創造多個第一!國內首座雙層四線跨江鐵路橋主跨合龍
2021-07-27 08:21:26 來源:科技日報
長江滾滾,峽谷險峻,一座藍色的鐵路大橋跨江屹立,未來它將滿足高鐵和普鐵雙層同時運營。7月26日10時,隨著最后一塊橋面板精確安裝,重慶鐵路樞紐東環線(以下簡稱重慶東環線)控制性工程——明月峽長江大橋順利合龍,該橋是國內首座雙層四線跨江鐵路橋。
明月峽長江大橋順利合龍。
雙層四線
上層跑高鐵下層跑普鐵
明月峽長江大橋由中鐵二院設計、中鐵二局承建,項目建設歷時四年多。作為國內首座雙層四線跨江鐵路橋,橋梁上層為時速250公里的預留高速鐵路,下層為時速160公里的重慶鐵路樞紐東環線客貨共線雙線鐵路。
“上層跑高鐵下層跑普鐵,四線鐵路列車活載的動力效應顯著,對鋼梁和斜拉索的抗疲勞要求非常高。”中鐵二院重慶鐵路樞紐東環線橋梁專業設計負責人秦煜介紹,加之大橋位于長江明月峽區域,地形地貌和地質條件極為復雜,大橋設計和施工難度大,因此是全線重難點控制性工程
大橋正位于明月峽峽谷口,橋下是長江主航道,站在大橋之上極目遠眺,風景宜人,長江呈S型蜿蜒流淌,不遠處就是果園港。長江、峽谷,風光優美,但這些因素聚集在一起對于大橋的設計和修建都是重重難關。
秦煜介紹,因為長江的沖刷,這里地質為斷層破碎帶,屬于砂巖,巖體承載力差;峽谷地帶風場復雜,對大橋行車安全性影響巨大。同時,大橋跨越長江一級通行航道,每天通航船舶可達270艘,通航船舶多,但橋位地處峽口彎道水域,水流最大橫向流速2.2米/秒,船撞橋梁風險高。
在如此的地理環境下,如何保證橋梁穩定度和牢固度能滿足雙層四線鐵路的同時運營,特別是高鐵的安全運行?對此,中鐵二院設計團隊進行了“長江峽谷四線鐵路斜拉橋關鍵技術研究”的科研工作,攻克明月峽長江大橋的眾多難題。
明月峽長江大橋順利合龍。
科技攻關
這座大橋創造多個全國首例
明月峽長江大橋橋梁全長877.8米,單孔最大跨度425米。橋梁上部結構為鋼桁梁結構,采用N形主桁結構正交異性密橫梁橋面系,全橋共計69個節段,總重超過26000噸;下部結構由兩塔兩墩兩臺組成,主塔高度分別為189.5米、203米;鋼桁梁與主塔連接有斜拉索120根,斜拉索采用不對稱空間雙索面扇形布置。
“我們設計的是非對稱花瓶型橋塔鋼桁梁斜拉橋,這是全國首例,兩側橋臺與上下層重疊隧道直接相連也是全國首例。”秦煜介紹,因為受長江兩岸峽谷地形所限,無法對稱布跨,因此他們設計了非對稱的高低塔方案,采用不等長群樁基礎等,從而減小不良地質的影響。
峽谷的風是不確定性的,對此他們和中南大學合作,基于風洞試驗和風-車-橋耦合振動分析,采取了空間扇形斜拉索和抗風支座等措施,保證了行車的安全性和舒適性。同時,設計研發采用了M280拉索體系,用于部分高疲勞應力幅的斜拉索,有效提高了鋼梁和斜拉索的抗疲勞性能。
在大橋上施工的工人。通訊員 任承旺/圖
“下塔柱結構的抗船撞性能達到最高等級,確保即使是在8000噸輪船的撞擊下,大橋也不會垮塌。”秦煜表示,同時通過設置橋區助航設施、下塔柱內部填芯混凝土和自浮式鋼覆復合材料防撞設施等措施,降低了船撞風險。
不同于其他橋梁的是,明月峽長江大橋底部也全部用鋼板連接。秦煜介紹,相比水泥預制板,鋼的整體受力支撐度和韌性更強,因此他們對主梁邊跨壓重區采用了整箱式設計,即用鋼板封箱,內部用混凝土澆灌,這在國內鐵路鋼桁梁結構中尚屬首例。
據了解,中鐵二院設計團隊圍繞明月峽長江大橋建設關鍵技術進行攻關,形成了“斜拉索”“斜拉索下錨頭除濕結構”等30多個專利、論文和研究報告等成果。
面對深水基礎施工、大體積混凝土溫度控制、超高塔混凝土泵送、墩頂段鋼梁施工空間限制、鋼桁梁懸臂拼裝線型控制等困難,中鐵二局累計形成“鋼圍堰水上拼裝施工工法”“混凝土高壓地泵泵管固定裝置”“斜拉橋橋塔墩頂段鋼桁梁的安裝方法”等60余項授權專利、優質工法和論文技術成果。
中鐵二局重慶鐵路東環線項目副總工程師覃早介紹,為解決深水基礎施工難題,制造了重達2600余噸的巨型鋼圍堰,鋼圍堰采用駁船從涪陵浮運117千米到達橋位,創下國內內河浮運距離最長紀錄。
明月峽長江大橋雙壁鋼圍堰水上拼裝。
為重慶東環線通車奠定堅實基礎
成都局集團公司重慶建設指揮部表示,明月峽長江大橋順利合龍,為重慶東環線全線順利通車奠定了堅實基礎。
重慶東環線建成后將串聯重慶市主城區水土、空港、龍盛、東港、茶園、南彭等區域,服務于工業企業貨物運輸和沿線居民的出行,對促進沿線城市化進程及產業發展、增強重慶樞紐運輸組織靈活性、完善客貨運布局具有重要意義。
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