宿务-科尔多瓦通道工程(CCLEX)是一个公路特许经营项目,其最大成就是在宿务和麦克坦岛之间修建了一座长653米、主跨390米的斜拉桥。该桥目前是菲律宾跨度最长的斜拉桥,其建设面临着一些独特的挑战,如地震活动频繁、地质多变和台风频发。此外,大桥下方繁忙的航道必须在整个施工过程中保持畅通。项目于2022年4月正式向公众开放,极大地改善了宿务市与麦克坦岛科尔多瓦之间的连接。这条世界级的高速公路也加快了旅行速度,促进了该地区的经济增长和旅游业发展。
见证现代工程和城市发展
宿务-科尔多瓦通道工程(CCLEX)是宿务市地方政府部门(LGU)、科尔多瓦市地方政府部门和大都会太平洋收费公路发展公司(MPTDC)于2016年4月,共同实施的一个雄心勃勃的项目。该项目旨在促进整个地区的经济、贸易发展,尤其是宿务和麦克坦岛的旅游业。
在设计这座标志性建筑时,设计师们为这座收费大桥设计了长8.25公里、宽26.9米的双向四车道,预计每天可容纳4万辆车。大桥有两座高139米的桥塔,每座桥塔上各有14对拉索,垂直净空51米。大桥的设计融合了最先进的技术和美学元素,包括标志性的桥塔,以及在夜晚呈现的炫丽的灯光,成为菲律宾现代工程和城市发展的见证。
菲律宾在桥梁建设方面有着深厚的历史,至今一些桥梁仍在使用。很久以前,在菲律宾被西班牙人殖民之前,早期的当地人使用小船渡河,直到西班牙殖民统治时期,桥梁才被引入当地。西班牙殖民者希望人们能够安全地从一个城镇到另一个城镇,因此他们修建了道路和桥梁,方便当时的旅行者和马车通行。
在国内修建道路和桥梁的过程中,由于当时没有可用的工程师,西班牙修道士被派来监督这些项目。这些修道士既不是训练有素的工程师,也不是建筑工人,但他们以对建筑的基本了解为参考,利用从墨西哥或欧洲带过来的书籍,开始建造具有耐久性的桥梁。
1866年,西班牙颁布皇家法令,成立了公共工程总委员会,虽然该委员会由来自西班牙的工程师取代,但这些建造的桥梁,其中一些至今仍屹立不倒,证明了古老的建筑学原理和技术是现代技术的垫脚石。
在西班牙殖民统治的后期,随着美国人于1898年的到来,技术也随着四座重要桥梁的建造而出现。
众所周知,西班牙桥(Puente de Espaa)是一座历史悠久的桥梁,在琼斯桥之前,这座桥就横跨帕西格河。该桥建于1875年,是为了取代旧的格兰德桥(Puente Grande)。它一共有六跨,还有人行道和位于中央的两个铁制拱门。在20世纪30年代被胡安-阿雷拉诺的新古典主义杰作——琼斯桥取代之前,该桥一直能够容纳公众和马车通行。
圣胡安尼科桥是历史上最现代化的桥梁,也是该国最长的悬索桥。这座桥梁始建于1969年,竣工于1972年费迪南德·马科斯总统时期。圣胡安尼科大桥全长2.1公里,其独特的设计分为两部分,呈L形的部分代表莱特岛,呈S形的部分代表萨马岛。
但现在,宿务-科尔多瓦大桥成功贯通后,超越了圣胡安尼科大桥的纪录,成为菲律宾最长的桥梁。
专为抵御极端自然灾害而建
严格的抗震设计
菲律宾地处构造复杂的东南亚地区,既有浅地壳地震源,也有俯冲地震源,历史上曾发生过多次大地震。通过采用模态推倒分析和时间历程分析,对桥梁在地震作用下的非线性性能进行了研究。桥梁的数值模型考虑了材料的非弹性特性以及P-Delta效应。该模型通过采用一组非线性弹簧来考虑土-结构相互作用的影响。此外,桥梁还考虑了地面运动空间变异性(SVGM)的影响。
由于土质不均匀且松软,该地区地震活动频发,加之桥梁长度较长,因此有必要研究这种效应及其对设计的影响。
