Zhendong Huang
Автодорожные мосты через ущелья в современном Китае
2. Мост Айчжай в провинции Хунань
Мост Айчжай расположен в г. Цзишоу в Сянси-Туцзя-Мяоском автономном округе провинции Хунань, мост построен на скоростной автодороге 665 Баотоу – Маомин и является ключевым объектом на скоростной автодороге Цзишоу – Чадун на участке в пр. Хунань автомагистрали Чанша – Чунцин. Строительство моста началось в октябре 2007 г. и было завершено в марте 2012 г., строительство длилось 4 г. и 5 месяцев.
Район строительства моста расположен в большом ущелье Дэхан на границе соединения Юньнань-Гуйчжоуского нагорья и впадины Юаньма, здесь распространен типичный рельеф ущелий с отвесными утесами, с сильно пересеченной местностью с относительной разницей высот 500 м. Нулевая отметка наивысшей точки вершины горы со стороны горы Чадун составляет 736,9 м, нулевая отметка наивысшей точки вершины со стороны г. Цзишоу составляет 649,92 м, нулевая отметка низшей точки на дне ущелья – 236,1м, ширина дна долины около 60 м, ущелье имеет Ц-образную форму. Река Дэхан, протекающая в долине является притоком реки Юаньцзян, река течет с востока на запад, мост Айчжай пересекает ущелье с севера на запад, главные мостовые опоры по обоим сторонам моста расположены на верхней части отвесных скал.
При строительстве моста Айчжай из-за очень специфического ландшафта, особенностей местности и окружающей среды возникло пять основных строительных проблем, а именно:
1. Опасный и непреступный рельеф, перепад высот между проезжей части моста и дном ущелья составляет 335 м, расстояние места установки пилонов с двух сторон до края утеса всего 70 – 100 м.
2. Сложные геологические условия, на месте возведения моста встречалась осыпь, карстовые породы, трещины в породе, обрывистые скалы и другие неблагоприятные условия. Под главной опорой было обнаружено 18 карстовых пещер, в самую большую карстовую пещеру было залито более чем 10 000 куб. м бетона, только на обработку фундамента был потрачен целый год.
3. Переменчивые погодные условия, постоянный туман в ущелье, а максимальная мгновенная скорость ветра составляет 31,9 м/с, что серьезно влияло на выполнение инженерной съемки и монтаж основного тягового троса.
4. Трудности при навесной сборке: сборка и монтаж основного тягового троса и стальной фермы производилась на высоте 300 ~ 400 м, максимальный вес одной подъемной детали составляет 240 т.
5. Трудности при транспортировке, объем перевозок в процессе строительства был очень большой , перевозка большей части материалов осуществлялась по труднопроходимым подъездным дорогам протяженностью 13 км и по спиральной автодороге с крутыми изгибами Айчжай -13.
Схема моста Айчжай в разрезе ( ед. изм. габаритов: см)
Мост Айчжай
Мост Айчжай представляет собой подвесной мост с пилонами и фермой раздельного типа, использована однопролетная балка жесткости из стальной фермы длиной 1176 м. В настоящее время это самый большой в мире подвесной мост на стальных фермах через ущелье. Пилон моста представляет собой железобетонную двухколонную рамную конструкцию. Расположение основного тягового троса 242 + 1176 + 116 м, отношение провеса к длине пролета составляет1/9,6, межосевое расстояние между двумя основными тяговыми тросами в поперечном направлении составляет 27 м, диаметр основного тягового троса составляет 850 мм, трос состоит из 169 прядей . Высота ферменной балки жесткости составляет 7,5 м, полная ширина 27 м, из которых ширина проезжей части моста составляет 24,5 м. Длина стандартной секции составляет 14,5 м, общее количество секций 69. Общая длина стальной балки фермы составляет 1000,5 м, масса около 8000 т. Проезжая часть моста представляет собой составную железобетонную балку, которая состоит из продольной двутавровой балки и бетонной плиты. Количество вант составляет 71 пары, которые соединены с основными тяговыми тросами с помощью пролетных соединений , за исключением вант, которые соединены с анкером на утесе, краевых вант и центральной тросовой оттяжки, где диаметр троса составляет 88 мм, диаметр тросов всех других вант составляет 62 мм. Со стороны Цзишоу в системе анкеровки используются гравитационные анкеры, со стороны Чадун используются туннельная анкерная система, длина анкерного конуса составляет 43 м, угол наклона составляет 38°.
