对话“川藏第一桥”设计主审人：揭秘千米长龙何以飞越大渡河屹立不倒？｜大国工程我来建

对话“川藏第一桥”设计主审人：揭秘千米长龙何以飞越大渡河屹立不倒？｜大国工程我来建

　　自学缝纫晒图,缝纫裤拉链,职业缝纫在四川盆地至青藏高原爬升段，在大渡河深切峡谷巍然屹立着一座超大跨度悬索桥——雅康高速公路泸定大渡河大桥。这是一座建在高地震烈度区、复杂风场环境下的超大跨度悬索桥，创新攻克了多项世界级技术难题，被誉为“川藏第一桥”。近期，泸定大渡河大桥以照片的形式登上“奋进新时代”主题成就展，再度引发关注。

　　泸定大渡河大桥为主跨1100米、全长1411米的悬索桥，位于四川省泸定县泸桥镇咱里村，是雅康高速公路的控制性工程。“泸定县是川藏南线走廊的重要节点，泸定大渡河大桥是四川盆地进入青藏高原的第一座千米级桥梁。”作为该项目设计的主审人，四川省公路规划勘察设计研究院有限公司副总经理蒋劲松告诉记者，设计采用了大跨桥梁跨越大渡河河谷，避免了路线的起伏攀升，并使得雅安到康定的总里程最短，实现通行效率最大化。

　　“在这里建桥绝非易事，面临极其复杂的地形、地质、气候条件的巨大挑战。”蒋劲松介绍，桥梁设计需要面对地震烈度高、地形地质复杂、风场环境复杂、桥隧相互干扰、施工风险高等因素带来的巨大挑战，最终，在各单位的支持下，他们进行了一系列技术攻关并成功解决了这些难题。

　　泸定大渡河大桥于2011年6月启动初步设计，2014年4月获得初步设计批复，2015年7月获得施工图设计批复，2015年9月开工建设。历时7年，大桥于2018年12月31日正式建成通车。

　　“初步设计、施工图设计前后花了四年多的时间。”蒋劲松说，在方案研究阶段，设计团队从泸定县城沿大渡河上下30公里，踏勘了约100平方公里的范围，大规模开展桥位比选工作，共计拟定了10个大渡河桥位方案开展研究。经过反复的地质调查、比选研究，最终确定了现在这个1100米悬索桥的桥位，即采用咱里高桥位。

　　比选内容则主要包括了路线运营安全、工程规模、工程造价、桥梁防灾减灾、与其他道路互通互联等。“其中就要做很多方面的工作，包括地质调查等。”蒋劲松回忆，当时在勘察咱里桥位时，设计团队如果要抵达地勘点位就要翻过五里沟到桥位中间的一座山。“为了摸清桥位处锚碇、索塔位置的地质情况，大家就要爬山。一开始还有小路，后来没有路了，我们就自己找路，路陡的地方就抓着山上的灌木接力往上爬，有的同事脚受伤了也没有停下脚步”。

　　不止如此，设计需要首先解决地质问题，需要开展大范围的地调地勘工作。“具体到工点地质，就需要去做钻探，就需要使用到钻机。”蒋劲松说，当时因为没有路，地勘工作人员就只能肩挑手扛将钻机运到对应点位上，他们将几吨重的钻机拆分开运上去。最终依靠这样的方式完成了3560米的钻孔，相当于主桥桥长的三倍多，为桥位论证提供了扎实的基础数据。

　　泸定县位于地震活动区域，根据地震安全性评价报告，工程场地的地震基本烈度为Ⅷ度，设计采用的地表50年超越概率2%的地震动峰值加速度为0.49g，为我国千米级大跨桥梁中地震动参数最高者。

　　在高地震烈度区，桥塔如果采用钢筋混凝土横梁，它的抗剪能力无法满足要求；如果采用钢横梁，连接构造复杂，塔梁节点抗弯也不满足要求。于是，设计团队通过多次试验、探索，选择采用波形钢腹板与预应力混凝土顶底板的钢混组合结构，大大减小了索塔及横梁的横向地震力。

　　除了塔上的组合横梁提升索塔自身的抗震能力，能不能让主梁再帮点忙分担点儿地震力？“我们研发了耗能型中央扣，它是由防屈曲钢支撑作为中央扣主体构件，通过与主梁巧妙的铰接设计，既能耗散地震能量，又能避免地震力导致主梁破坏。”蒋劲松介绍。

　　中央扣应用在悬索桥中已经有很多年，但之前只有刚性中央扣和柔性中央扣两种形式。蒋劲松介绍：“这次研发的耗能型中央扣是我们的首创，主要是为了解决抗震问题。在小地震作用下，它就相当于刚性中央扣；但是在遇到大地震时，它就变成了一个保险丝，保险丝先坏掉，而其他桥梁结构不被破坏。同时，整个主梁的位移响应也会降低，解决了纵向抗震的问题”。

