麦什扎黄河大桥
安静的香烟
2023年08月03日 15:23:08
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项目名片

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姓名 麦什扎黄河大桥

生日 :在建

籍贯 青海省黄南州尖扎县

长度 主跨246m

类型 钢箱-组合梁系杆提篮拱桥

特点 西北地区最大跨径的下承式系杆拱桥。BIM正向设计,全桥主体结构为外涂装耐候钢的景观城市桥梁

建设单位 尖扎县交通运输局;青海省交通建设管理有限公司代建

设计单位 中交第一公路勘察设计研究院有限公司

施工单位 中国建筑第三工程局有限公司

独特之处



麦什扎黄河大桥起点位于青海省黄南州尖扎县县城,跨越黄河连接海东市化隆县,采用一跨跨越黄河的设计方案、斜拉扣挂配合缆索吊的施工方法,不涉水,对通航、防洪和环境影响小。


桥梁上部采用外部静定,内部超静定的简支结构。桥面总宽30m,行车道宽度16m,人非混行道位于两侧挑臂,单侧4.5m宽。主梁为双边箱组合梁,桥面板厚25cm,每侧箱梁内张拉6根15-55钢绞线系杆。拱轴线采用二次抛物线,计算跨径239m,矢跨比1:5,内倾9度,拱肋为八边形纯钢结构,拱肋上设7道一字型风撑,拱顶范围设“箭羽”形景观造型构造,拱梁结合段为纯钢结构。下部分别为座板台和分离式实心墩,桥台台帽和过渡墩均采用方形变截面。

   

▲  麦什扎黄河大桥效果图



1

因地制宜,创西北地区下承式系杆拱桥最大跨径

麦什扎黄河大桥的建设条件特点如下:


麦什扎黄河大桥位于黄南藏族自治州尖扎县城,是全国唯一的“中国民族射箭运动之乡”,人文民族特色浓郁,对景观设计要求高。


桥位上游为国家赛艇、皮划艇水上训练基地,下游为特有鱼类国家级资源保护区,对环境保护要求高。


桥位位于黄河弯顶,为满足通航要求,河道范围禁止扎墩,受限于两岸均有塌岸区域,跨径不小于235m。小里程侧墩位路面以下仅有3m,只能设置桥台。


综上,该桥位需要一跨过河,且小里程没有设置边跨的条件,为此,需要一种大跨径的单跨桥型,且施工期间不涉水。下承式系杆拱桥边界简支,跨越性强,景观性强,完美地适应建设条件,且有可选择的施工工艺满足施工期不涉水的要求。


麦什扎黄河大桥以246m的跨径,成为西北地区跨径最大的下承式系杆拱桥。特大跨径的简支拱桥,存在拱肋稳定问题突出,拱肋推力大,拱梁结合段设计难度大,先拱后梁施工工艺复杂等难点。



2

融合地方特色,助力文旅发展

麦什扎黄河大桥地处“中国民族射箭运动之乡”尖扎县,这里创造出别具一格、浓郁民族特色的尖扎射箭文化。尖扎射箭发展成为集历史、宗教、民俗、体育、艺术于一体的“五彩神箭”文化,在灿烂绚丽的羌藏文化中占具主导地位。在能体现当地文化特色的诸多元素中,结合桥梁结构特点,选择“神箭”为意向,力求结构与环境和谐,景观与功能和谐。


侧视大桥,拱肋似弓臂,纵梁如弓弦,拱肋1/68的高跨比纤细轻盈,八边形截面进一步强化意向,1/5的拱轴线,与较为平坦的天际线相和谐。行车视角,内倾的拱肋稳健如山,与视野尽头的山峰相映。拱肋之间,对称布置的两根弦杆形如箭杆,尾部数根倾斜的弦杆伸向拱肋,犹如箭羽,中央风撑的造型犹如两簇箭头相抵,整个造型简单明快地表现出两簇相向的羽箭相撞,充分体现射箭运动的对抗与艺术。


