超高墩案例調(diào)查，設(shè)計(jì)與計(jì)算分析探討

如今這橋墩啊是越修越高，百把米高的橋墩都不好意義叫高墩了！本帖粗略整理了一下國(guó)內(nèi)外一些高墩的資料，希望大家也來(lái)補(bǔ)充。主要就這種超高墩的設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、施工等環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討，比如抗風(fēng)、比如非線(xiàn)性、比如穩(wěn)定……發(fā)表技術(shù)觀點(diǎn)哈

世界最高橋墩: {4 J% ?. @2 P
坐落在法國(guó)南部塔恩河谷的米約大橋，它是目前世界上第二高的大橋，橋面與地面最底處垂直距離達(dá)270m。米約大橋因坐落在法國(guó)西南的米約市而得名，它是斜拉索式的長(zhǎng)橋。盡管全長(zhǎng)達(dá)2.46km公里，但只用7個(gè)橋墩支撐，其中2、3號(hào)橋墩分別高達(dá)245m和220m，是世界上最高的兩個(gè)橋墩。如果算上橋墩上方用于支撐斜拉索的橋塔，最高的橋墩達(dá)到343m，超過(guò)埃菲爾鐵塔23m。

國(guó)內(nèi)超高橋墩不完全統(tǒng)計(jì) 細(xì)數(shù)那些曾經(jīng)的亞洲第一高墩
1)陜西洛河特大橋——主墩143.5m( {5 n3 S% ~3 g- l; @
2006年8月9日，被譽(yù)為“亞洲第一高墩大橋”――黃陵至延安高速公路上的洛河特大橋在陜西省洛川縣建成，該橋與黃陵至延安高速公路一起在06年9月底正式通車(chē)。洛河特大橋全長(zhǎng)1056米，主墩高達(dá)143.5米,橋面高152米,最大跨度160米，工程投資為1.1億元。

2）晉濟(jì)高速公路仙神河大橋——墩身高達(dá)150.07m

2008年底建成通車(chē)的仙神河大橋墩身高達(dá)150.07m，比被譽(yù)為“亞洲第一高墩”的陜西黃延高速公路洛河特大橋主墩還高出6.57m。  　　
二廣高速公路晉城至濟(jì)源段的控制性工程，位于山西省晉城市澤州縣山河鎮(zhèn)境內(nèi)。仙神河大橋?qū)贂x濟(jì)高速公路第十五標(biāo)段，由湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司承建。仙神河大橋與別處的不同之處在于，它兩側(cè)均是400多米高的直壁陡崖，谷底只有30多米寬，大橋從谷底起墩，垂直聳起，至152米高度，再如人之雙臂，向兩側(cè)延伸，直至兩邊絕壁。6 T/ F. q0 s8 a( b* a! h  h. a
     仙神河大橋有南北兩個(gè)橋臺(tái)，一個(gè)在南側(cè)隧道進(jìn)口的洞口位置，另一個(gè)在北側(cè)隧道出口處的山崖上。大橋橋長(zhǎng)估計(jì)314米，因兩側(cè)峽谷均為絕壁，無(wú)法進(jìn)行精確測(cè)量。大橋獨(dú)墩橫截面呈正8邊形，152米獨(dú)墩到達(dá)橋面以后，還有一個(gè)繼續(xù)延伸的矮塔，塔高49米。塔頂兩側(cè)將垂下26對(duì)粗大的纜索，呈扇形斜拉橋面，如鳳凰展翅，十分美觀。據(jù)大橋設(shè)計(jì)者介紹，在同類(lèi)橋型比較中，仙神河大橋位居全國(guó)第一、世界第二，塔高位居全國(guó)第二，這樣“中流砥柱”般的巨大獨(dú)橋墩在亞洲是首屈一指的。
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3）雅西高速臘八斤特大橋——橋墩高度182.5m，亞洲第一