Расчетная категория нагрузки моста соответствует классуI дорог общего пользования, расчетная скорость движения автотранспорта составляет 80 км/ч. Проектная эталонная скорость ветра составляет 34,9 м/с, расчетное максимальное ускорение сейсмических колебаний составляет 0,05 д. Полная ширина проезжей части моста составляет 24,5 м, четыре полосы движения в обоих направлениях, ширина центральной разделительной полосы составляет 2 м, ширина центральной разделительной полосы туннеля Айчжай 111, который соединяет мост со стороны Цзишоу составляет 4,4 м, туннель, соединенный с горой со стороны Чадун представляет собой отдельный туннель. Мост построен с односторонним продольным уклоном в 0,8%. Проектная вершина угла основного тягового троса в общей конструкции главного моста зависит от продольного уклона, ущелье со стороны Чадун на 9,408 м выше, чем ущелье со стороны Цзишоу. Данная конструкция может уменьшить понижение горизонта основного тягового троса крайнего мостового пролета со стороны Цзишоу, также предусматривает более рациональное расположение основного тягового троса крайнего мостового пролета с учетом высоты пилона со стороны Чадун, чтобы несущая сила основного тягового троса на протяжении всего моста была равномерно распределена.
Мост Аичжаи
В конструкцию моста и в процессе строительства моста Айчжай было внесено четыре важных технических новшества, а именно:
• впервые было использовано конструкционное решение раздельного размещения пилонов и балки жесткости;
• впервые в мировой практике была использована технология рельсовой тросовой системы для перемещения элементов при сборке главной фермы;
• впервые на безбалочном участке был использован анкерный вант;
• впервые на практике в технологии предварительного напряжения анкерных сцеплений в горной породе было применено многотонное углеродное волокно, которое является материалом с высокими технологическими и эксплуатационными показателями.
Использование в процессе строительства технологии рельсовой тросовой системы для перемещения элементов фермы значительно ускорило реализацию проекта, потребовалось менее 3 месяцев для завершения возведения всех 69 стальных балок фермы. При прокладке основного тягового троса был установлен рекорд – за сутки было возведено б однолинейных возвратно-поступательных тросов. Все 450 тысяч комплектов высокопрочных болтов для крепления стальной балки фермы были монтированы с точным определением местоположения без единого случая рассверливания. На протяжении всего периода строительства моста не произошло серьезных происшествий , связанных с безопасностью производства, была выполнена задача по обеспечению безопасности производства «без человеческих жертв». Все это было вкладом в успешное завершение строительства моста Айчжай . Строительство моста Айчжай продемонстрировало новые достижения в строительстве автомобильных дорог в Китае и стало «новой местной достопримечательностью» для развития экономического и культурного обмена, для развития туризма и торговли в провинции Хунань.
3. Мост через реку Циншуйхэ и транспортировочный и мост Мяньхуа (Мост "Мать и дитя")
Мост через реку Циншуйхэ расположен в границах уезда Вэнъань провинции Гуйчжоу и является важным узловым сооружением на участке автодороги Гуйян – Вэнъань скоростной автодороги 669 Иньчуань – Вайсе в Гуйчжоу. Строительство моста началось в августе 2013 г. и было завершено в декабре 2015 г. Строительство моста сократило расстояние от Вэнъань до г. Гуйян, которое составляло раньше 160 км до 36 км.