桥梁景观的设计合理利用了拱肋与风撑间的空间,与结构浑然一体,不矫揉造作,繁复浮夸,施工方便,受力合理,达到景观与功能的和谐。

   
   


3

全过程BIM正向设计方法,打造精品城市桥梁

麦什扎黄河大桥景观要求高,钢结构精度要求高,拱梁节点构造复杂,为此项目从初步设计阶段开始,便采用BIM正向设计方法,以RHINO7为基础工具,Grasshopper为参数化建模手段,建立高度参数化、可视化的BIM模型,进行三维设计。


从拱轴线的设计开始,到截面的设计,景观造型的设计,分别以行车视角、行人视角对其进行比选。再将模型数据导入MidasCivil及Ansys进行计算分析,对结构尺寸进行调整,进一步赋予模型板厚,加劲板等细节。然后在BIM软件中对结构拼接细节进行检验、调整,防止构件之间空间冲突。最后,根据BIM模型提取构件截面或截面尺寸信息,出图。


参数化的BIM正向设计方法,使得设计更加高效流畅,景观效果更加直观明了,构造细节更加精细完善,结构尺寸更加合理精准,大大提升了设计的质量和效率。



4

耐候钢结合外表面涂装的耐久性设计新思路

麦什扎黄河大桥地处西部经济欠发达地区,养护条件差,养护能力有限,为了减少养护难度,提高桥梁耐久性。桥梁主体结构用钢全部采用耐候钢,拱肋及箱梁内不设置除湿机。考虑到桥位下游为国家特有鱼类资源保护区,对水质要求高,而耐候钢锈渣锈水对水源存在污染风险,同时,该桥为县城重要的景观建筑,提升城市形象对桥梁景观有较高要求。因此,对结构裸露在外的表面进行了长效涂装设计,拱肋及箱梁内部不涂装。


耐候钢钢材及焊材成本较低合金钢提高约20%,但节省了3.1万平米的内表面涂装面积,同时节省了两套箱内除湿机设备,综合建设成本相当。全寿命周期中,节省内表面4~5次的重新涂装成本和部分养护成本,以及除湿机设备的用电及维护费用,节约总造价约15%~20%。


本桥外涂装耐候钢的设计,为钢桥的耐久性设计提供了一种新的思路,对耐候钢在桥梁中的应用具有推广价值,推动了耐候钢涂装技术的发展。



5

精细化设计,节约造价,提高耐久性

麦什扎黄河大桥为方便市民出行及观景,两侧各设置4.5m宽的人非混行车道,该车道位于箱梁悬臂上,为了减小悬臂长度,节约造价,人非混行道占用0.5m的吊索区,节省钢材约40t。由于人非混行道与行车道横坡方向相反,排水宜从变坡点排出。为此设计了一套新颖的侧排排水方式,利用人非混行道内侧护栏地袱,设置侧向排水格栅和泄水管,泄水管通过挑臂顶板下方,引入悬挂在挑臂腹板上的排水管中。该过程泄水管不进入主纵梁,不侵入混凝土桥面板,对主体受力结构的影响降到最小。同时,通过在吊索入梁点及拱肋入梁点设置混凝土防水台等细节构造设计,进一步全方位提高桥梁的耐久性。

   

经济社会意义



麦什扎黄河大桥的建成,将有效加强黄河两岸联系,连通 张汶高速 与尖扎县,有效贯彻沿黄一体化发展政策,更好的使高铁新区、化隆新区、滨河新区、城北新区与 张汶高速 有效连接,对尖扎县“外通内联”的交通发展目标和优化路网结构,发挥区位优势,对提高对外通行能力将起到举足轻重的作用。将进一步开发旅游资源,改善尖扎县出行条件,促进尖扎与化隆两县互相交融,加强民族团结进步,对于全面促进尖扎经济和全域旅游高质量发展具有重大意义。

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