雅西高速2012年全線(xiàn)通車(chē)，墩高達(dá)到182.5米的臘八斤特大橋10號(hào)橋墩目前是亞洲第一高墩。  
臘八斤特大橋是四川雅（安）至西（昌）高速公路跨越臘八斤溝的一座特大橋，是雅瀘高速公路控制性工程；臘八斤溝特大橋位于滎經(jīng)縣境內(nèi)，主橋跨徑組合為：105+2×200+105m，橋長(zhǎng)1140多米，單墩跨度最大200米，其主跨為變截面連續(xù)剛構(gòu)，采用分幅設(shè)置。其10號(hào)墩有“亞洲第一高墩”稱(chēng)號(hào)。9 Z$ @* B- O1 F; S9 [* Q9 o
臘八斤特大橋，橋高230m，主墩高182.5m，整個(gè)設(shè)計(jì)施工過(guò)程充分體現(xiàn)了“資源節(jié)約、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展”的原則，匯集了大量新技術(shù)、新工藝，其中鋼管混凝土組合高墩設(shè)計(jì)技術(shù)、“鋼管疊合柱”工藝以及C80混凝土自密實(shí)灌注工藝，在我國(guó)橋梁建設(shè)史上均尚屬首次。臘八斤特大橋位于滎經(jīng)縣境內(nèi)的山區(qū)地帶，地形陡峭，巖層硬度低。/ I  }; W5 v: s  F" M
    10號(hào)橋墩總重量2萬(wàn)多噸重，采用的﹃鋼管混凝土組合柱﹄結(jié)構(gòu)，在我國(guó)橋梁建設(shè)上是第一次
  2009.12.20日，正在建設(shè)的雅（安）西（昌）高速公路迎來(lái)了歷史性的時(shí)刻——位于雅安境內(nèi)的臘八斤特大橋10號(hào)橋墩成功封頂。雅西高速公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，墩高達(dá)到182.5米的10號(hào)橋墩目前是亞洲第一高墩。
    臘八斤大橋位于滎經(jīng)縣石滓鄉(xiāng)臘八斤溝。昨日下午2點(diǎn)，記者抵達(dá)溝底，整座大橋的16根橋墩巍峨地聳立在山間，而其中的10號(hào)橋墩特別威武。工人們都說(shuō)，如果霧大一點(diǎn)，從下往上看，看不到橋墩的頂部。$ ]5 f3 j, s# z
  記者了解到，之所以選擇修建這么高的一個(gè)橋墩，而不是大家平日里經(jīng)常見(jiàn)到的拱橋、斜拉橋、懸索橋等其他橋型，是因?yàn)榕D八斤溝特大橋主橋?yàn)?10米，加上引橋總長(zhǎng)達(dá)到1400多米，但其主跨只有200米。雖然按常理用拱橋的形式最為經(jīng)濟(jì)，也更容易修建，但臘八斤溝居于高烈度地震區(qū)，地質(zhì)情況異常復(fù)雜，地基不能承受拱腳的強(qiáng)大推力。而斜拉橋、懸索橋則只適用于直線(xiàn)橋。所以受制地形，臘八斤溝特大橋只能設(shè)計(jì)為曲線(xiàn)橋，其中橋墩一共有16個(gè)，而超過(guò)100米高的橋墩就有3個(gè)。. B# e' B/ _6 S( S5 C/ W/ ~. ]
  10號(hào)橋墩創(chuàng)下多個(gè)第一
  “10號(hào)橋墩算起來(lái)足足有2萬(wàn)多噸重。”雅西高速公司副總?cè)f忠金說(shuō)，整個(gè)橋墩由128根長(zhǎng)12米、直徑132厘米的鋼管筑成，鋼管重量達(dá)到近千噸。此外，還有1877噸的鋼筋、8547立方米的混凝土等，加起來(lái)重量超過(guò)2萬(wàn)噸。2 Q& c- b# Z3 s$ p# C5 f
  他說(shuō)，這個(gè)龐然大物創(chuàng)下了很多個(gè)第一。首先，橋墩高創(chuàng)下亞洲第一；其次，其采用的“鋼管混凝土組合柱”結(jié)構(gòu)，在我國(guó)橋梁  建設(shè)上是第一次。萬(wàn)忠金解釋說(shuō)，“鋼管混凝土組合柱”就是先在橋墩四角安裝四根鋼管柱，鋼管柱內(nèi)澆筑混凝土，再用鋼筋混凝土將四根鋼管柱包圍，并用鋼筋混凝土板連接，形成空心箱結(jié)構(gòu)。一層完成之后，再向上進(jìn)行第二層，整個(gè)橋墩一共有16層。此外，鋼管柱內(nèi)采用了目前最高等級(jí)的C80混凝土，強(qiáng)度為普通強(qiáng)度混凝土的4-6倍，而這種新型的技術(shù)也讓橋的自重減少了50%左右。
       在施工方的指揮部，一位工作人員正目不轉(zhuǎn)睛地盯著眼前的視頻。原來(lái)，由于橋墩太高不能在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)工，施工方只有通過(guò)視頻的方式來(lái)監(jiān)工，“看到有什么問(wèn)題我們馬上通過(guò)對(duì)講機(jī)告訴上端的工人，一秒都不能耽誤。”萬(wàn)忠金說(shuō)，由于橋墩高加上地形復(fù)雜，施工單位從2007年6月進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備，2008年9月開(kāi)始澆筑，直到昨日10號(hào)橋墩才封頂，而整個(gè)大橋通車(chē)還要等到后年。
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4)貴州畢節(jié)至威宇高速公赫章特大橋——墩高195m，現(xiàn)亞洲第一
這是連續(xù)剛構(gòu)橋的高墩亞洲紀(jì)錄——赫章特大橋高達(dá)195m的主墩(11#)。如今這個(gè)時(shí)代，100m以下的都不好意思叫高墩了吧。下面是搜集的工程概況：3 y; O" n9 v5 I! |- U8 t7 s5 E
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赫章特大橋位于貴州省銅仁至威寧高速公路畢節(jié)至威寧段該橋地處云貴高原烏蒙山脈北段，地勢(shì)北高南低，屬構(gòu)造侵蝕剝蝕型河谷地貌。大橋橫跨赫章后河，兩岸橋臺(tái)地勢(shì)相對(duì)較高，無(wú)常年地表徑流，無(wú)水塘等地表水體。橋位區(qū)無(wú)斷層通過(guò)，橋區(qū)下伏基巖連續(xù)、穩(wěn)定，基巖厚度大，中風(fēng)化巖石強(qiáng)度較高，場(chǎng)地整體穩(wěn)定。

