。
桑园子黄河大桥建成了。这对兰州路网结构的进一步完善有着重要意义。对促进周边城市的交通联系和经济往来很重要。能改善区域的交通条件和投资环境。对加快榆中生态创新城建设也具有重要意义。