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誤差2毫米?世界跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋合龍
2019-11-01 來源:科技日報(bào) 

  科技日報(bào)記者 雍黎“朝辭白帝彩云間,千里江陵一日還。”李白寫下千古名句的白帝城旁,新的交通方式將刷新更快的速度。10月30日上午9:00,世界在建跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋——鄭萬高鐵重慶段梅溪河雙線特大橋主拱成功合龍,這標(biāo)志著鄭萬高鐵重慶段建設(shè)取得重要進(jìn)展,為全線順利通車奠定了基礎(chǔ)。屆時(shí),時(shí)速350公里的高鐵不到10秒就可從橋上通過,而重慶前往北京最快只需要8個(gè)小時(shí)。

  

  成功合龍的鄭萬高鐵重慶段梅溪河雙線特大橋主拱。李智/圖

  跨徑340米

  世界跨度最大的高鐵拱橋

  鄭萬高鐵北接河南鄭州,南連重慶萬州,全長818公里,設(shè)計(jì)行車速度350公里/小時(shí),是聯(lián)系華北和華中地區(qū)及西南地區(qū)的主要高速客運(yùn)通道。重慶段有隧道27座,橋梁32座,橋隧比高達(dá)98%,地形地質(zhì)條件復(fù)雜,施工難度極大。由中鐵上海工程局承建的梅溪河雙線特大橋是鄭萬高鐵重慶段重點(diǎn)控制工程。

  “鄭萬高鐵重慶段最難建,而重慶段最難的就是這座橋。” 中鐵上海工程局梅溪河特大橋項(xiàng)目負(fù)責(zé)人魏焱波介紹,該橋位于重慶市奉節(jié)縣、長江支流梅溪河河口上游,大橋全長687.8米,主橋?yàn)閯判怨羌茕摻罨炷辽铣惺教峄@拱橋,跨徑340米,矢高74米,是目前世界跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋。

  作為高鐵橋,沒有一般橋梁會(huì)有的10厘米厚的調(diào)平層,但標(biāo)準(zhǔn)上要求整個(gè)橋梁誤差不超過10毫米,如何保證誤差不超標(biāo)全考“手藝”。而梅溪河特大橋所在的地點(diǎn)兩岸邊坡陡峭,施工場地狹小,修建便道困難,加之大橋地處三峽庫區(qū)自然保護(hù)區(qū),對水土保持、環(huán)境保護(hù)要求高,施工組織難度非常大。

  從力學(xué)上來講,通行列車速度越快,對大跨度橋梁的承載壓力越大,要保證設(shè)計(jì)時(shí)速350米的高鐵不減速駛過,必須要大橋的“基礎(chǔ)”穩(wěn)、“筋骨”結(jié)實(shí)。項(xiàng)目總工程師李國華介紹,承臺如同大橋的腿是“基礎(chǔ)”,不過兩岸陡峭的邊坡,想要站穩(wěn)都難以下腳。對此,他們在國內(nèi)高鐵橋梁建設(shè)中首次采用了水平樁加豎向樁分離式嵌固基礎(chǔ)技術(shù),讓4個(gè)長20.2米、寬11.7米、高14.18米,水平截面積相當(dāng)于2套120平方米商品房,混凝土用量達(dá)到2616立方米的承臺牢牢扎下了根。

   

  纜索將最后一塊主拱部分從船舶上吊起。李智/圖

  自主研發(fā)智慧監(jiān)測系統(tǒng)

  確保主拱合龍誤差不超過2毫米

  作為世界在建跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋,主拱提升及合龍是鄭萬高鐵梅溪河特大橋技術(shù)難度最高、安全風(fēng)險(xiǎn)最大的建設(shè)部分。

  大橋主拱為鋼拱肋外包混凝土結(jié)構(gòu),鋼拱肋相當(dāng)于主拱的“筋骨”,外包混凝土相當(dāng)于“皮肉”,施工中先進(jìn)行拱肋拼裝,然后在鋼管內(nèi)壓注混凝土,最后進(jìn)行拱肋外包混凝土澆筑。李國華說,“確保‘鋼筋鐵骨’結(jié)實(shí)牢固是主拱施工的重點(diǎn)。”

  鋼拱肋的拼裝采用從兩端向中間的方式,由于地形所限,無法從下部支撐,只能采取提拉、扣掛的方式,這也讓橋在建設(shè)中涉及的各個(gè)方向力更多,線性控制更加復(fù)雜。大橋修建最難的就在線性的控制上。

   “在施工中我們自主研發(fā)了拱內(nèi)吊裝智能監(jiān)測智慧系統(tǒng)。”中鐵上海局建筑公司總工程師李明介紹,他們采用傾斜攝影技術(shù)采集了地表信息,與建筑信息模型化(BIM)技術(shù)結(jié)合,生成了三維模型,并在大橋各個(gè)部位裝上了傳感器,實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)吊裝過程進(jìn)行智能監(jiān)測。在項(xiàng)目部,記者看到監(jiān)測平臺的大屏幕上,橋的三維立體圖形上,每個(gè)點(diǎn)的監(jiān)測情況都對應(yīng),一旦有危險(xiǎn)就會(huì)立刻預(yù)警,具體的位置也一目了然。

  項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將主拱拆分為48個(gè)吊裝單元,在拼接過程中,于國內(nèi)首次采用了大跨度纜扣分離纜索吊大角度斜拉扣掛施工工藝。經(jīng)過科學(xué)建模、復(fù)雜計(jì)算、嚴(yán)謹(jǐn)復(fù)核以及周密監(jiān)控和反復(fù)校核控制參數(shù),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終實(shí)現(xiàn)主拱精確拼裝和順利合龍,加工和拼裝誤差控制在2毫米以內(nèi),高于標(biāo)準(zhǔn)的10毫米。



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