赫章特大橋主橋上部結(jié)構(gòu)采用(96+2×180+96)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，兩岸引橋?yàn)?0m簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁。兩幅主梁均采用PC主梁斷面，主梁橫斷面為單箱單室截面，C55混凝土，根部梁高11.5 m，跨中梁高4m，梁高按1.6次拋物線(xiàn)變化。根部底板厚1.3m，跨中底板厚0.32m，厚度按1.6次拋物線(xiàn)變化。箱梁頂板跨中除0#塊為0.5m外，其余梁段為0.3m，腹板厚度0#塊為0.9m，其余梁段為0.7 m，0.6 m，0.45m。1 C3 U9 i; w2 E& b

赫章特大橋 10#、12#主墩采用雙薄壁墩，薄壁墩寬 7.5m，厚 3.0m，橫橋向壁厚 1.0m，縱橋向壁厚 0.6m，在距離頂 4.0m 高范圍內(nèi)為實(shí)心段，墩頂設(shè) 2m 實(shí)心段，距離墩底 3.0m 設(shè)實(shí)心段。10#、12#墩構(gòu)造形式為雙薄壁空心墩；11#主墩高 195m，箱墩截面形式，箱墩橫向?qū)?17.5m，縱向頂寬 9.0m，外側(cè)按 60:1 放坡，橫橋向壁厚 1.2m,縱橋向壁厚 1.2m，縱橋向兩道 0.8m 厚加勁肋，豎向 5 道橫隔板，墩頂、墩底各設(shè) 3.0m 實(shí)心段，圖 1. 7 為 11#墩一般構(gòu)造。墩身均為 C50 混凝土。

