山区大跨径悬索桥赤水河大桥

项目描述

赤水河大桥位于习水县习酒镇，横跨川黔两省界赤水河，连接贵州江习古高速与四川叙古高速，大桥全长2009m，主桥设计为1200m双塔单跨钢桁梁悬索桥，造价17亿元。赤水河大桥主桥为（325m+1200m+205m），宽27m，主梁为板桁结合钢桁梁。主塔采用C50混凝土，贵州岸主塔高243.5m，四川岸主塔高228.5m。贵州岸为重力锚碇，四川岸为隧道锚碇。

赤水河大桥作为典型的山区大跨径悬索桥，具有地形地质情况复杂、生态保护要求严、交通运输不便、施工难度大、安全风险高、养护要求高等特点。另外悬索桥结构构造复杂、施工工序繁多，各部门与各专业的协调和相互配合任务量大。

赤水河大桥在设计和施工过程中面临多重挑战，在项目推进时，将工程师的创新创意与Bentley软件功能相结合，逐一解决遇到的难题，并取得了可观收益。

在项目初期，运用多旋翼无人机加上倾斜相机航拍项目现场，可视化采集桥位地形地貌，使用ContextCapture软件进行倾斜摄影，建立场地三维数字模型。精确的场地测绘解决方案弥补了现场险要地势测绘困难及采样点不足的问题，加快方案设计效率并降低测绘成本。实景模型直观呈现桥位区地形地貌、构造物空间位置关系，自此基础上快速合理规划施工场地设施布置，优化施工组织，节约设计周期 20 天。

借助三维地形地质模型gINT生成模块，基于地质钻孔数据，快速生成场地范围内的地形地质模型。在展示复杂地质结构的基础上还可进行岸坡数值模拟计算。

结合实景模型，对索塔、锚碇设置场地的施工难度和合理性进行分析，实现精细化设计。利用Bentley软件快速建立桥塔模型，辅助桥型方案比选。

锚锭是悬索桥的重要部分，赤水河大桥四川岸山体近乎垂直，而且大桥建设体量大，重力锚工程量巨大，也不环保。工程师选择了隧道锚的方式，在陡崖上45度角向下，开挖80米深的山体隧道锚洞，让整座山成为一个锚碇。隧道锚是空间变化曲面，施工需要分段掘进，二维设计仅能提供控制截面的相对坐标；锚碇内部的预应力钢束、冷却水管、构造钢筋之间穿插交错，极易产生错、漏、碰、缺等问题。利用OpenBridge Modeler软件，构建高精度的锚碇模型。包括锚碇精准分层，锚锭空间截面精准定位，索股精确设计。

借助OPENROADS DESIGNER软件，将设计模型、实景模型以及地质模型相结合，分析隧道锚与主线的空间位置关系，提出将锚碇的排水引入主线隧道排水系统的措施，创新性的解决了锚碇的排水难题，降低运维安全风险，节约运维成本 560 万元。

锚碇的精准分层能提供准确的逐层工程量，优化材料供应，严控浇筑水化热，进而提升浇筑质量；锚碇BIM模型提供了隧道锚曲面任意空间截面控制点坐标，导入全站仪后进行现场放样，随时修正模板定位，提高放样精度与效率。

锚碇锚固系统的钢绞线拉索、索股锚固件数量繁多且空间位置复杂。利用ProSteel建立锚碇钢筋三维模型，合理布置索股、冷却水管、定位型钢和钢筋的位置，优化钢筋排布间距及拉索角度，通过三维精细化设计，节约设计成本 150 万元。

使用OPENBRIDGE MODELER软件对索夹设计进行三维参数化，解决索夹角度多变和构造空间异形的问题。运用参数化手段动态调整索夹角度及尺寸变化，适应主缆线形变化，构建唯一且精准的模型。在此过程中新增零件级构件库 105 个，新增参数化构件 67 个；以参数化技术为核心，有效串联三维几何模型、计算交互、工程量统计、设计交互等设计工作，信息数据有序传递，提高设计效率 10%；依托Bentley软件的可视化手段和优异的参数化性能，节约设计周期 60 天。

基于三维实景模型，在OPENROADS DESIGNER中对索塔基础进行三维场地精细化设计，准确统计土石方量，优化大体积基坑开挖与防护设计方案，最终敲定四川岸陡峭处的承台尺寸与位置，将 4 排桩基优化成 3 排桩基，同时降低开挖高度，主塔基础工程规模相比同类型桥梁节约了30%，节约建造成本720万元。