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傲立潮头勇创新 南沙大桥展雄姿

——南沙大桥开启悬索桥新里程

2019-04-02 16:40:09 来源:中国交通新闻网 作者:陈占力

4月2日,南沙大桥(虎门二桥项目)正式通车了!自此,珠江口自虎门大桥、港珠澳大桥之后,又增添一条东西向跨江通道。大桥的建成通车对于缓解虎门大桥交通压力,保证珠江两岸交通安全,促成粤港澳大湾区的“1小时经济圈”具有重要意义。而这座大桥正是由中交公路规划设计院有限公司(简称“公规院”)主持设计。

南沙大桥夜景。

十年一剑磨精品

南沙大桥飞架珠江两岸,连接广州与东莞。大桥包括大沙水道桥、坭洲水道桥两座超千米跨江悬索桥。其中,坭洲水道桥主跨1688米,是世界第一大钢箱梁悬索桥。

两座如此规模的悬索桥同时建设,这在世界上也是首次。面对这样的挑战,承担设计工作的公规院非但没有退却,还显得信心十足。

2008年,公规院牵头承担南沙大桥工程可行性研究,两年后,公规院牵头开展大桥的勘察设计。2013年,南沙大桥正式开工建设。2019年4月2日,南沙大桥宣告建成通车。而此时,恰逢“粤港澳大湾区规划纲要”颁布之年,这无疑为粤港澳大湾区的建设规划注入了一剂强心针。

十年如一日,公规院南沙大桥团队以“敢于担当、甘于奉献、勇于创新、善于合作”的精神,攻坚克难、超越自我,一心只为做出珠江口又一标志性工程!

千方百计选最优

珠三角经济发达,工程建设控制因素众多。如果说行兵打仗粮草为先,那么同样,大桥的前期研究最重要内容就是桥位方案的选取。

面对这一重任,南沙大桥设计负责人、公规院业务总监吴明远带领项目团队以“不遗漏任何一个有价值的方案”为原则,对3个大的路线走廊、几十个桥位方案开展了深入细致的比选。

那段时间,团队的工程师们集中智慧、逐个击破,从路网衔接、通航影响、水利影响、环境影响、工程风险和造价等多方面进行综合比较,最终提出了中线桥位方案。

值得骄傲的是,该方案在接下来3年的设计过程中,未进行一丝一毫的调整,这在大桥的设计过程中是非常难得的。这也证明了设计团队当初做了大量细致可靠的研究比选工作,制定出了最合理可行的桥位方案。

对此,公规院董事长裴岷山说:“恪守工于创新、规以致远的企业精神,设计团队对项目全面的研究和对控制性建设条件的精准把握,为南沙大桥设计工作的顺利推进起到了关键的作用。”

桥位确定后,随之面临的另一重要内容是桥跨及桥型的选择。决定桥跨布置的因素是周边港口码头的通航安全。既要保证区域通航安全,又要控制桥梁规模,这本就是一对矛盾体,沟通难度可想而知。公规院设计团队与业主一道和相关方开展了密集、深入的沟通和谈判。经过艰难谈判,各方终就桥梁基础的位置达成一致,并将基础坐标精确到米!

两项总体方案的明确,为后续的桥梁结构方案研究铺平了道路。

鸟瞰南沙大桥雄姿

自主技术引潮流

主缆钢丝强度是悬索桥跨越能力的关键因素。南沙大桥设计团队在调研国内外钢丝研发及应用的基础上,大胆提出了开展1960兆帕级高强度钢丝主缆索股技术研究的建议。该建议一经提出立刻得到了国内数家钢材企业的响应。通过三年的探索与攻关,无数次尝试与试验,技术难题被一步步攻破,国内所研发的钢丝强度从现有的1770兆帕跳过了1860兆帕,提升两个等级上升至1960兆帕。此外,公规院设计团队还率先完成了缆索系统设计和技术指标制定,打破了日本等国家对该等级钢丝生产技术的垄断。

2018年11月26日,1960兆帕级高强度钢丝主缆索股技术研究获得中国公路学会科学技术奖特等奖,达到了同行业世界领先水平,推进了国内桥梁缆索技术水平的跨越式凯旋门娱乐手机版网址。

 

南沙大桥1960兆帕钢丝主缆

勇于创新破常规

抗风稳定性,一直是大跨度悬索桥的关键技术问题之一。整体式钢箱梁具有节约钢材、便于养护的优点。但是,在此之前,因抗风稳定性原因,业界普遍认为整体式钢箱梁在台风频发区的适用跨度范围在1600米以内。

考虑到南沙大桥属于八车道超宽桥梁这一有利抗风的因素,公规院设计团队一举打破思维定式,提出了在台风多发的珠江口采用1688米主跨整体式钢箱梁的设想,并通过检修道外侧设置导流板以提高桥梁抗风稳定性。风洞试验证明,南沙大桥采用设置导流板后的钢箱梁,抗风稳定性大大提高,不仅可以满足颤振稳定性,还可以有效控制涡振的产生。

吴明远信心满满地介绍:“整体式钢箱梁的适用范围不仅可以突破1600米,还可以达到2000米以上更大跨径。”

南沙大桥为整体钢箱梁悬索桥的凯旋门娱乐手机版网址实现了巨大的突破。目前,项目团队正在研究将整体式钢箱梁应用于2100米主跨悬索桥。

南沙大桥带导流板的整体式钢箱梁

多方合力消顽疾

锚固系统的耐久性问题,一直是困扰悬索桥设计的顽疾。早期美国、日本建成的悬索桥,多采用钢框架锚固系统,该系统用钢量大、腐蚀后不易更换。近期建设的悬索桥,锚固系统虽有所改进,但仍然存在耐久性难以保证和更换复杂的问题。吴明远带领设计团队下定决心要在该领域取得突破。

多股成品索锚固系统

这时,单股成品索方案在研究过程中被提了出来。这一方案具有很好的耐久性。但是,由于成品索型号过大,其锚固性能和更换性能面临诸多质疑。

就在大家认为这一问题难以逾越时,设计副负责人、公规院大桥二部经理梅刚创新性提出了将单股转化为多股的设想。通过与OVM(欧维姆)联合攻关,该系统在经过多重试验后,被认为是一项安全、耐久、可便捷更换的新型锚固系统方案,得到了业内专家的一致认可。该方案除在南沙大桥成功应用外,还在深中通道等多个项目中采用。

依托南沙大桥的建设,公规院还开展了一系列创新研究,先后推出了智能集成主动式防腐体系;清洁环保、稳定安全的检查车系统;合理的结构体系及关键装置研发;考虑协同工作机理的复合地连墙锚碇基础技术。丰硕的创新成果推动了悬索桥的科技进步。

22年前,国内第一座大跨径悬索桥、公规院自主设计的虎门大桥建成通车,气势如虹的虎门大桥在珠江口见证了中国改革开放的伟大进程!

22年后的今天,公规院再次负责设计的南沙大桥建成通车,作为实现粤港澳大湾区“1小时经济圈”的重要一环,雄伟挺立的南沙大桥站在历史的新起点上,将见证我们民族复兴之路征程中的下一个辉煌。

一地坐标,两座大桥。任凭时空变换,公规使命不变。两座大桥见证了公规院两代工程师满腔的热血、不竭的灵感、创新的激情、拼搏的脚步。公规院的青年一代,正踏着前辈的足迹,不断将大跨径悬索桥推向一个崭新的高度,书写属于新时代的奋斗答卷。

1997建成通车的虎门大桥  

2019年4月2日通车的南沙大桥

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