通过随机振动技术和Monte Carlo模拟,对SVGM作用下的结构响应进行了评估。由于随机响应过程基于叠加原理,无法应用于非线性系统。因此,Monte Carlo模拟仍然是评价非线性响应的唯一严格方法。SVGM的影响首先是通过对有条件模拟的异步时间序列进行直接时间积分来分析的,其次通过在欧标中实施的简化方法来分析的,该方法通过估算支撑位置的地面位移来评估SVGM的影响,然后进行静态分析。这两种方法取得了较好的一致性。
为主跨建设做好准备
复杂的桩基施工
地基施工遇到了与海上条件相关的巨大挑战。由于地震荷载和船舶撞击荷载,以及多变的岩土条件,使得桩基础施工非常复杂。在详细设计阶段进行的岩土工程勘察显示,土壤/岩石条件复杂且差异巨大。
航道两侧的情况:宿务一侧是松软的第四纪土壤和风化严重的岩石,而科尔多瓦一侧则是珊瑚和结晶灰岩,上面盖着一层浅浅的第四纪土壤。
S1号、S3号和S4号边墩使用直径为2米的桩,而T1号和T2号塔柱以及S2号桥墩则使用直径为2.5米的桩。离岸桩是逐排打的,每排只有一次驳船定位,然后向后移动。S3和S4号桥墩的桩是通过延长临时便道在岸上安装的。由于钢筋数量巨大,钢筋笼需要非常严格的公差,因此红线公差被设定为50毫米(比规范严格得多),以降低与桩帽中的钢筋发生冲突的风险。关键阶段包括用GPS跟踪两个参考点对驳船进行定位,最大偏差500毫米;根据桩的位置固定钢架模板;安装钢筋并在浇筑桩身之前清理桩尖等。
为确保桩基钢筋笼制作的准确性,必须事先预组装钢筋笼,以确认每个钢筋笼分段的耦合器在之后的安装过程中能够匹配。为避免多达100吨的钢筋笼在运输和操作过程中发生变形,在钢筋笼的两端使用了带有定位螺纹Dextra接头的钢模板来固定钢筋。此外,还在驳船上安装了一个倾斜台,以减少钢筋笼的弯曲,从而减轻钢筋笼的安装难度。桩基混凝土由承包商自己的配料厂生产,然后用搅拌车运到码头,再装载到浮桥上。由于桩身钢筋密集和物流方面的挑战,混凝土的稠度要求为流动性,稠度为200-250毫米,最大骨料粒径为3/8英寸(小于10毫米),搅拌工作时间为6小时。直径2.5米的桩基施工周期约为1周。
在科尔多瓦高架桥上安装主梁
纤长的主梁
主梁采用预应力混凝土箱形截面,高度为3.5米。横截面在一个阶段内全部浇筑完成。由于箱梁的纤度较大,且从主跨上最后安装的斜拉索的自由长度(12 米)较长,因此有必要将永久预应力(由内部钢绞线单元提供)与临时外部预应力(由PT杆件支撑)结合起来,以控制施工期间箱梁的弯曲。
对于主跨合龙,从早期阶段就必须协调并保持两个悬臂的标高一致,以尽量减少最后一段(即2米长的合龙段)的修正误差。
主跨合龙
几何控制与施工监控
为了准确预测混凝土的性能,必须在实验室进行为期12个月的混凝土混合测试,以确定徐变和收缩。此外,还根据施工过程中的实际观测结果,不断对结构模型进行重新审视和校准。几何控制和施工监控包括对桥面和桥塔进行持续监测,记录温度和风力数据,以便在主梁悬臂施工过程中进行几何校正。
桥塔上的基督教十字架照明
尽管CCLEX斜拉桥技术复杂,施工过程中也面临各种挑战,如COVID-19大流行和台风雷伊(当地称为奥黛特),但大桥于2022年4月30日竣工通车。团队合作以及与所有相关方的成功合作,是克服所有困难并建成这座标志性桥梁的关键所在。
宿务被认为是该国天主教的摇篮。这座桥最初的竣工目标是庆祝麦哲伦率领的第一批西班牙探险队将基督教信仰传入群岛五百周年,双塔斜拉桥上发光的十字架也突显了这一点。然而,由于一些延误,竣工和落成晚了一年(2022年)。
新建成的宿务-科尔多瓦通道工程不仅是一座具有艺术价值的桥梁,同时也成为宿务和科尔多瓦市的一个新景点。
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桥梁工程
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