矮寨大桥-设计理念与启示b

湘西矮寨大桥---设计理念与启示胡建华2014.09·北京一、美丽中国的世界新名片二、设计理念三、启示目录矮寨大桥是长沙至重庆高速公路的控制性工程，桥址位于湘西吉首市矮寨小镇，毗邻风景秀美的德夯苗族文化风景区。北京长沙重庆矮寨大桥矮寨小镇3美丽中国的世界新名片大桥跨越生态自然、风景秀丽的德夯大峡谷，峡谷两侧悬崖距离约1000m，线位离地面高达355m，为典型的峡谷桥梁。美丽中国的世界新名片吉首岸茶洞岸矮寨大桥之四大创新：峡谷桥梁跨度最大的桥梁工程。首创“塔-梁分离式悬索桥”新结构。首创“轨索滑移法”新工艺。首创“碳纤维材料岩锚”体系。德夯大峡谷中国工程院院士郑皆连：“…是我国桥梁界为数不多的原创技术之一，极大地推动了悬索桥架设技术的进步”交通部原总工凤懋润：“…是改革开放三十年来中国桥梁技术领域具有‘中国首创’意义的两大原始创新性成果之一”5美丽中国的世界新名片几十位院士、大师和国际友人亲临指导，国际桥协副主席藤野阳三教授、孙钧、范立础、郑皆连等院士均盛赞矮寨大桥原始创新性成果。2012-3-31中央电视台、美联社、BBC等通车当日，国内外多家主流媒体均进行了专题报道。6美丽中国的世界新名片2012-5-7中国交通报“…矮寨大桥与苏通大桥、终南山隧道等工程，标志着我国迈入世界桥隧强国行列。”2013-11-03习近平参观矮寨大桥2012-5-26温家宝参观矮寨大桥习近平总书记：“......月亮不只外国的圆，这就是中国的圆月亮！”温家宝总理：“......你们做了一个十分了不起的工程，创造了奇迹！”7美丽中国的世界新名片2013-12-22美国国家广播公司NBC2013-10-11编入中学地理教材被评为“10个非去不可的世界新地标”被写进了中学教材八年级《地理》8美丽中国的世界新名片一、美丽中国的世界新名片二、设计理念三、启示目录依据矮寨大桥的建设条件和当代桥梁建造技术发展，大桥确定的设计理念为：1.资源节约,环境友好；2.科技创新,引领时代；3.承载历史,烛照未来；4.传承文化,弘扬传统。10设计理念112.桥址选择3.线位比选4.桥型布置1.桥隧抉择1.资源节约，环境友好在气势磅礴的德夯大峡谷上空，矮寨大桥与“矮寨公路奇观”和德夯风景区相拥而立，壮美、奇险和秀丽三景相互映衬，相益得彰，构成了一道独特的自然景观，并成为魅力湘西的全新盛景。吉首矮寨沅麻盆地吉茶高速矮寨段遥感三维地形图吉茶高速如何克服400m高差，从中国大陆第三阶梯攀登到第二阶梯？特长隧道爬升到排碧台地？桥梁结构爬升到排碧台地？1.1桥隧抉择排碧台地12131.1桥隧抉择桥梁方案特长隧道141.2桥址选择矮寨大桥毗邻德夯风景区域，大桥选择了在峡谷喇叭口位置横跨德夯大峡谷，在最大限度的保护景区生态环境的同时，也减小了桥梁结构的跨径。70多年前的湘川公路选择了这一条最为经济合理的走廊带，矮寨大桥走向的选择是殊途同归。由此可见，矮寨大桥桥址是历史的选择，更是资源节约、环境友好的需要！高线位方案1.3线位比选355m415m工程如何与环境友好相处，是我们的设计追求！低线位方案15355m常规桥型布置方案：主跨1176m传统单跨悬索桥。塔-梁分离式悬索桥新结构：结合地形、地质条件，创造性的将加劲梁与索塔分离，使加劲梁直接置于山体上，通过隧道与两端公路相接，形成了塔-梁分离式悬索桥新结构。161.4塔梁分离新结构与常规结构比较加劲梁长度缩短了175.5m，边跨主缆长度相应减少约270m；减少山体开挖量达67万m3，最大限度地保护了环境。1.4塔梁分离17保护了环境，节省了投资；实现了结构与自然的完美融合。为山区悬索桥建设提出了一种全新的桥梁结构型式。索塔岩锚吊索隧道加劲梁桥头开挖大桥茶洞岸索塔和隧道锚依山势而建，分布于公路隧道之上，塔基、隧道锚、公路隧道与悬崖和谐相处，形成了四位一体的受力体系。181.5四位一体与自然完美融合的桥隧抉择、桥址选择、线位比选、桥型布置成就了矮寨大桥资源节约、环境友好的理念。1、资源节约，环境友好20新工艺新材料新技术创新是这个伟大时代赋予我们桥梁人的历史责任，也是我们中国桥梁人实现“中国梦”的一份时代担当。2.科技创新，引领时代新工艺--轨索滑移法21加劲梁架设难题大跨----主跨1176m，是世界最大跨度的跨峡谷桥梁；谷深----桥面距谷底355m，高度远超吊装设备适用范围；路险----矮寨盘山公路（G209）蜿蜒盘旋，运输条件极为不便；地狭----两岸山势跌宕，悬崖峭立，施工场地极其狭小。德夯大峡谷22传统悬索桥架设方法:缆载吊机法、缆索吊装法、桥面吊机法。