五峰山長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)建設(shè)者揭秘:輕柔的懸索橋怎樣穩(wěn)穩(wěn)地跑高鐵
2020-12-09 來(lái)源:現(xiàn)代快報(bào) 


  " 在長(zhǎng)江中下游地區(qū),五峰山橋位是預(yù)留了半個(gè)多世紀(jì)的一個(gè)位置,如今這半個(gè)多世紀(jì)的夢(mèng)想,我們通過(guò)這個(gè)橋?qū)崿F(xiàn)了。"12 月 7 日,在連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵淮鎮(zhèn)段通車前夕,全國(guó)工程設(shè)計(jì)大師、中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)副總工程師、五峰山長(zhǎng)江大橋總設(shè)計(jì)師徐恭義,中鐵大橋局集團(tuán)有限公司副總工程師、五峰山長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目部總工程師馮廣勝作為設(shè)計(jì)和施工代表接受了現(xiàn)代快報(bào)記者采訪。五峰山長(zhǎng)江大橋位置為何被稱為 " 最佳 " 橋位?" 最佳 " 建橋位為何又難建?輕柔的懸索橋怎樣穩(wěn)穩(wěn)地跑高鐵?他們這樣說(shuō)。

  這一 " 最佳 " 橋位等待了半個(gè)多世紀(jì)

  五峰山長(zhǎng)江大橋是連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵的關(guān)鍵性控制工程,作為我國(guó)首座公鐵兩用懸索橋,也是世界上運(yùn)行速度最快、運(yùn)行荷載最大的千米級(jí)跨度公鐵兩用懸索橋,大橋從一 " 誕生 " 起,就備受關(guān)注。大橋所在的長(zhǎng)江鎮(zhèn)江段,寬度僅有 1200 米,是江蘇省境內(nèi)河道最窄、建橋最為經(jīng)濟(jì)的地方。

  " 這里一直就是為鐵路大通道規(guī)劃預(yù)留的過(guò)江橋位,但是過(guò)去我們沒有能力修建超大跨度鐵路橋。" 徐恭義介紹,這一最佳 " 橋位 " 的要求其實(shí)很苛刻,因?yàn)樗辣皇?,航道十分繁忙,要修鐵路橋,水中不能修橋墩,要求一跨過(guò)江。這就意味著跨越能力大的懸索橋是過(guò)江的最佳選擇。但懸索橋一跨過(guò)江,又要跑高速鐵路,這在國(guó)際上都沒有工程先例,所以這一橋位已經(jīng)預(yù)留了半個(gè)多世紀(jì),一直未能實(shí)施。

  他解釋,懸索橋的優(yōu)勢(shì)是跨越能力大,劣勢(shì)是荷載作用后變形也大,并且還容易晃動(dòng)。但高速鐵路對(duì)行車的要求是要非常平穩(wěn),旅客乘坐列車的時(shí)候要感覺到舒適、安全,所以對(duì)高速鐵路橋梁的一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)要求也相當(dāng)高,加之此前沒有工程案例可以參考,未知數(shù)非常多。" 作為一個(gè)設(shè)計(jì)者,壓力就可想而知了。" 最終,他把原來(lái)單薄的扁平橋板給改成立體的空間桁架,讓柔軟的懸索橋板變 " 硬 ",再通過(guò)一系列合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確的理論分析,使結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性和抗風(fēng)安全性獲得提高,解決了懸索橋在高速行車和大風(fēng)作用下容易晃動(dòng)的難題。

  考慮到黃金水道的正常通航,五峰山長(zhǎng)江大橋采用 8 車道高速公路 +4 線鐵路、一跨過(guò)江的懸索橋設(shè)計(jì)方案。大橋全長(zhǎng) 6.409 公里,主橋最大單跨 1092 米,鐵路設(shè)計(jì)行車時(shí)速 250 公里,高速公路設(shè)計(jì)時(shí)速 100 公里。在此前的聯(lián)調(diào)聯(lián)試中,鐵路部門以多種方式反復(fù)測(cè)試,已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行了近百天,還創(chuàng)造了以最高 275 公里時(shí)速平穩(wěn)通過(guò)大橋的世界紀(jì)錄,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

  高標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新工藝,大橋建得又快又結(jié)實(shí)

  " 跨度超千米,加上橋位的特殊地質(zhì),決定了大橋的施工難度非常大。" 馮廣勝介紹,五峰山長(zhǎng)江大橋的兩個(gè)主塔、兩個(gè)錨錠,都是因?yàn)樘厥庑詭?lái)了技術(shù)的復(fù)雜性。而在上部結(jié)構(gòu)建設(shè)中,因?yàn)殍F路懸索橋在國(guó)家橋梁建設(shè)中沒有先例,也沒有現(xiàn)成的規(guī)范可以用。所以在橋梁建設(shè)過(guò)程中,一邊施工一邊摸索,對(duì)施工指標(biāo)的研究貫穿于建設(shè)始終。

