铺前跨海大桥(现称海文大桥)位于海南岛东北端--东寨港出海口处的铺前湾海域,铺前跨海大桥连接国家历史背景和文化名镇文昌市铺前镇和海口市演丰镇,是文昌木兰湾规划区与海口江东组团对接的关键节点工程。项目路线米,塔高151.8米,全桥全线采用双向六车道一级公路标准建设,于2019年3月18日建成通车,通车后从文昌铺前到海口的路程由原来的1小时30分钟缩短至20分钟。全线采用双向六车道一级公路标准建设。
铺前大桥是海南省第四座、文昌市第二座跨海大桥,也是海南省内最长、桥塔最高的单塔双索面钢箱梁斜拉桥,采用文字型斜拉索桥塔寓意为文耀海天的设计理念。铺前大桥破中国桥梁建设史七项记录和海南桥梁建设史多项记录,是迄今为止海南省内投资顶级规模的跨海桥梁工程。也是全国第二座按9级地震设防建设的跨海大桥,可抗17级台风,铺前大桥和清澜大桥是全国防震、抗风级别最高的跨海大桥以及海南地标性建筑工程。
桥墩支撑桥梁上部结构,是桥梁结构的重要组成部分,同时在历次地震中也是主要破坏部位。因此,桥墩抗震能力研究一直以来都是工程建设者们的关注重点。
而铺前大桥的特殊在于,其地处三条地震断裂带的交汇处附近,为国内第一座跨越活动断层的特大型桥梁。为了能让大桥在地震断裂带上站稳,该桥桥墩支座采取铅芯隔震橡胶支座,并在主塔横梁上设置16道预应力拉绳,防止主桥主梁在地震作用下的竖向震动。值得一提的是铅芯橡胶支座是目前应用较为广泛的一种隔震系统,拥有非常良好的隔震效果。铅芯橡胶支座的优点是是由橡胶板和薄钢板堆叠经热硫化而成,在其中间竖直地灌入适当直径的铅棒,铅芯必须紧固在孔中,并稍微挤进橡胶层中。因此铅芯的体积往往比中心孔的体积大一些,使铅芯能牢固地压入孔中,当橡胶支座发生水平变形时,整个铅芯由于被钢板约束而强迫发生剪切变形。橡胶材料具备不可压缩性,同时又具备比较好的弹性,橡胶比铅芯更具有较高的屈服极限。
同时,斜拉索上的永磁调节式磁流变阻尼器能有效吸能减震,桥面采用的简支箱梁,也能大幅度的降低地震对桥体带来的危害,使这座大桥未来可抗九级地震。据了解,这也是目前国内最高的桥梁抗震设防标准。
事实上,自2009年立项以来,建造团队历经6年的勘测研究,形成了18个科研专题研究,建设者在大桥结构设计中采用了小跨简支梁桥跨断裂带、大跨独塔斜拉桥避让断层跨越航道的设计的具体方案,这种独特的“熔断”机制以抵御高等级地震。这种方式就类似于家庭电路中的保险丝,若发生地震将以损失跨越断裂带的梁桥来保证主桥的安全。
纵观我国工程管理发展的历程,目前,我国每年固定资产投资已达数十万亿元,工程建设规模十分庞大。在工程建设过程中,业主(建筑设计企业)始终处于工程建设组织协调的核心地位,因没有业主,也就没有项目。但业主又是动态的,工程建设期间是“业主”,工程建成后“业主”就不存在了。由于工程建设的一次性、专业性、复杂性,加上业主的临时性,业主很难对工程参建单位(设计院、供货商、实施工程单位、EPC总包商等)实施有效管控,工程建设风险较大(超投资、工期拖延、质量缺陷、安全事故、滋生腐败等)。在工程建设行业大力推行PMC模式,全面规范、提升业主方工程建设管理上的水准,形成提升行业整体工程建设水平的体制机制,是适应新时代工程建设行业高质量绿色发展的迫切需要。
铺前大桥属于大型跨海桥梁工程,建设条件复杂、技术难度高、工程投资大,为更好推进项目建设管理,铺前大桥采用项目管理承包(PMC)模式进行建设。PMC模式在国际工程中应用广泛,本项目是国内首个采用PMC模式进行建设管理的桥梁工程。将先进、科学的项目管理技术应用到工程建设项目建设管理实践中,不断的提高业主(建筑设计企业)方的工程建设项目管理上的水准,确保工程建设项目建设取得成功,推动工程建设行业技术进步,是PMC的应有之义
具体而言,PMC模式就是业主聘用专业化项目管理公司作为项目管理承包商代表业主或协助业主组织并且开展项目的工程建设活动,实施专业化、科学化的项目管理,以有效实现工程建设项目的各项建设目标。
业主则以项目投资主体的身份,从建设目标、资金筹措、政府协调等整体上监督和控制整个项目,而不具体管理业主本身并非专长的一些项目管理内容。
铺前大桥从施工总承包到工程总承包,工程建设项目管理模式不停地改进革新,管理手段不断丰富,管理效果逐渐完备。实践已证明该模式可以对项目的设计来优化,能轻松实现在给项目生存期内达到成本最低。
桥梁的风荷载在桥梁设计中至关重要,而风荷载大小与风速平方成正比,设计风速取值过高会使投资过高,造成巨额浪费,有时甚至造成桥梁结构设计的困难、但取值过低使工程风险增大,桥梁使用期的安全度降低,甚至造成不塔设想的后果。另外,大桥建设施工,大型施工设备高,施工吊臂长,尤其是拼装阶段,桥面的超长悬臂施工,使得施工对风速有着特殊的要求,抗风措施采用不当,同样会造成塔毁、桥面断裂重大事故。桥梁抗风设计目的是保证结构在施工阶段和建成后的营运阶段能够安全承受有几率发生的最大风荷载的静力作用和由于风致振动引起的动力作用。因此如何合理确定设计风速成为大桥抗风设计首先面临的问题。
区位而言,铺前大桥位于海南岛东北部强台风多发的琼州海峡沿岸,且靠近风力强劲的海峡东部入口,这样的天气特征情况也势必要在设计基本风速上下足功夫。铺前大桥的设计基本风速为49.5米/秒,为国内最大。以台风为例,台风是一种极其危险的天气系统,对大型跨海桥梁施工和营运安全管理均会带来不利影响,因高标准设计,2014年对海南岛造成重创的威马逊和海鸥超强台风均从铺前大桥处经过,铺前大桥未受其影响,从这也可窥探铺前大桥的技术含量。
铺前大桥桥址处为410多年前琼山7.5级大地震的震中所在地,也是潜在的震源区,大桥地处三条断层的交汇处附近,其地震动峰值加速度为国内最高,桥梁抗震设防标准国内最高,为国内第一座跨越地震活动断层的特大型桥梁。因规划及地形条件限制,桥址无法有效避让断层,复杂地质条件给施工带来了严峻挑战,必须打破传统施工工艺,对桥梁的抗震能力进行了专题研究。
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