大桥桥墩易位,不为美观为安全 | 每周一案

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在鲁中某市,有一座外形新颖独特、技术国内领先、山东首座异形独塔双曲面不等跨斜拉桥。

这座大桥是该市的“城市名片”,横向看呈“人”字形,纵向看呈“Y”字形。全桥总长330米,桥宽37米,双向六车道,主桥240米,独塔斜拉桥,索塔高度达106.55米。

“城市名片”竟然跨越了断裂带!

大桥是该市重点工程,并被列为山东科技创新项目、中国铁建科技资助项目,由同济大学建筑设计院进行设计。而大桥采用的“独塔双曲面不等跨斜拉结构”形式,对索塔的抗震和桥墩稳定性要求非常高。

2009年,同济大学建筑设计院的设计工作者接受任务后,首先到现场进行了踏勘,并查阅了当地以往的地质资料,发现大桥附近有一条断裂——新泰-蒙阴断裂通过。一下子,同济大学设计院的专家们的心不平静了。

由于大桥在开展初步设计时,建设单位不了解新泰-蒙阴断裂的具体走向,只在考虑周围地形地貌及景观效果的情况下,就确定了大桥的走向和主桥墩、辅桥墩的位置。他们发现,这样的景观效果是最理想的。

对于大桥的设计者来讲,除了考虑景观效果外,重要的还是考虑大桥的安全性问题。于是,同济大学建筑设计院与有关部门的领导进行了深入沟通,提出要对工程场址区开展相关工作,确定新泰-蒙阴断裂与大桥的位置关系,要鉴定该断裂的活动性,探查断裂的构造分布特征,评价新泰-蒙阴断裂对工程的影响

最佳的大桥方位和造型样式给大家留下的印象太美好了,如果真要是改动了,前期投入浪费不说,后期建设效果也会受到影响。经过一番了解和讨论,有关部门意识到大桥的安全性是最重要的,最终于2010年联合同济大学建筑设计院共同委托山东省地震工程研究院开展该大桥的地震安全性评价工作。

探测结果表明,大桥必须避让!

为了确定新泰-蒙阴断裂与大桥的位置关系和断裂带的结构特征、活动时代,在查阅以往研究成果的基础上,山东省地震工程研究院在场地及其附近完成了5个地质地貌调查剖面、1个探槽开挖剖面、探测总长度1173m的3条地震影像剖面,并利用11个勘察钻孔和4个钻孔联合剖面、2个瞬变电磁和高密度电法探测资料对大桥场地进行了详细地勘测。通过多种资料的综合研究,确定了断裂错断的上覆地层,鉴定了断裂活动性,并得到了新泰-蒙阴断裂在大桥场地的精确定位图,为工程断裂避让提供了科学依据。

探测鉴定结果表明

新泰-蒙阴断裂为晚更新世活动断裂,沿新泰-蒙阴断裂发生过1831年的山东新泰4级地震,具有发生6.5级地震的构造条件。新泰-蒙阴断裂发育在两种不同岩性的地层之间,断裂破碎带规模较大,宽达30至40米,断裂两侧地基承载力存在明显差异。从安全的角度考虑,建议大桥索塔桥墩采取避让措施,避开新泰-蒙阴断裂不稳定地段。

有关部门和同济大学建筑设计院高度重视山东省地震工程研究院给出的大桥索塔桥墩避让新泰-蒙阴断裂的建议,并进行了多次沟通,深入研讨解决方案,科学调整了原设计方案中的主桥墩与辅桥墩位置

最终,方案将主桥墩与辅桥墩的位置进行了对调,主桥墩基础座落在岩石相对完整,地基承载力较大的太古代花岗片麻岩之上,辅桥墩基础座落在岩石相对破碎,地基承载力较小的第三纪泥岩和砂砾岩之上。这样既能减少投资,还又提高了大桥的安全性。


避让活断层:惹不起躲得起,躲不起就“正面刚”

活断层决定着多数破坏性地震的发生位置、地震震级的大小,同时对强地震地面运动具有复杂的影响。如果事先知道活断层的存在位置,绝大多数人都会选择避开这一危险因子,惹不起咱躲得起。

像银川市政府根据活动断层探测结果,沿活动断层带设计了一条宽约200米的绿化带,不允许新的建设项目跨断层建设,避免了潜在断层同震错动可能产生的直接危害;太原市依据活动断层分布情况,将原先西扩的规划改为东扩规划。

如果无法避免,为了人民的福祉、为了社会发展,只能选择“正面硬刚”、“迎难而上”,但这样往往要付出相当大的代价。

例如今年通车的海南海文大桥(原名铺前大桥)跨越了三条断层,其中还有一条活断层,是海南省内设防等级最高的桥梁。

为了减轻海文大桥的地震风险,建设方准确地勘探海底断层、精心设计主桥基础、增加两到三倍钢筋用量增强桥梁基础抗震能力、采用减隔震措施......采取了多项措施进行抗震设防。


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