赫章特大橋位于赫章縣縣城南東方向約1km處，場(chǎng)區(qū)位于云貴高原烏蒙山脈北段，地勢(shì)西高東低，橋位區(qū)附近海拔1492～1835m，相對(duì)最大高差約343m。該橋跨越后河，橋軸線(xiàn)地表高程在1710～1497m之間，相對(duì)最大高差約213m。該橋上部結(jié)構(gòu)為9×40+96+2×180+96+5×30（米）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，左幅全長(zhǎng)1073.532米，右幅全長(zhǎng)1069.22米，全橋分左、右幅，結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立。; O6 \0 I* ~+ ^8 T/ E
        其中11號(hào)主墩墩高195米，同類(lèi)橋型中在國(guó)內(nèi)尚屬首例，為亞洲第一高墩。11號(hào)墩結(jié)構(gòu)為單柱式三箱室變截面空心薄壁墩，截面為單箱三室，頂、底部各有一段矩形實(shí)心段；橫橋向整幅設(shè)計(jì)，左、右幅上構(gòu)在同一墩柱上，橫橋向墩柱寬17.5米，順橋向頂寬9米、底寬15.5米，順橋向墩柱兩側(cè)坡率為1：60，箱墩沿高度方向按一定間距設(shè)5道橫隔板，頂、底部各有一段矩形實(shí)心段，頂部2m實(shí)心段按2:1坡比順橋向兩側(cè)外倒角1m，墩身上端與箱梁0號(hào)梁段固接、下端與承臺(tái)固接，橋墩采用兩幅整體式基礎(chǔ)，承臺(tái)采用23×27米矩形承臺(tái)，厚度6米，并設(shè)混凝土墊層。樁基采用20根直徑為2.5米的水下灌注樁,樁長(zhǎng)平均每根40米,按端承樁設(shè)計(jì)。2 g3 ]6 N/ M2 S, X! A+ X8 h
        據(jù)了解，由于11號(hào)主墩位于后河峽谷內(nèi)常年橫風(fēng)較大，橋位區(qū)最大風(fēng)速可達(dá)28m/s，大風(fēng)對(duì)11號(hào)主墩施工影響最大，墩柱施工吊裝采用塔吊吊裝，施工人員上下采用施工電梯，為了保證施工安全，每臺(tái)塔吊上都裝配有風(fēng)速儀，風(fēng)力超過(guò)6級(jí)的時(shí)候塔吊、電梯都不能使用；加上 11號(hào)主墩墩柱垂直高度高，在墩柱施工超過(guò)100米時(shí)一般輸送泵因壓力不夠不能泵送，為了能夠滿(mǎn)足混凝土的輸送高度，專(zhuān)門(mén)購(gòu)置了兩臺(tái)中聯(lián)HBT90-21-220S型高揚(yáng)程混凝土輸送泵；同時(shí)，墩柱起點(diǎn)為：17.5×15.5（米），順橋向兩側(cè)按1：60的坡率收坡至墩頂為：17.5×9（米），內(nèi)箱為單箱三室薄壁空心，面積大、內(nèi)箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模板拆裝慢，加大了施工困難。' _# R/ H8 w% W; k5 @8 M
        為滿(mǎn)足施工需要，赫章特大橋11#主墩墩柱施工采用液壓翻模新工藝，通過(guò)滑模和翻模改良的模板系統(tǒng)，在測(cè)量控制過(guò)程中單獨(dú)對(duì)赫章特大橋建立坐標(biāo)、高程控制網(wǎng)，不僅提高了施工進(jìn)度，同時(shí)保證了安全生產(chǎn)。赫章特大橋自2010年6月開(kāi)工以來(lái)，歷時(shí)33個(gè)月，克服種種困難，在畢威6標(biāo)項(xiàng)目部全體職工的共同努力下，終于于3月29日18時(shí)20分順利合龍，赫章特大橋的順利合龍，標(biāo)志著畢威高速橋梁建設(shè)工程圓滿(mǎn)結(jié)束。

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