3月18日

國內(nèi)首座跨越地震活動(dòng)斷層特大橋

海南海文大橋（原名鋪前大橋）

建成通車！

作為國內(nèi)第一個(gè)采用全過程咨詢服務(wù)的大型橋梁工程，海文大橋由中交集團(tuán)所屬中咨集團(tuán)采用PMC模式進(jìn)行全過程咨詢管理，中交集團(tuán)所屬振華重工、二航局、一公局集團(tuán)、水規(guī)院、公規(guī)院、二公院、廣航局7家單位參建。

據(jù)了解，世界上已建成的跨地震帶橋梁僅有3座——日本明石海峽大橋、舊金山-奧克蘭海灣大橋、希臘里恩-安拖里恩大橋。

海文大橋橋址是潛在的震源區(qū)，特殊之處在于直接跨越有三條地質(zhì)斷層的斷裂帶，其中一條屬于活動(dòng)斷層。斷層是指地殼受力出現(xiàn)斷裂后，兩側(cè)巖塊發(fā)生相對位移的地質(zhì)構(gòu)造。橋梁主橋位于斷層下盤，斷層上、下盤垂直位錯(cuò)達(dá)1.4米，水平拉開0.8米?？紤]主橋的跨度較大，為確保主橋結(jié)構(gòu)安全，降低強(qiáng)震作用對結(jié)構(gòu)的不利影響，主橋基礎(chǔ)位于斷層同一盤上。橋跨的布置保證邊墩至活動(dòng)斷裂帶有150米的安全距離。因規(guī)劃及地形條件限制橋址無法有效避讓鋪前-清瀾地震活動(dòng)斷層，該橋梁設(shè)計(jì)超出現(xiàn)有規(guī)范范圍，無前例可循。

為此，自2009年立項(xiàng)以來，歷經(jīng)6年的勘測研究，形成了18個(gè)科研專題研究，建設(shè)者在大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了獨(dú)特的“熔斷”機(jī)制以抵御高等級地震。“海文大橋采用小跨簡支梁橋跨斷裂帶、大跨獨(dú)塔斜拉橋避讓斷層跨越航道的設(shè)計(jì)方案，”“跨斷裂帶梁橋就類似于家庭電路中的保險(xiǎn)絲，一旦發(fā)生地震將以損失跨越斷裂帶的梁橋來保證主橋的安全。”

大紅色部分為地震斷裂帶，上方引橋采用簡支梁

同時(shí)，為了應(yīng)對斷層錯(cuò)動(dòng)引發(fā)強(qiáng)震的極端事件，大橋?yàn)榭鐢嗔褞б龢驅(qū)ｉT設(shè)置了備用梁，在跨斷層橋跨發(fā)生破壞時(shí)，可以進(jìn)行快速更換，保證生命線的暢通。備用梁采用可快速拼裝的貝雷梁，平時(shí)用于區(qū)域內(nèi)的快速搶險(xiǎn)，震時(shí)可用于大橋的快速搶修。

主橋采用分離式承臺(tái)基礎(chǔ)，即橋梁的梁與塔、墩之間并不剛性聯(lián)結(jié)，而是通過滑動(dòng)支座聯(lián)結(jié)。在地震時(shí)，全斜拉橋可以縱向擺動(dòng)，避免結(jié)構(gòu)共振，達(dá)到抗震消能的目的。橋墩下方設(shè)置了兩個(gè)4.3米超大直徑樁基群，樁基最深達(dá)38米，相當(dāng)于把占地面積約300平方米的12層樓高的樓層沉入水底，如定海神針般穩(wěn)穩(wěn)扎入海底巖石深處，而主墩單個(gè)承臺(tái)為8000立方米大體積混凝土結(jié)構(gòu)，又使大橋主塔“巨人”在海底堅(jiān)硬巖層中扎穩(wěn)腳跟，同時(shí)，主塔兩側(cè)斜拉索梁端還設(shè)置阻尼器，能有效吸能減震，這些措施將有效防止臺(tái)風(fēng)、地震等異常氣候?qū)Υ髽虻挠绊憽?/p>

橋墩與主梁之間設(shè)鉛芯隔震橡膠抗震支座，在支座處設(shè)置阻尼器來吸收地震的能量，并在橋面箱梁與主塔橫梁之間拉起16道“保險(xiǎn)繩”，進(jìn)而防止主橋主梁在地震作用下的豎向震動(dòng)，可抗風(fēng)抗震，主塔兩側(cè)斜拉索梁端還設(shè)置了永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器，能有效吸能減震。橋面采用簡支箱梁也大大降低地震對橋體帶來的危害，使大橋最終得以橫跨地震斷層。

E型鋼阻尼器，通過金屬的變形來吸收地震力

設(shè)計(jì)與施工方通過對主塔、橋墩增加樁基鋼筋骨架密度，用鋼量和混凝土量是一般同類型跨海橋梁的1.5到2倍；增加兩到三倍鋼筋用量，增強(qiáng)橋梁基礎(chǔ)抗震能力。橋墩設(shè)計(jì)為四面花瓶型墩身，可有效防止地震時(shí)梁體掉落。受地形限制大橋設(shè)計(jì)無法避讓斷層，因此一段全長581米引橋中兩個(gè)橋墩直接跨越活動(dòng)斷層。這意味著，斷層地質(zhì)活動(dòng)將使這兩座橋墩間的距離、高度差均可能發(fā)生變化，給橋梁施工帶來諸多挑戰(zhàn)。橋梁上部結(jié)構(gòu)使用鋼箱梁，橋墩出現(xiàn)高度差變化等情況，可通過鋼箱梁下支座在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)橋墩高度。施工方還預(yù)制多個(gè)節(jié)段鋼箱梁備用，一旦發(fā)生地震橋面損壞等情況，也可通過快速更換鋼箱梁恢復(fù)通車。