北京中科专家 http://www.jk100f.com/baidianfengzixun/yaowuzhiliao/43872.html雅西高速公路是国家高速公路网北京至昆明高速公路中的一部分，年4月开工，年4月通车，历时5年。曾被媒体称为“云端上的高速”和“逆天工程”。雅西高速公路起于雅安，途经荥经、汉源、石棉、冕宁等县，全长公里。其中，桥梁总长91公里。雅西高速翻越了两座大山——泥巴山和拖乌山，经过3大水系和4个气候区。它处在从四川盆地向青藏高原的过渡地带，因此具有地形变化剧烈、短距离大高差的特点。深切峡谷多，地壳活动频繁，导致地质灾害频发。在总长91公里的桥梁中，共有7种类型。其中，简支梁占到90%以上；大跨度预应力连续刚构5座，最大跨径m，最高桥墩.5m；大跨度的T构2座；高低塔斜拉桥1座；矮塔斜拉桥1座；钢管混凝土连续桁架梁桥1座（长m，最大墩高m，地震基本烈度接近Ⅸ度）。因此，雅西高速路上的桥梁特点可以归纳为——“三多”：桥梁数量多、类型多、大跨度桥梁多；“两高”：地震烈度高、桥墩高；“三难”：材料运输难、施工难、抗震技术难。抗震需技术创新在选择桥位时，始终把桥梁的防灾减灾摆在第一位。对于大型不良地质体，尽可能“躲”。对于桥梁的抗震设计，坚持概念设计优先，始终贯彻基于性能设计的指导思想，采用了基于有限位移的“梁式桥抗震新方法”。汶川地震发生后，我们对雅西高速上桥梁的抗震技术进行了全面的梳理和改进，形成了整套的桥梁抗震体系。针对高烈度地震区的桥梁，我们从两个方面入手：一是从结构方面，尽可能选择轻型、传力明确、整体性好、施工便利的结构。第二从材料方面，选择高强材料，能达到轻型化的目标。选择高延性材料，可以改善抗震性能。因此，针对高墩大跨连续刚构，如果采用传统的混凝土墩身，由于自重非常大，导致下部结构工程规模大，而抗震性能又差，需要我们创新结构。因此，我们开发了一种钢管混凝土组合高墩。它的基本思路是框架剪力墙的思想，利用钢管混凝土的高强作为承压柱减小截面尺寸，减轻自重，减小地震响应；同时利用钢管混凝土高延性，提高抗震能力。若仅是框架结构，桥梁的水平刚度太小，水平变位将会很大，无法满足正常使用的要求，在强震下的水平变位也将难以容忍，因此将四根钢管混凝土柱外包混凝土形成矩形箱。设计时考虑外包混凝土仅提供刚度，不考虑其强度贡献，在高烈度地震下允许开裂、损伤。在这种情况下，柱子越强越好，因此钢管内用C80自密实混凝土，而外包混凝土采用C30。采用这种结构后，自重减轻了28%，抗震安全系数提高了%以上。目前从使用情况来看，效果非常好。特殊桥位特殊设计干海子大桥处在小半径S形曲线上，这条路最小半径m就处在这座桥上，而桥墩高达m，位于Ⅸ度地震区。从桥梁结构来说，处在小半径S形平面曲线上时，只能用小跨径。如果用传统的混凝土结构，会导致桥梁的下部结构规模大，不仅不经济，而且抗震性能也差。因此，我们开发了梁体和桥墩均采用钢管混凝土的桁架结构。与传统T梁相比，节省了三分之二的混凝土使用量，14万方只要用5万方就够了。而钢材还节省了20%，经济优势明显，环保效益非常显著。值得一提的是，这里面有几个关键技术：一般钢管混凝土是用在拱或者柱子等受压构件上，但是这座桥用于梁体。这种桁架梁，受拉钢管内要不要灌混凝土？节点的疲劳强度怎么样？整体的力学行为如何？都需要我们一一回答，我们为此开展了大量的研究，得到了一个结论，就是受拉钢管内灌混凝土比不灌好，主要对节点的疲劳性能起到巨大的改善作用，疲劳强度能提高80%以上。这座桥的桥墩高低差异大，最高的墩有m，矮的只有几米，该如何来分联？我们提出了基于抗震性能最优的分联方式，将整座桥分成长短不一的三联，目标是在地震条件下，每个墩子都能同时参与作用，且同时达到一种破坏方式。因此，有的联长只有m，最长的却超过m。桥墩和梁的连接方式也不一样，有固接，有铰接，有滑动。因此，开发了有限位移的阻尼支座，力求在地震作用下桥墩同时达到破坏状态。另外，在这个小半径的S形曲线上梁体怎么安装施工？这个也非常困难，一是采用小型分离的工地工厂，克服了场地狭小的问题；第二把长联变短段，逐段拖拉就位，再连接成整联的方式，解决了小半径复杂曲线连续桁架梁的安装难题。但是从施工情况看，这座桥仍有些不足的地方。一是由于处在曲线上，三角形桁架的腹杆长度变化多，加工放样工作量大，影响工效；另外混凝土桥面板的底模板安装拆卸困难。我们后来做了改进，把三角形的桁架变成平面桁架，把混凝土桥面板改为带底钢板的钢混组合桥面板，省去了额外的模板，桥墩采用钢管混凝土，这样可以达到一个目标，一座现场不需要模板施工的桥梁。这个技术现在正在汶川到马尔康高速公路上采用，施工起来更加便利，更易保证质量，施工速度也快。新材料的开发应用材料的进步是桥梁技术进步的关键要素之一，能够改善桥梁的耐久性，还能节省投资。对于使用量巨大、司空见惯的混凝土，我们以雅西高速公路工程为依托，通过系统研究，形成了高强度、高流态、高耐久性、体积变化小的高性能混凝土的制备技术。根据使用部位、使用环境、施工方式等所需的性能目标来配相应的混凝土，形成了地方规范《高性能混凝土制备技术指南》。如：检查发现，许多桥梁的桥面破坏主要是下层水泥混凝土桥面铺装的破坏，往往这一层大家不太重视。因此，我们对整个桥面铺装技术进行了系统的研究，从材料的配比，到施工、养护，形成了整套的工艺。实践证明，效果非常好。通过大量的现场应用来看，从未发现裂缝。现在已使用几年，检查也没有发生任何病害。因此，形成了一个地方规范《水泥混凝土桥面铺装技术指南》。山区公路桥梁设计中需要考虑的因素很多，我们必须坚守因地制宜的原则，实现“安全、经济、耐久、和谐、便利”的桥梁设计目标。我们必须从施工的角度来反思设计，从而对桥梁的设计做出更多的改进。“理想很美好，现实很骨感”。我个人认为，山区公路桥梁需要研究的东西还有很多，特别是快速化施工的问题。近年来，我院以山区桥梁所面临的施工技术、工程耐久、养护便利和造价经济等方面的问题为导向，进行了一些设计改进和探索。我的总体感觉是，对于桥梁而言，适宜的就是先进的，先进的一定是适宜的。本文刊载/《桥梁》杂志年第1期总第69期作者/庄卫林作者原系四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院总工程师现系西南交通大学教授
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