全国市政工程行业科技成果展示--西安市东风路灞河桥工程
“西安市东风路灞河桥工程”设计项目由西安市市政工程设计研究院有限公司承担。该项目设计研究成果获2014年度“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖,其成果可供同类半中承式系杆拱桥工程项目的设计与施工借鉴参考。
项目设计技术特点
“西安市东风路灞河桥工程”项目作为西安国际港务区的地标性建筑,其桥面宽度居国内同类桥梁之首,是国内首个采用新型减隔震支撑体系的半中承式系杆拱桥。
西安市东风路灞河桥实景
该工程设计具有如下技术特点。
1)中承式梁拱组合体系具有景观效果突出的优点。其双拱形状恰如大鹏展翅,横向四榀拱肋形式的桥面结构开阔、外形美观,受力平衡、协调,承担水平推力的纵向预应力索从设置在桥面系内的系杆中通过。
2)分离式减隔震体系的运用。该桥中墩采用铅芯隔震橡胶支座与盆式橡胶支座组成的分离式减隔震支撑体系,使桥梁的一阶固有周期延长,避开地震时地面运动输入桥梁的卓越周期,从而使桥梁结构所承受的地震作用程度降低。
3) 桥梁桩基础采用桩底桩侧联合后压浆新技术,桩底桩侧压注混凝土可以大大提高桩底及桩侧地基土的密实性,从而缩短了桩长,降低了工程造价,缩短了施工工期。
4)采用自密实微膨胀混凝土新材料,解决了拱肋填充混凝土密实性问题,极大地方便了施工,保证工程质量。
西安市东风路灞河桥减隔震系统示意图
5)周密的施工监控以及后期检测装置的设计,确保施工质量以及后期运营安全。该工程设计主要采取了以下措施来解决施工及后期运营中的安全问题。
(1)主桥主拱圈、系梁、横梁、吊杆等各部在施工各阶段及运营过程中应力及变形的监控。
(2)日照温差作用下的拱肋、系梁线形、应力及吊杆索力安全监控。
(3)磁通量传感器的设置,为桥梁施工监控以及后期运营维护提供了准确的数据保障。
铅芯隔震橡胶支座
关键技术及创新点
该工程设计项目的关键技术和创新点如下。
1)结构设计创新。
(1)东风路灞河桥桥宽53.5 m,采用两跨半中承式拱桥结构,为目前国内系杆拱桥中最宽的异型拱桥,技术先进。
(2) 吊杆采用钢绞线整束挤压拉索体系,防腐能力强。其中12 个吊杆中预埋了先进的磁通量传感器,可以随时监控吊杆拉力。目前该桥已运营了3年多,期间进行了多次吊杆内力检测,吊杆内力均位于安全可控范围。
(3) 该桥在国内乃至世界范围内首次在主桥中墩采用了铅芯隔震橡胶支座与盆式橡胶支座组成的分离式减隔震支撑体系。其技术原理是在上部结构与下部结构之间设置隔震层,使桥梁的一阶固有周期延长,避开地震时地面运动输入桥梁的卓越周期,从而使桥梁结构所承受的地震作用程度降低。同时采用盆式橡胶支座解决了没有超大吨位(2500 t以上)铅芯隔震支座的技术难题。采用该种分离式减隔震支撑体系后,铅芯橡胶支座主要作用为:承担部分竖向力,地震时提供恢复力、抵抗运行中微动、滞回耗能;盆式橡胶支座主要作用为:承担部分竖向力,摩擦耗能。
(4)主桥6号、8号墩处设置粘滞阻尼器。粘滞阻尼器具有饱满的滞回曲线,能耗散大量输入结构内部的振动能量。通过加设阻尼器,可减小地震作用对主梁和墩台可能造成的破坏作用。
(5)在引桥侧1号、6号、8号、12号桥墩处设防落梁系统。桥梁上部结构的落梁是地震导致的主要灾害,如果作用在结构上的地震力使上下部相对位移较大,则上部结构很容易从支承上脱落。防落梁系统是一种新型的减、抗震设计和加固方法,其主要功能是阻止梁从支承上脱落。
盆式橡胶支座
2)造型设计创新。
东风路灞河桥为集功能、景观于一体的标志性建筑。大桥主拱肋横跨灞河上两跨拱桥犹如平静河面上展翅腾飞的苍鹭,寓意港务区未来兴旺发达的发展远景。
3)节能环保设计。
(1)该桥设计中,将原旧桥结构拆除后废弃混凝土经过破碎、清洗、分级并按一定比例相互配合后得到的骨料,作为河堤圬工挡墙砌块再生骨料使用,将拆除的建筑垃圾再生成了新的建材产品,使建筑垃圾得到了再生循环利用,实现了绿色环保施工。
(2)该桥设计采用了桩端后压浆灌注桩技术,以减短桩长,降低了工程造价。
引桥阻尼器
经济与社会效益
秦汉大道是为西安市打造北部新城而规划的一条连接临潼与咸阳的旅游干道,连接咸阳、西安沣渭新区、西安经济技术开发区、浐灞生态区、国际港务区及临潼区。秦汉大道在浐灞生态区与国际港务区之间的路段为东风路,东风路灞河桥是该道路上的咽喉工程。该桥的连通,减少了东西向交通绕行三环路车辆,缓解了城北的交通压力,改善了城市交通的通行能力。
东风路灞河桥主拱肋苍鹭造型,生动优美,美观大方,与周围环境协调统一,对人们的视觉感官产生强烈的冲击,使人感觉桥梁结构不再生冷呆板,彰显了桥梁独特的景观效果,已成为西安市的地标性建筑,对提升城市整体景观品位意义重大。
该项目应用了旧桥拆除废弃混凝土回收再生利用、桩端后压浆灌注桩等节能环保施工技术,在充分体现绿色施工、节能环保理念的同时,也实现了良好的经济效益。
(西安市政设计研究院有限公司 供稿)
注:本文刊载于《市政技术》2016年第5期,第4、5页。