　　波形钢腹板组合横梁和耗能型中央扣两大关键技术的研发，与传统悬索桥体系相比，索塔纵向地震动响应降低20%，横向地震动响应降低25%，梁体纵向位移减小70%，科学地解决了高烈度地震区大跨度悬索桥抗震需求的技术难题，推动了大跨悬索桥抗震技术的进步，实现了钢筋混凝土索塔在高烈度地震区的应用，保障了大桥在强震作用下的安全性。

　　大渡河峡谷气象多变、风场紊乱，瞬时风速能达到32.6m/s，相当于12级台风风速。加之受局部地形地貌的影响，其大风特性和常规平原地区有显著区别，强来流风常伴随大风攻角出现。蒋劲松介绍：“从2012年开始，我们就利用了现场实测、风洞试验、数值模拟三大手段，开展了抗风专项研究”。

　　那设计的基准风速究竟该取多少？蒋劲松说：“除了在现场设置测风塔之外，还开展多点位同步测量，得到了初步数据。还开展了地形模型风洞试验，就是把桥位附近的地形做成模型放进风洞里试验，测量桥位所在位置风速有多大”。

　　设计基准风速确定之后还要解决抗风问题。蒋劲松介绍，抗风需要解决两个方面问题，首先是结构抗风，也就是在风场作用下，桥梁自身的安全问题。为了解决桥梁抗颤振问题，他们试验了很多措施，比如目前桥上应用的上下稳定板、封闭中央开槽等设计，但这些都不是一开始就知道是否可行，而是通过一次次试验，不断测试得出的结论。

　　其次就是行车防风，“行车时车辆从隧道里开到桥上，隧道里是没有横向风的，车辆开得很平稳，但是一走到桥上，如果有大风吹来，就会影响驾驶安全”。蒋劲松介绍，基于此，桥上设计了一些风障，改善横向风对车辆行驶的影响。但如果把行车防风做到极致又会和结构抗风产生冲突，因此就需要选取一个平衡点，既满足结构抗风，又满足行车防风。

　　蒋劲松：泸定大渡河大桥在雅安岸采用隧道锚，与泸定隧道相接，隧道锚与公路隧道空间位置存在冲突。这需尽量压缩公路隧道左右线的间距，甚至不得不采用连拱隧道等特殊形式，致使隧道施工难度大、风险高；同时悬索桥主缆还需要向外偏转，使得塔顶主索鞍必须横向平弯，增大制造复杂程度，对索塔也会产生不利的横向力。

　　蒋劲松：我们在设计总体布局时首次采用2个转向相反的平曲线将泸定隧道按分离式隧道接大桥分离式引桥，大桥隧道锚设置于左右线分离式隧道之间，加大了隧道锚与隧道之间的净距，将公路隧道与锚碇间的近接体系受力相互影响降至最低。这使主缆和隧道锚的布置完全不受相连公路隧道的影响，为山区桥隧相连的悬索桥总体布置提供了一条崭新思路。同时，横通道可作为隧道锚施工期的运输通道，利用先期完工的泸定公路隧道作为施工场地，不受风雨影响，极大地方便了施工，节约了工期，受到施工单位的欢迎。

　　封面新闻记者：您从事桥梁设计工作30多年，你认为泸定大渡河大桥特别之处是什么？

　　蒋劲松：建设过程非常的顺利，这个是我最大的感受。因为我们设计完成后还要做后期服务，所谓后期服务就是协调解决施工期出现的技术问题，以帮助这个项目顺利建成。然而这座桥在后期服务过程中非常顺利，没有出现任何较大的技术问题就修建完成了，所以这个就是我们作为从业人员心里面最欣慰的一点。而针对技术创新方面，每座桥特别是针对这种大型工程我们都会开展很多研究，都可能会产生一些创新成果，这个是自豪的一个方面，但是我觉得对我的感受来说就是施工单位也是非常给力，整个后期服务非常顺利。

　　蒋劲松：泸定大渡河大桥从2015年9月修建，到2018年12月31日通车。其间建设者克服了种种困难，优质、高效地完成建设，为新川藏路交上一份满意答卷。大桥建设的意义，我觉得有4个方面。一是雅康高速公路是辐射带动涉藏地区的经济大动脉，这对完善国家高速公路网，改善民族地区交通条件等均具有重要意义；二是展现了四川交通人的责任担当，不断地刻苦钻研、勇于创新，不断推进从“蜀道难”到“蜀道通”再到“蜀道畅”；三是取得的一系列技术创新成果，促进了桥梁专业本身的技术进步，也对后续川藏高速公路、川藏铁路建设提供了坚实技术储备；四是大渡河大桥获得了各种奖项，证明我们可以建设超级工程，我们能够建好超级工程，也说明了中国正逐渐从“桥梁大国”走向“桥梁强国”。