缆载吊机法缆索吊装法桥面吊机法加劲梁架设的现状3种传统施工方法均无法满足矮寨大桥安全、经济、高效的施工要求。2.1新工艺--轨索滑移法受梁式桥顶推施工技术启发，我们开始探讨采用顶推工艺架设悬索桥加劲梁的可行性，历时4年进而发明了“轨索滑移法”架设新工艺。刚性轨道连续顶推法柔性轨索连续顶推法柔性轨索滑移法发明主要演变过程刚性柔性顶推滑移“轨索滑移法”的诞生232.1新工艺--轨索滑移法242.1新工艺--轨索滑移法利用悬索桥的永久结构----主缆和吊索作为承重及传力构件，在吊索下端安装水平钢丝绳作为运梁车走行轨道（称为轨索），轨索与主缆、发明总体构思吊索组成空间索网体系，梁段通过运梁小车悬挂于轨索，沿轨索从两岸运至安装位置再起吊就位，完成梁段安装，直至全桥贯通。“轨索滑移法”成为悬索桥施工的“第4种方法”，是我国桥梁技术发展历程中为数不多的原创技术。252.1新工艺--轨索滑移法常规岩锚体系耐久性问题:混凝土老化、预应力筋锈蚀等。开发了基于复合材料碳纤维锚杆、超高性能水泥基粘结锚固介质岩锚体系。2.2新材料--碳纤维材料岩锚体系26272.3新技术--高空悬索吊挂式风环境现场观测系统常规的风观测塔等方法:难以准确地推算出深切峡谷桥梁桥面高度处的风参数。开发了高空悬索吊挂式风环境现场观测系统，可直接观测桥面高度处任意点风参数,观测精度高、费用低、适用性强。矮寨大桥充分发挥重大工程对技术创新的引领作用，对我国桥梁建造技术和自主创新能力的提升具有重要意义，引领了时代之美！282.科技创新，引领时代29湘川公路的13弯无言地叙述着中华民族苦难历史的曲折沧桑，“开路先锋铜像”和“湘川公路死难员工纪念塔”坚毅地记载着华夏儿女抵御外侮的不屈抗争。3.铭记历史，烛照未来铭记历史，方能烛照未来30能滩吊桥则以“中国公路史上第一座真正意义上的现代悬索桥”的壮举，镌刻了以周凤久先生为代表的老一辈交通人奋发图强的报国情怀。3.铭记历史，烛照未来今天，矮寨大桥、湘川公路和能滩吊桥在这里时空两望，并以一种挑战世界之巅的姿态，镌刻着历史，彰显着时代，昭示着未来！313.铭记历史，烛照未来如果说设计是工程建设的灵魂，那么文化则是工程设计的神韵。湘西文化之特性，有武陵山之粗狂，一如筒车水辗、沱江侗河、茶马古道，深沉而厚重；有边城之秀美，一如土家图腾、沈从文书、黄永玉墨，隽永而致远。324.益彰文化，方可经典流传334.益彰文化，方可经典流传矮寨大桥，横亘峡谷，如巨龙出山；桥型秀美，如天际彩虹，其壮，其美，深谙湘西文化粗狂秀美兼具之特性，成为记载和弘扬湘西文化传统的地标载体。一、美丽中国的世界新名片二、设计理念三、启示目录美学思考中国传统建筑美学思想1.致用--坚持效用为美2.目观--讲求目观之美3.比德–注重社会伦理4.畅神--追求精神满足35赵州桥矮寨大桥设计的美学考量：大师谈建筑美学建筑应该是自然的，要成为自然的一部分！赖特36流水别墅古根汉博物馆美学思考贝聿铭大师谈建筑美学完美的建筑作品体现在三个方面：1.时间与空间的完美结合2.历史与未来的完美结合3.建筑与文化的完美结合37卢浮宫博物馆中银大厦美学思考与自然相交融,与时代相辉映;与历史相传承,与文化相益彰！矮寨大桥设计的感悟与启示：启示39实现的是跨越一桥飞架南北，天堑变通途。“致用”是桥梁设计的首要目标，桥梁设计的致用之美在于结构功能与安全、实用与经济、力学与美学的和谐统一。启示40“资源节约，环境友好。”应该成为工程师的一种与时俱进的职业习惯，应该是一种责任，是一种精神，更是一种文化。桥梁设计的目观之美，在于与自然相交融，敬畏自然，融入环境；始终秉承环境友好、生态和谐的设计理念。造化钟神秀，天然成经典！敬畏的是自然启示41追求的是创新桥梁设计既要能显示出一个国家的先进技术与工艺水平，更要反映出桥梁设计者的创造力和时代精神。桥梁设计的畅神之美，在于与时代的相辉映，感恩时代，彰显时代精神；在于致敬时代，引领时代的发展方向。凡益之道，与时皆行！启示42承载的是历史桥梁设计的比德之美，在于与历史的相传承，铭刻历史沧桑和奋斗艰辛，承载民族振兴、民生发展的庄重使命。胸怀多丘壑，设计重担当！启示43传承的是文化桥梁设计的比德之美，在于与文化的相益彰，崇尚文化、蕴涵文化，成为记录和传承民俗传统的地标载体。文化恒久远，经典永流传！启示“与自然相交融，与时代相辉映，与历史相传承，与文化相益彰！”这是矮寨大桥设计中体现的工程美学之魅力所在，也是她将来历经时光雕琢而越发璀璨的生命力所在！文化成就梦想，精心绘通天下！感悟：感谢各位朋友，因为您们的关心和支持，我们的桥梁一定会像彩虹一样美丽。我们坚信文化成就梦想，精心绘通天下！