设计师解密“世界最大自锚式悬索桥”——鹅公岩轨道大桥

重庆发布 2020-02-11

对于经常来往鹅公岩大桥两边的市民来说，一定对身旁被网友戏称为“鹅母岩大桥”的鹅公岩轨道大桥印象深刻。

这两年，鹅公岩轨道大桥不断出现在各种短视频和摄影作品中，堪称新的“网红”桥。但网友们关于鹅公岩轨道大桥的疑问也有不少：为什么这个桥只是轨道交通专用桥？为什么修了这么久？两座桥为什么挨得这么近？

2019年12月30日，重庆鹅公岩轨道大桥正式投用，大桥连通了重庆轨道环线海峡路站和谢家湾站。此刻，鹅公岩轨道大桥的身份和地位也更明晰：它是目前世界上主跨跨度最大的自锚式悬索桥。

对于网友们的疑问，重庆发布特别邀请两位大桥设计师解密背后的故事。

两座桥为何这么有“CP感”？

鹅公岩轨道大桥是重庆轨道交通环线专用桥，全长约1650米，其主桥是五跨连续钢箱梁双塔双索面自锚式悬索桥，600米的主跨长度是世界自锚式悬索桥之最。和既有的鹅公岩大桥相邻，两桥仅间距45米，桥型和桥塔高度也完全一致，远远望去，十分“般配”。

但不料正是这两桥的“CP感”，给设计师和建造师们在桥梁前期设计和后期施工带来了极大的挑战。

“鹅公岩轨道大桥需要建造和鹅公岩大桥一致的悬索桥，这样才能与周边环境及城市天际线相协调。”林同棪国际工程咨询（中国）有限公司副总裁、鹅公岩轨道大桥设计师陈晓虎说。

悬索桥的主缆需要锚固在大地上或山体里，比如鹅公岩大桥，就锚固在南岸区的山体里。但鹅公岩轨道大桥如果也在一旁锚固，大体积的开挖将会影响鹅公岩大桥锚固山体的稳定性，一旦发生山体失稳，将严重影响大桥的安全。

最终，设计师们巧妙选择自锚式悬索桥这种桥型，将主缆锚固定到自身桥面上，这样就不用开挖山体而影响鹅公岩大桥的安全。这也正是“自锚”的含义所在。

世界最大跨径的自锚式悬索桥

解决了锚固问题，新的问题又出现了。自锚式悬索桥是把主缆锚固到桥面的，世界上之前建成的这类桥梁都要先搭好桥面，才能锚固主缆。但鹅公岩轨道大桥位于长江的繁忙航道上，为保障通航安全，避免船舶航行撞上施工支架，搭桥面就不能采用通常的方法。

“研究确定方案都花了近两年时间，其中为了研究桥面搭建方法，比较了诸如支架法成梁、顶推法成梁等，都因为长江主航道没有条件搭设支架而无法实施。”林同棪国际工程咨询（中国）有限公司轨道桥梁经理、鹅公岩轨道大桥设计师漆勇说。

经过多方考量，设计师们提出了一种全新的思路：用“先斜拉，后悬索”的体系转换工艺。先用斜拉桥的原理将桥面架设好，再通过体系转换，将桥面的吊挂系统转移到悬索体系上。这是世界范围内在大跨度悬索桥上的首次运用。

“这是一种全新的工艺，对设计和施工也是新的挑战。因为斜拉法要求桥塔较高，我们在永久的混凝土桥塔顶部设计了两座42米高的临时钢塔，用总共64对斜拉索完成了桥面搭建。最后，我们用了近4个月的时间完成‘斜拉转换悬索’这一步。现在看来，这个世界建桥史上的首次应用圆满达到了预期效果。” 漆勇说。

而鹅公岩轨道大桥，也成了世界最大跨径的自锚式悬索桥。

为什么不修成公轨两用桥？

鹅公岩轨道大桥在确定要建轨道专用桥之后，引起网友热议，为什么不修成公轨两用桥呢？

其实，由于鹅公岩大桥两侧建筑、立交、道路接线等众多限制条件，强行修建公轨两用桥会引发诸多矛盾。并且，受四横线陈家坪到四公里沿线通行能力限制，鹅公岩轨道大桥如引入市政道路功能，并不能有效改善沿线道路的交通现状。

“缓解鹅公岩大桥周边交通状况的办法应该是从路网的角度优化交通流量的分配。目前，可有效改善鹅公岩大桥沿线交通的四横线分流道方案已在研究中，这将是比在这里修建公轨两用桥更有效的工程方案。”漆勇说。

这是怎样的智慧桥梁？

据了解，在鹅公岩轨道大桥设计和建造过程中，林同棪国际桥梁健康监测团队还采用了智能化的监测设备，为大桥专属设计并安装了长期健康监测系统，可以实时发现问题和风险，实现桥梁运维智慧化，有效保障桥梁全寿命周期安全。

“这套智能化监测系统是我们经过多年技术积累逐步开发完善的，在桥面、桥塔、主缆、吊杆上都设置了传感器。”陈晓虎介绍。

今后，通过这上千套传感设备，鹅公岩轨道大桥的变形、应力、振动和桥梁所处环境的温度、湿度、风力等，工作人员可以在后端平台上实时观测，并通过智能分析时刻掌握桥梁的健康状态。

据悉，目前重庆已经有部分大桥安装了类似系统，未来有望结合5G、物联网等技术，实现桥梁状态监测云平台管理。这样可以进一步提升桥梁的管养效率，节约运维成本。