近日,随着最后一片钢梁精准就位,福建省宁(德)上(饶)高速公路霞浦至福安段工程东吾洋特大桥引桥钢梁吊装工程全面完成,为宁上高速项目实现2025年分段通车目标奠定了坚实基础。
东吾洋特大桥由福建省交通规划设计院(简称福建交规院)承担设计,位于宁德市霞浦县溪南镇东吾洋海域,是宁上高速的重点控制性工程。该桥全长2546.6米,其中通航孔桥长560米,采用(100﹢2×180﹢100)米的矮塔斜拉桥方案,非通航孔桥根据水深不同采用90米钢混组合梁和50米现浇箱梁结构。
在设计过程中,福建交规院坚持创新引领,通过多项技术系统推进生态保护目标的实现,降低桥梁建设对周边环境的影响。
矮塔斜拉结构轻盈 “鱼”形索塔灵动优美
东吾洋特大桥横跨东吾洋海域,且位于重要的渔业保护区和大黄鱼天然养殖场。面对这些情况,福建交规院设计团队综合考虑了桥梁的功能性、结构安全性、施工可行性以及与周边环境的协调性,反复论证了多种桥型方案,譬如连续刚构桥、斜拉桥、悬索桥等,最终确定采用主跨2×180米的矮塔斜拉桥方案。
该桥型结构轻盈、受力合理,能够有效适应深水环境,同时减少桥墩数量,最大限度降低对海洋生态的影响,既满足了东吾洋海域复杂的水文条件和通航需求,又在经济性和施工难度之间找到了平衡。
与此同时,设计团队在主桥索塔设计中充分发挥匠心巧思,巧妙融合了宁德“大黄鱼之乡”的文化底蕴,将中间索塔设计成跃出水面的“鱼”形,不仅赋予了桥梁以生动灵动的姿态,更以流线型的优美造型,轻盈而自然地展现着矮塔斜拉桥的结构之美。流线型的造型还优化了桥梁的抗风性能,使桥塔的设计既符合力学要求,又适合周边海洋环境。
科技生态并重 精细打造标杆
东吾洋特大桥沿线经过渔业保护区、大黄鱼天然养殖场和天然深水航道,所在的东吾洋海域水位较深、潮差显著、水体生态敏感,对工程建设环保要求非常高。为此,福建交规院设计团队遵循科技创新与生态保护并举的设计理念,反复优化桥梁跨径布置方案,最大限度保护海洋生态。该桥引桥采用的单孔90米钢混组合梁结构,创造了福建省同类型桥梁中最大跨径钢梁纪录。
东吾洋特大桥桥位处深水范围较大,水深大于30米的区段约1.5公里,水深大于50米区段近1公里,最大潮差超过8米,最大水深达63米。设计团队迎难而上,经过多次比选优化,最终确定了大桥主墩采用15根直径4米的大直径桩基方案,3个主墩共45根桩基,最大桩长达129米,引桥深水区每个承台采用3.6米直径桩基,最大桩长达144米,超深水群桩基础位列世界同类型桥梁之最。
针对超深水复杂水动力条件,设计团队开展桩基冲刷与波流力现场观测,建立精细化受力模型,编制《福建省超深水基础防冲刷设计指南》,确保桩基在极端海洋环境下的稳定性。
数字化设计 全周期协同
福建交规院在东吾洋特大桥采用了BIM正向设计,构建了三大技术体系:一是基于正向BIM的协同设计平台,实现图纸校审、工艺模拟、方案比选等全流程数字化;二是打造了“BIM﹢GIS”三维交互系统,集成交通仿真、VR全景展示等智慧应用;三是融合结构智能分析系统,实现有限元建模与参数优化的迭代分析。
在图纸审查阶段,福建交规院设计团队基于初步设计图纸建立BIM模型,利用BIM技术可视化、自动检测、可协调性、平剖视图等功能,对设计图纸内存在的错、漏、碰、缺进行排查,输出问题报告,辅助施工图会审工作,显著提升设计质量。
在深化设计及勘察—设计—制造阶段,该院通过应用BIM一体化技术,实现了桥梁各构件深化建模。桥梁建模结合地质勘察资料,设计团队建立了三维实景地质模型,依据三维模型可进行结构校审。
正向设计出图、设计方案比选、“BIM﹢GIS”漫游、三维交互式沙盘、交通组织模拟等BIM技术的应用,实现了东吾洋特大桥全生命周期信息的交换、共享,显著提升了设计和施工质量。
作为“大黄鱼之乡”的跨海通道,宁上高速建成后将进一步改善区域交通出行条件,完善宁德公路网络布局,对推进地方经济社会发展,提升公路运输服务水平等具有重要意义。
(记者:张超群 通讯员:陈灿文 石磊)
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