北盘江大桥：一桥跨云贵天堑变通途

2019-09-26

科学中国人 2019年15期

在过去的几十年来，我国一直致力于发展偏远地区的交通业，尤其在崇山峻岭间建造起不少世界闻名的桥梁。

正所谓“世界桥梁看中国，中国桥梁看贵州”。贵州省受地形的影响，道路交通修建任务分外艰巨，大山之间必须依靠大桥才能通车，这也成就了贵州省如今诸多举世瞩目的桥梁建筑并存的局面。据了解，在全世界最高桥梁排名前20名当中，贵州省就占有14座，在建高桥、难桥这一领域，少有比肩地区。

这其中，最让人印象深刻的自然少不了北盘江大桥，其位于云贵高原中部北盘江大峡谷上，是贵州水柏铁路线上一座结构新颖又复杂、技术要求高、施工难度大的单线铁路桥。盘卧在高山峡谷之间，它的建造达成多项中国或世界之最：轨底到峡谷底深达280米，为国内最高的铁路桥梁；主跨为236米上承提篮式钢管混凝土推力铁路拱桥，是世界同类型桥梁第一；单铰转体重量达10400吨，居世界同类转体首位。

北盘江大桥

有志者，山险可越

北盘江大峡谷位于乌蒙山山脉之中，千百年来，贵州都格镇和云南普立乡被分隔开来，两岸居民如果要互通往来，要翻越3座山头，走40公里山路，才能到达对岸。在这样的境况下，建桥、修路被提上日程。

据悉，因为高原边界深山地区，地势十分险峻，地质条件非常复杂，北盘江大桥从选址到施工皆十分不易。起初，建设团队接到设计任务时，曾耗时一年对周围10公里的山体地貌进行了细致的考察，结果很不乐观。当地石灰岩密布，山体硬度极差，在地上打钻，稍不留神就会打进巨大的溶洞里，有的溶洞有将近100米深。一个个溶洞就像一颗颗地雷，让桥梁的选址困难重重。后来，为了躲避遍布山体的溶洞和裂隙，设计人员不断将桥的位置往高处移，最终将桥面定在了565米这个令人眼晕的高度。“桥位处岩溶发育，必须要查清楚，我们通过钻探+物探+CT扫描等方式，彻底查明溶洞的发育情况。溶洞不可怕，可怕的是没被查出来。”北盘江大桥总设计师这样说道。

在2013年开始动工建设，北盘江大桥历时39个月竣工，于2016年顺利运营。因为当地地质灾害频发，风大、雾、雨、凝冻等恶劣的自然气候环境，及地形结构复杂等原因，建设团队面临诸多困难，譬如多个大型构件无法运输等问题。这就显示出，施工方案和设计方案的选择重要性。

设计初期，建造团队给出了主跨720米钢桁架梁斜拉桥、主跨672米钢桁架梁斜拉桥、主跨672米钢桁架梁悬索桥、主跨800米钢桁架梁悬索桥等方案。在综合比较结构安全、投资造价、施工可行、环境影响等因素后，最终确定了主跨720米钢桁架梁斜拉桥方案。

那时候，在无通航河道的山区峡谷修建跨径达720米的钢桁架梁斜拉桥并无案例可以借鉴，属于国内外首次。于是在主塔施工过程中，设计人员考虑到桥梁距谷底高差太大，采用支架固定梁体不现实，翻阅文献提出了采用整节段纵移悬拼工法。该工法使中跨架梁效率得到大大提升，提前完成了主跨钢桁梁架设任务，保证了大桥顺利合龙。

不可思议的宏伟工程

北盘江大桥还有另一个名字叫“尼珠河大桥”，整个桥身跨过尼珠河大峡谷，连接贵州、云南两省，与云南省杭瑞高速公路普立至宣威段相接。它由云贵两省合作共建，全长度为1341.4米。桥面到谷底水面垂直高度565米，相当于200层楼高，这也使其在完工时，顺理成章地问鼎世界桥梁高度排行榜。

当然，建桥最终的目的并非为了打破多少纪录，取得多少世界第一，“高度是被逼出来的，不是为了高而高”，最重要的一点是给当地的交通带来便利。北盘江大桥的建成也确实一改旧日局面，拉近了黔滇之间的距离，使云南宣威市区至贵州六盘水的车程从之前的5个小时左右，缩短为1个多小时，有效改善了云南、贵州、四川等地与外界的交通状况，也为当地的经济发展带来了飞跃式的提升。

与此同时，北盘江大桥建造也为桥梁发展史留下了多项技术成果。除了纵移悬拼工法外，还有譬如基于大桥项目提出的与板桁组合相适应的“中纵梁+大次横梁”结构体系，明显提高了结构受力性能。对大量“桁—板焊接连接”实测不同焊接条件下的焊接变形量进行了统计分析，工程人员从而得出焊接变形量分布规律，提出了减少焊接收缩变形的有效措施。并且通过焊接变形模拟计算分析，他们还评估了焊接对桥面板和主桁受力的影响，确定了正交异性钢桥面板与钢桁梁合理的连接构造和工艺。

北盘江大桥主跨达236米，为国内第二大跨度铁路钢桥。从施工方案来看，大桥的236米主跨钢管桁架拱采用工厂内分单元制造，经过铁路、公路运输，在大桥南北两岸陡峭峡谷的工地支架上进行栓焊连接成两个半拱，单铰水平转体合拢（南岸水平逆转180度，北岸水平逆转135度），钢管内混凝土以泵送顶升法施工。拱上结构用吊重60吨、跨度为480米的缆索吊机施工，保障了施工的可行性、安全性。

除此之外，据有关负责人介绍，北盘江大桥的研究成果有效解决了大跨径钢桁架梁斜拉桥的关键技术难题，支撑了大桥的高质安全建成；顶推设备获得了“中国专利金奖”；板桁结合加劲梁的设计及研究成果为山区同类桥梁提供参考和示范；形成了山区大跨度钢桁梁斜拉桥的建设的理论体系和经验方案，提高了此类桥梁的建设效率，成为山区大跨径钢桁梁斜拉桥的建设“范本”。