  據(jù)介紹,五峰山長(zhǎng)江大橋自 2015 年開建,經(jīng)歷了 "2018 年 5 月 15 日的主塔成功封頂、2019 年 12 月 26 日主橋鋼梁實(shí)現(xiàn)合龍、2020 年 4 月 22 日連鎮(zhèn)線雙線軌道正式拉通、8 月 11 到 14 日順利完成了荷載試驗(yàn) " 等重大節(jié)點(diǎn)。五年多來(lái),中鐵大橋局采用了一系列新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新技術(shù)、新裝備,保證大跨度橋梁的安全和施工質(zhì)量, 取得了一系列創(chuàng)新,促進(jìn)了橋梁施工技術(shù)的發(fā)展。

  馮廣勝舉例,在 4 號(hào)墩建設(shè)中,地質(zhì)的復(fù)雜性決定了要使用超長(zhǎng)樁,最長(zhǎng)樁的地下深度有 138 米。如果按照現(xiàn)有規(guī)范,樁的傾斜度控制指標(biāo)為不大于 1%,但那樣到達(dá)樁底時(shí),樁的凈間距就只有 20 公分。稍有差池,施工中就會(huì)引起塌方。為了保證施工質(zhì)量,他們把樁的傾斜度指標(biāo)嚴(yán)格到了 3 ‰以內(nèi),樁底凈間距擴(kuò)大到了兩米多,確保了施工質(zhì)量。再比如在大節(jié)段施工中,采用了兩節(jié)間大節(jié)段的整體制造與吊裝的新辦法,使得鋼桁梁只用了 53 個(gè)節(jié)段。而這些成百上千噸的 " 龐然大物 " 都是在制造廠里整體制作出來(lái),現(xiàn)場(chǎng)只要像搭積木一樣進(jìn)行拼裝。也正因此,中跨從去年 9 月 24 號(hào)開始吊裝第一片梁,到 12 月 26 號(hào)鋼梁吊裝完畢,并實(shí)現(xiàn)了合龍,只用了不到 3 個(gè)月的時(shí)間,施工速度非???。

  現(xiàn)代快報(bào)記者了解到,為了讓大橋的各個(gè)部件都很 " 結(jié)實(shí) ",大橋采用了一系列的新材料和新工藝,例如,大橋試用了新型 U 肋板與面板的全熔透焊接工藝,用以解決焊縫容易疲勞破壞的難題;在鐵路道砟下方采用不銹鋼復(fù)合鋼板新材料,用以解決鋼板的銹蝕問(wèn)題;采用新的不銹鋼復(fù)合鋼板焊縫超聲檢測(cè)方法,用以解決以往復(fù)合鋼板焊縫缺陷檢測(cè)定位不準(zhǔn)的問(wèn)題。此外,大橋還研發(fā)了滿足直徑 1.3 米主纜緊纜需求專用緊纜及纏絲設(shè)備、滿足鋼梁架設(shè)需求的單機(jī)吊裝能力達(dá) 900 噸的纜載吊機(jī)等新設(shè)備。

  我國(guó)鐵路橋建設(shè)進(jìn)入懸索橋時(shí)代

  繼 1968 年建成的南京長(zhǎng)江大橋,和今年建成通車的滬蘇通長(zhǎng)江大橋之后,五峰山大橋是長(zhǎng)江江蘇段第三座公鐵兩用大橋。在路網(wǎng)上,它是連接連淮揚(yáng)鎮(zhèn)鐵路和京滬高速公路南延的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程,對(duì)于構(gòu)建蘇北快速鐵路網(wǎng),推動(dòng)蘇中蘇南融合發(fā)展,推進(jìn)寧鎮(zhèn)揚(yáng)同城化有著重要意義。

  " 預(yù)留了半個(gè)世紀(jì)的一個(gè)鐵路橋位,就說(shuō)明這個(gè)位置的合理性,將來(lái)從北京到上海也是一條捷徑。" 徐恭義認(rèn)為,五峰山大橋的建成通車,可以極大分流京滬高鐵的交通壓力,完善沿海大通道的主干路網(wǎng)布局。同時(shí),在江蘇省它又連接連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵,作為江蘇豎軸線上的 " 脊梁骨 ",對(duì)周邊經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大促進(jìn)作用。

  不僅如此,五峰山大橋的建成,還填補(bǔ)了世界高速鐵路懸索橋、中國(guó)公鐵兩用懸索橋和中國(guó)鐵路懸索橋三項(xiàng)空白,并在國(guó)際范圍率先建立起中國(guó)高速鐵路懸索橋的設(shè)計(jì)方法、計(jì)算理論和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

  " 五峰山大橋是一座開創(chuàng)性的橋梁。" 馮廣勝表示,五峰山大橋建成后,將帶動(dòng)更多的鐵路橋使用懸索橋這一橋型,目前已經(jīng)開工的川藏鐵路大渡河特大橋就是使用這樣的懸索橋橋型。(中交二航局 趙振宇供圖)

  通訊員 鄧達(dá) 王幫琴 常美蘭  記者 李娜 / 文 王曦 / 攝



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