Мост располагается на участке реки Циншуй , которая является притоком первого уровня речной системы Уцзян в бассейне реки Янцзы. Русло реки состоит из твердых горных коренных пород, рельеф местности по обе стороны долины реки обрывистый и крутой , разрезанный очень глубоко, местность очень холмистая, на реке отсутствуют условия для судоходства. Место расположения моста находится прим, в 3,5 км ниже по течению от плотины электростанции Гэлицяо, водохранилище электростанции Гоупитань на главном течении реки Уцзян достигает плотины электростанции Гэлицяо. После водосбора на электростанции, уровень воды в реке поднимается прим, на 20 м, а высота над уровнем воды составляет 629 м. Перепад высот между серединой пролета моста через реку Циншуйхэ и дном долины составляет 407 м. Мост через реку Циншуйхэ представляет собой подвесной мост с балкой жесткости с усиленными стальными фермами, длина главного пролета составляет ИЗО м. Конструкция пролета моста состоит из 9 х 40 м (балка жесткости) + 1130 м (подвесной мост) + 16 х 42 м (балка жесткости), общая длина моста составляет 2171,4 м. По длине пролета мост занимает шестое место в мире среди подвесных мостов со стальными фермами и второе место в Китае. В настоящее время он является самым большим пролетным мостом в провинции Гуйчжоу. Пилон моста представляет из себя железобетонную каркасную конструкцию с двумя колоннами, высота пилона со стороны Кайян составляет 230 м, высота пилона со стороны Вэнъань – 236 м. Схема основного тягового троса 258 + ИЗО + 345 м, отношение провеса к длине пролета 1/10, интервал по горизонтальному направлению моста 27,0 м, по долевому направлению моста 15,2 м. В середине главного пролета, между основным тросом и стальной фермой установлены три парных гибких центральных узла. Основная ферма стальной балки жесткости представляет из себя конструкцию фермы Уоррена с вертикальными элементами решетки фермы, высота фермы составляет 7,0 м, длина между стандартными секциями составляет 7,6 м, межцентровое расстояние между двумя элементами пояса фермы составляет 27,0 м. Вертикальная опора установлена в основании нижнего пояса ферменной балки главной фермы напротив (соответствующем) концевого элемента решетки фермы, по всему мосту установлено 4 опоры. Поперечная ветроустойчивая опора установлена на концевой главной ферме и на внешней стороне нижнего пояса напротив (что соответствует месту) на концевой основной поперечной ферме и нижней поперечной балке, по всему мосту установлено 8 опор. Пилоны с обеих сторон моста установлены на свайных фундаментах из 18 свай диаметром 3,5 м, а все анкерные крепления представляют собой гравитационные анкеры.
Схема моста через реку Циншуйхэ в разрезе (ед. изм. габаритов: см, ед. изм. высоты м)
Расчетная категория нагрузки моста Циншуйхэ соответствует классу I дорог общего пользования, расчетная скорость движения автотранспорта составляет 80 км/ч. габарит проезжей части моста 24,5 м, четыре полосы движения в обоих направлениях. Проектная эталонная скорость ветра составляет 29,4 м/с, категория сейсмобезопасности VII баллов.
Мост через реку Циншуйхэ представляет из себя балку жесткости комбинированной системы из пластин и ферм, по сравнению с традиционной раздельной системой , данная конструкция может сэкономить 10% от стоимости пролетного строения моста. Поскольку не применяются компенсационные швы на плите настила моста и опоры настила, повышается комфортность вождения. Благодаря комбинированной системе из пластин и ферм уменьшается количество секций , увеличивается общая жесткость секции балки,удобно для подъема и горизонтальной транспортировки, к тому же можно одновременно выполнять монтаж настила моста и секции ферменной балки, таким образом не только разрешена проблема затруднительной навесной сборки, но также было значительно сэкономлено время строительства, на установку конструкции балки жесткости моста было потрачено всего 93 дня. В целях удобства выполнения последующего технического обслуживания, для моста было спроектировано самоходное устройство диагностического осмотра основных тяговых тросов, которое может продвигаться по тяговым тросам под большим углом и выполнять автоматический интеллектуальный мониторинг всех участков основных тяговых тросов через тросовые зажимы и мостовые ванты.
Транспортировочный мост Мяньхуа
Мост Мяньхуа расположен на переправе Мяньхуа через реку Циншуйхэ в уезде Кайян провинции Гуйчжоу, через реку. Со стороны уезда Кайян мост соединяется с автодорогой Маоюнь – переправа Мяньхуа, со стороны уезда Вэнъань мост соединяется с участком автодороги Байша – переправа Мяньхуа. Из-за неудобств транспортного сообщения, экономическая жизнь населения, проживающего по обе стороны реки на протяжении долгого времени зависела от перевозок, осуществляемых ручным способом на людях либо на вьючных лошадях, перевозка через реку осуществлялась на лодках, что сильно отражалось на развитие местного транспортного сообщения и экономическое развитие региона в целом. Поэтому строительство моста Мяньхуа имеет очень важное значение для решения проблемы передвижения людей по обе стороны реки, транспортировки сельскохозяйственных продуктов и ускорения экономического развития региона.
В 2001 г. организация-застройщик провела тендер по проекту строительства моста Мяньхуа,совокупные капиталовложения в проект составили около 22 млн. юаней . Однако из-за низкой стоимости проекта, опасного и непреступного рельефа на месте строительства моста, стесненных условий проведения строительных работ, высокой степени трудности строительства, неудобного транспортного сообщения и других препятствий , ни одна строительная организация не приняла участие в тендере, и тендер был закрыт из-за отсутствия участников.
