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5885噸巨無霸空中完美對接 世界第一大有推力鋼箱梁拱橋主拱吊裝到位

2018年05月14日 16:05:00來源:中國日報網

  中國日報5月14日電(張怡) 鋼鐵巨龍騰空起,一彎新月挂柳江。5月14日淩晨4點,在具有“橋梁博物館”之稱的廣西柳州柳江上,世界第一大有推力鋼箱梁拱橋——柳州官塘大橋的5885噸中拱段整體提升到位,標誌著大橋建設最大的重難點被成功攻克。據介紹,此次提升還分別創下了整體提升高度、整體提升重量、提升拱肋跨徑三項“世界第一”的紀錄。

  由中鐵上海工程局投資建設的柳州官塘大橋為世界最大跨度的有推力提籃式鋼箱拱橋,跨度達457米。長462米的橋面,由148根吊索與上方的兩條拱肋相連,從外觀上看,整個大橋就像是菜籃的提手。由於大橋是一跨過江,水中不設橋墩,因此橋梁的承重將全部集中于兩岸的拱座上。據設計要求,拱座要分別承受高達17500噸的水準推力,為世界第一大推力的鋼箱拱橋。

  17500噸相當於1000個20英尺標準集裝箱的滿載重量,能夠承受這麼大的推力,基坑設計是關鍵。大橋兩岸的基坑分別由170多根鋼管樁圍合而成,最大深度達17.6米,為上大下小結構,上方開口處長約80米,寬約32米,約為20套120平方米的房子連在一起的大小。拱座基礎後背及基底呈臺階狀,利用拱座基礎與基岩的完美結合,從而承載橋梁結構帶來的巨大水準推力及承載力。

  受力難題的化解,只是解決了大橋的“基礎”問題,而中拱段的提升才是大橋最大的重難點。67.27米的整體提升高度、262米的拱肋跨徑、5885噸的整體重量,僅中拱段整體提升這一環節,項目部便創下了三項“世界第一”的空前紀錄,其5885噸的提升重量,大概等同於需要同時吊起1100頭成年非洲象的難度。“官塘大橋的建設難度之高,在國際上屬於一流。施工中需提升的中拱段,其重量及施工難度都是空前的,如何順利完成將是大橋建設的關鍵。”2016年4月,我國著名橋梁專家、中國工程院院士林元培在官塘大橋施工方案評審會上如是評價。

  在以往的同類橋梁吊裝施工中,一般都採用浮吊吊裝。但官塘大橋中拱段節段的提升高度及重量,令目前國內所有內河使用的浮吊都無法滿足。因此,技術團隊決定採取“低位拼裝、整體提升”的施工方式,並專門為此設計了多達300余頁的專項施工方案。

  “低位拼裝”先要在水中設置臨時支撐墩柱,而能滿足如此“龐然大物”拼裝需求的臨時墩柱,並沒有設計先例可以借鑒。“我們在墩柱支架設計過程中,通過BIM建模反覆推演,並用Ansys,Midas兩個軟體雙向復核,最終得出了精準的計算結果。在綜合考慮了保護柳江生態環境、對位精度、線型控制、抗風穩定性等因素後,決定採用穩定性更強的紫荊花式鋼管支架。”項目技術負責人肖延軍介紹説。

  項目部自行設計的這套“紫荊花式”水中支架包括88個水中樁基以及10個水中承臺,設計有12個主要主拱肋支架、2個防撞支架以及14個單獨支架,每個單獨支架又均由300多根空間交錯的鋼管拼接而成。如此複雜的異型鋼管支架,其加工難度之大,安裝難度之高可想而知,肖延軍説“這麼複雜的支架,用傳統的CAD二維製圖方式根本無法畫出,更別説安裝了。”為此,項目部充分利用BIM技術進行三維交底,並採取分層整體吊裝,將安裝精度控制在了2公分的偏差範圍內,比規範允許的15公分偏差值提高了近8倍,並且減少了水中高空作業量,有效規避了施工風險。

  面對“史無前例”的高難度提升,技術團隊採取了全面倣真分析和模型模擬提升試驗相結合的方法對中拱段力學行為進行了全面分析。項目部專門設計了與大橋比例1:10的模型,先後進行了十余次中拱段整體提升模擬試驗。通過實驗,對大橋倣真分析方法的正確性進行了論證,彌補了理論計算偏差。同時研發了“危大工程資訊監測指揮系統”,充分利用“物聯網”技術,在中拱段設置了90余個感測器,並安排了16個不同職責的技術小組,對吊裝過程中的中拱段進行全時段全方位監測,最終有效確保了整體施工安全。

  “這麼大重量和體積的提升,現場並沒有人山人海的現場,僅需操作人員對照電腦螢幕,輕點一下滑鼠即可完成。”據中鐵上海工程局副總工程師、大橋中拱段提升現場總指揮唐俊介紹,大橋提升採用了科技攻關團隊自主研發的系統,全部採用資訊化、智慧化手段完成,真正達到了“舉重若輕”的效果。

  5月6日至14日,在長達9天的緊張而又精細地施工過程中,指揮團隊不斷根據現場風速、溫度、天氣條件進行姿態檢測和過程調整,最終在14日淩晨4點,中拱段與邊拱段在78米高空實現了完美對接,宛如“一彎新月”挂在了柳江之上。至此,大橋建設的最大重難點成功攻克。接下來,項目部計劃利用5天時間,將中拱段與兩端既有拱肋通過4個小節段進行焊接連接,屆時,大橋的鋼箱梁主塔將正式合龍。

  施工過程中,項目部先後申請了《一種橋梁拱肋整體提升安裝的方法》《橋梁施工資訊採集管理系統》《橋梁施工資訊採集管理方法》《一種橋梁拱肋的整體提升裝置》等30余項發明和實用新型專利,其首創的一系列整體提升施工方案不僅填補了大量的技術空白,也為今後同類型橋梁的建設提供了一大批可借鑒的技術資料。

  柳州官塘大橋作為獻禮廣西壯族自治區成立60週年的重點工程,同時也是柳江上的第21座大橋,建成後,將為“橋梁博物館”的柳江將再添新寵。大橋西接蓮花大道,東至柳州汽車城的東環城大道及大學西路,可直通廣西柳州汽車城,將有效解決河東北片區與柳東新區的交通瓶頸,對促進柳東新區的經濟發展具有巨大的影響。

[責任編輯:張曉靜]

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