世界第一高桥花江峡谷大桥通车,建造这样一座大桥有哪些技术挑战?对中国来说算什么难度?

世界第一高桥花江峡谷大桥通车,建造这样一座大桥有哪些技术挑战?对中国来说算什么难度?
2025年09月29日 15:58 看点资讯

在业内,花江峡谷大桥堪称桥梁工程界的奇迹,属于世界级的项目之一。

花江峡谷大桥的建设难度,不仅仅在于它是世界上高度最高,跨度最大的大桥。还在于其异常复杂的抗风设计难度和抗风施工难度。

花江峡谷大桥的建设位置,正处于花江峡谷的风口区。这里的风场情况异常复杂,由于地形因素的影响,当空气由开阔地区进入花江山地峡谷口时,气流的横截面积减小,由于大气压力的压迫,导致空气质量不可能在山谷口堆积,于是气流在大气压的压迫下,形成狭管效应,加速前进,从而形成了威力巨大的强风。

根据建设前期的勘测调研显示,花江峡谷经常会有临时性的阵风和涡流产生,监测到的最大风速可达14级。复杂多变的峡谷风,对这座世界级的大桥抗风性能提出了巨大考验。

花江大桥采用的结构形式为悬索桥结构。这是一种以主缆为主要承重构件,通过将荷载从桥面传递到主缆,再由主缆传递到桥塔和锚碇的结构体系。其中桥塔和锚碇分别传递荷载垂直部分和水平部分到地面。这种结构形式由于结构自重较轻,受桥下净空和桥面标高限制小,能够非常好的抵抗桥梁的自身重力,在竖向平面内具有非常大的承载能力,因此拥有极大的跨越能力。对于全长2890米,主桥跨度长达1420米的花江峡谷大桥,采用这种结构形式是非常合适的。

但是大跨度悬索桥这种结构形式也不是完美无缺的,对于大跨度悬索桥而言,由于承重构件主要靠钢缆,在桥梁平面外的刚度很小,因此在风荷载的作用下很容易产生大幅度的变形和振动。

对于花江峡谷大桥而言,其桥面到水面的垂直距离高达625米,再加上桥梁的主跨度达到了1420米,风荷载对其变形和承载能力的影响,也会比普通悬索桥呈几十倍几十倍的放大。为了解决花江峡谷大桥的抗风难题,花江峡谷大桥的项目建设团队和设计团队,从2022年起,便开始采用多普勒激光雷达进行测风数据收集并进行24小时的自动采集传输。由此积累出了海量数据,并以等比缩放方式建模,开展风洞实验,从而为花江峡谷大桥找到最优的抗风结构形式和进行安全施工提供了有力的数据支撑。

由于花江峡谷大桥的跨度和高度已经接近甚至超越了现有桥梁工程的极限时,根据传统经验所验证的气动措施已经无法有效帮助桥梁有效抵御破坏性风致振动。面对超大跨度桥梁多带来的严峻的抗风挑战,为了解决花江大桥抗风稳定性和安全性的难题,设计团队首次在大桥的主梁上采用了水平稳定抗风板结构。

根据研究显示,当快速的空气压力流经钢结构梁底时,会在该空间内形成复杂的绕流。这种绕流在很大程度上决定了桥梁结构的主梁气动性能。当气动性能较差时,桥梁会在空气压力的扰动下发生明显的振颤效应。针对这类桥梁的颤振、涡振气动措施,就需要有针对性地对桥梁的承重构件进行处理,尽量改变或抑制下部空间的空气流动,减少主梁从中吸收的能量。

设计团队在主梁上采用的抗风板结构,在布置合理时能够有效地提高大跨度桥梁的风振性能,通过合理优化控制参数,抗风板能够始终为桥梁系统提供贡献为正的气动阻尼。同时,加装的抗风板还可以有效抑制梁间漩涡,经过合理布置和精细计算的抗风板,其涡振控制能力与稳定板高度会呈现出正相关的关系。

这一创新设计既节约了造价,又大大提高了大桥的抗风能力。

抗风板的设计仅仅是花江峡谷大桥众多繁杂的抗风设计中的一小项。由此可见该项目的设计与建造难度之大。

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