Схема транспортировочного моста Мяньхуа в разрезе (ед. изм. габаритов: см, ед. изм. высоты м)
В августе 2013 г. успешно началось строительство моста через реку Циншуй на участке скоростной автодороги Гуйян – Вэнъань, строительные работы велись на обоих берегах реки. В связи с началом строительства моста через р. Циншуй , вопрос о возможном строительстве моста через переправу Мяньхуа снова был включен в повестку дня. Управление транспортного сообщения уездов Кайян и Вэнъань неоднократно обращалось к организации, осуществлявшей строительство моста через реку Циншуй о возможности реализации проекта строительства моста через переправу Мяньхуа, и в ноябре 2013 г. было достигнуто соглашение.
По первоначальному проекту транспортировочный мост Мяньхуа был спроектирован как железобетонный арочный мост коробчатого сечения, с высокой степенью сложности строительства, продолжительным периодом строительства, учитывая рельеф местности, условия транспортного сообщения, сложность строительства и другие факторы, в итоге был утвержден проект строительства моста с неразрезными фермами на косых опорах. Таким образом, строительство моста через реку Циншуй явилось поворотным пунктом для начала строительства моста Мяньхуа, после чего, основываясь на ресурсы по управлению проектом строительства моста через р. Циншуй , были изысканы необходимые ресурсы строительной организации, осуществлявшей строительство моста через р. Циншуй , таких как строительная бригада, строительная техника, оборотные материалы и др. При возведении стальной фермы была использована производственная технология буксировки методом толкания, обладающая такими преимуществами как низкая стоимость строительства, целостность конструкции, простые и удобные методы строительства.
Транспортировочный мост Мяньхуа
Мост Мяньхуа спроектирован как рамный мост 32 + 51,2 + 32 м с неразрезными фермами на косых опорах, полная длина составляет 122,4 м, габаритная ширина моста 8,8 м, габарит проезжей части моста б м. Расчетная категория нагрузки моста соответствует классуII дорог общего пользования, расчетная скорость движения автотранспорта составляет 20 км/ч. Стальная ферма состоит из цельных секций , высота фермы 4,6 м, состоит из стальной фермы и настила моста, конструктивные элементы соединены высокопрочными болтами. Мостовые устои спроектированы в виде Ц-образных опор, из фундаментных свай построены наклонные отдельно стоящие свайные фундаменты, основной бык моста представляет собой сталежелезобетонную конструкцию, которая собирается из сегментов.
Строительство транспортировочного моста Мяньхуа решило проблему с транспортным сообщением в пограничном регионе уезда Кайян и уезда Вэнъань Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа, а также имеет большое значение для регионального экономического развития, развития культурных связей и социальных отношений . При строительстве этого моста полно использовались строительные ресурсы с проекта строительства моста через реку Циншуй . В проекте моста комплексно учтены такие факторы, как проектирование, технология строительства, стоимость строительства и др., а также был накоплен ценный опыт в деле проектирования, строительства и управления эксплуатацией мостами в горных районах с небольшими капиталовложениями.
4. Мост через реку Дадухэ в уезде Лудин провинции Сычуань
Мост через реку Дадухэ расположен в уезде Лудин Гардзе-Тибетского автономного округа провинции Сычуань, мост построен на скоростной автодороге G4218 Яань – Кандин. Строительство моста было начато в мае 2014 г., в настоящее время ведется его строительство.
Район моста относится к рельефу горной местности тектонической денудации, относительная разница высот между двумя горными хребтами и дном долины составляет 1122 м. Крупные горные массивы с двух сторон ущелья, крутые поперечные склоны с естественным уклоном 45°~ 55°, часть коренных пород обнажена, образуя пропасти, местами уклон достигает 60° ~ 70°. Река Дадухэ протекает через участок, где расположен мост с севера на юг, когда выполняется водосбор в нормальном режиме на ГЭС Лудин, ширина водной поверхности составляет 430 – 460 м. Основной мост через реку Дадухэ уезда Лудин представляет собой однопролетный подвесной мост со стальными фермами длиной 1100 м, подход к мосту правой линии с берега со стороны уезда Яань выполнен как балочный мост с прогонами коробчатого сечения размером 3 х 34 м, подход к мосту левой линии выполнен как балочный мост с прогонами коробчатого сечения размером 3 х 30 м. Подход к мосту с берега со стороны уезда Кандин выполнен как двойной балочный мосте прогонами коробчатого сечения размером 3 х 34 + 3 х 34 м, общая протяженность составляет 1411 м, высота моста 285 м. Схема основных тяговых тросов на пролете 220 + 1100 + 253 м, отношение подъема к пролету составляет 1/9, поперечное расстояние между центрами составляет 27 м. Все основные тяговые тросы состоят из 187 прядей диаметром 773,0 мм по всей длине троса.
Основная балка жесткости представляет из себя конструкцию фермы Уоррена с вертикальными элементами решетки фермы, в верхнем, нижнем пояса ферменной балки и раскосе решетчатой фермы использован коробчатый профиль, в качестве вертикального элемента решетки фермы используются Н-образное поперечное сечение.
Ширина главной фермы составляет 27,0 м, высота 8,2 м, отношение ширины к пролету 1/40,7, отношение подъема к пролету 1/134,1. Для изготовления верхнего и нижнего пояса балки жесткости использован коробчатый профиль, в вертикальных и диагональных элементах заполнения фермы используются Н-образное поперечное сечение. Длина между промежуточными панелями главной фермы составляет 10 м, на каждом месте установки панели установлена поперечная балка. В конструкции проезжей части моста используется составная сталежелезобетонная конструкция из вертикальной двухтавровой балки и бетонного настила, поперечный шаг между продольными балками составляет 2,85 м, высота балки – от 0,54 до 0,768 м, раскос установлен на верхний пояс, теоретическая длина пролета 10,0 м. Главная опора представляет собой железобетонную каркасную конструкцию арочного типа, пилон представляет собой полый коробчатый профиль, балка представляет собой предварительно напряженную бетонную конструкцию с волнообразными стальными ребрами. Высота пилонов моста по обеим сторонам берега составляет 188,0 м. На берегу со стороны уезда Яань использованы туннельные анкеры длиной 157,5 м. Корпус анкерного конуса изготовлен из водонепроницаемого бетона на микрорасши ряющемся цементе и смешан с полиакрилонитрильным волокном. На берегу со стороны уезда Кандин использованы гравитационные анкеры, размер которых составляет 85 м (длина) х 60 м (ширина) х 56 м (высота).
Схема моста Лудин в разрезе (ед. изм. габаритов: см, ед. изм. высоты м)
Мост Лудин, фотографии сделаны во время строительства и после его завершения
Расчетная категория нагрузки моста через реку Дадухэ уезда Лудин соответствует классуI дорог общего пользования, расчетная скорость движения автотранспорта составляет 80 км/ч, проезжая часть моста состоит из четырех полос движения в обоих направлениях. В ущелье в районе расположения моста часто стоит туман, переменчивые погодные условия, постоянное нарушение течения воздушных потоков, мгновенная скорость ветра составляет 32,6 м/с, категория сейсмобезопасности VIII баллов, суточная амплитуда температур оставляет более 15.
При проектировании конструкции моста через реку Дадухэ уезда Лудин основное внимание было уделено решению трех основных проблем: высокой сейсмической интенсивности, сложной ветровой ситуации и плохой устойчивости склонов, было внесено несколько важных технических новшеств, а именно:
1. Со стороны уезда Лань использованы глубокие туннельные анкеры, тем самым были сокращены объемы земляных работ, обеспечена защита окружающей среды и снижена стоимость строительства. В то же время связанная конструкция туннельного анкера и туннеля также обеспечивает надежность туннельного анкера.
2. Для разрешения вопроса обеспечения сейсмостойкости подвесного моста с большим пролетом в горном районе с высокой сейсмической интенсивностью, была предложена новаторская конструктивная форма, в которой балка пилона выполнена в виде комбинированной балки с волнообразными стальными ребрами; в качестве центрального соединяющего узла использована стальная опора, предотвращающая потерю устой – чивости при продольном изгибе, таким образом была решена проблема с обеспечением продольной сейсмостойкости.
3. По вопросу стабилизации каменистой почвы, была разработана опорно-удерживающая конструкция. Противоскользящие сваи расположены в клинообразной форме, каменный поток, который может быть вызван сильными землетрясениями с помощью «направляющего» способа, отводится за пределы моста в наклонном направлении, обеспечивая тем самым, что каменный поток не подвергнет опасности безопасность моста.
4. По вопросу проектных решений ветроустойчивости конструкции, с учетом результатов СРО-анализа зонального рельефа местности, на основе эксперимента с моделью местности в аэродинамической трубе,были проведены эксперименты с моделью сегментов балки жесткости в аэродинамической трубе, в результате чего были разработаны проектные решения по оптимизации аэродинамических параметров, чтобы избежать аварий – ных ситуаций , вызванных повреждениями ветром.