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世界最大跨度自锚式悬索桥——重庆鹅公岩轨道专用桥合龙
发布时间:[ 2018-05-14 13:34 ] 文章来源:< 综合 > 浏览量: 2325
    5月5日,世界最大跨度的自锚式悬索桥——重庆市鹅公岩轨道交通专用桥在长江上顺利合龙。该桥全长1650.5米,宽22米。其中主桥长1120米,主跨600米的双塔双索面五连跨连续钢箱梁自锚悬索,跨径为同类型桥梁的世界之最。大桥有东西两个主塔,其中东塔高约153.13米,西塔高约147.13米,施工技术含量大,施工难度高。跨径的增大,对桥梁设计能力,高强度厚钢板材料性能及其焊接工艺、施工能力、施工装备等方面都提出了更高的要求。

    鹅公岩轨道专用桥的桥型,是双塔双索面自锚式悬索桥,引桥长530.5米,共16跨。位于现有鹅公岩长江大桥70米处,两桥相距仅45米,与老桥的外型相同,高度相同,而且以后将涂成相同的颜色,也是蓝白相间,像一对“孪生姐妹”。
    鹅公岩轨道专用桥由69段钢箱梁组成,单段最重达408吨,首段钢箱梁于2017年2月13日吊装,历时14个月安装完成,目前已经获得7项国家发明专利。
    鹅公岩轨道专用桥 是重庆市轨道交通环线的三座跨江大桥之一,也是整个环线中难度最大的工程,由中国铁建大桥工程局集团公司承建。大桥合龙后,下一步将开始主缆架设施工,为斜拉成桥及体系转换奠定基础。整个体系转换过程,预计工期将持续至2019年4月,土建完成后,将进行移交铺轨。大桥的合龙,标志着环线向全线建成通车目标又迈进了关键的一步。
   
一、长江又添一道靓丽风景
    作为桥都,重庆的每一座桥都有自己的故事,都是一道靓丽的风景。鹅公岩轨道专用桥也不例外。据透露,在设计阶段,重庆轨道集团与各参建单位深入研究,优化施工方案,创造性地采用了许多新工艺、新工法,力求使大桥不仅成为品质优良的交通工程,还要成为技术含量高、工艺涵盖广、外形美观的建筑工艺品。
    转换完成后的鹅公岩轨道专用桥与既有鹅公岩公路桥同为悬索桥,外形一致、同跨长江、相得益彰,两桥建成后,将呈现“姊妹桥”的靓丽景观,就像两位婀娜多姿的红衣少女在长江翩翩起舞,将成为长江上又一道靓丽的风景线。两桥高度差不多,等待轨道环线通车后,市民可以一览长江两岸的美丽夜景, 以及鹅公岩大桥的华灯初上。
    鹅公岩公路桥和轨道专用桥相距如此之近,当初为何不设计成公轨两用桥,桥面跑汽车,桥下跑轨道交通列车,如千厮门大桥、东水门大桥、菜园坝大桥等,公轨两用桥已成为重庆的“网红”景点。
    据了解,重庆轨道交通环线是上世纪90年代规划设计的,当时的设计方案就是公轨两用桥,即环线列车经过鹅公岩公路桥时,在已建成的鹅公岩公路桥下面跑,并且预留了6节编组的列车轨道空间。不过,由于主城特殊的地形环境和城市快速发展,原来的预留轨道列车通道方案已经不能满足新的环线列车通行所需的条件。主城的快速发展,让轨道交通承担着越来越重的大客流输送任务。轨道环线、5号线、10号线列车,如果采用目前的轨道交通1号线、6号线列车,将无法应对未来的大客流输送需求。因此,轨道环线、5号线、10号线列车,设计采用适合重庆山地的A型车,该列车较1.6号列车相比,每列车可多乘坐400多人。更重要的是,该列车预留了“加长”空间,即未来根据客流量的增加情况,可以加长,即可推出“6改7”或“6改8”编组列车。
    列车长了,鹅公岩公路桥预留的轨道列车空间就不够用了。需要重新设计一座大桥,鹅公岩轨道专用桥就应运而生了。
    考虑到鹅公岩轨道专用桥的承荷,轨道专用桥和公路桥的功能进行了分工:轨道专用桥载轨道列车,桥面比公路桥窄一些,公路桥跑汽车。届时,可以把公路桥的人行功能分离到轨道专用桥上,这样,更方便市民出行。
   
二、先建成斜拉桥再转换成悬索桥
    鹅公岩轨道交通专用桥为什么要先建斜拉桥再转换成悬索桥,而不是直接建成悬索桥?这是因为鹅公岩公路桥为悬索桥。如果鹅公岩轨道专用桥采用斜拉桥结构,就会与公路桥悬索结构产生绳索混乱的视觉效果,无法与公路桥形成一道和谐、靓丽的风景线。
    为确保鹅公岩公路桥安全运行,同时又保持公路桥的悬索桥风格。专家们经过谨慎严密的探讨及科学论证,最终决定鹅公岩轨道专用桥选用“自锚式悬索桥”结构,并决定采用“先斜拉、后悬索”的体系转换施工工艺,即先建成斜拉桥,再将斜拉桥转换成悬索桥。这种世界首创的建设方式带来的也是世界级的施工难题。
    直接建设成悬索桥不具备条年。目前,鹅公岩公路桥是地锚式悬索桥。桥两端分别由一个重3万多吨的地锚固定,地锚固定在桥下长江的岩石里。因两桥间距只有45米,如果鹅公岩轨道专用桥再用地锚固定,不仅缺乏施工空间和固定着力点,而且再固定如此重的地锚,需采用爆破工序,会松动地锚周边的岩体环境,不利于公路桥的安全和稳定。
    由于鹅公岩轨道专用桥主跨为长江主航道,为确保长江正常通航,防止船只撞上桥梁支架,鹅公岩轨道专用桥不能在长江航道里搭建支架或顶推成梁,只能使用临时钢塔斜拉成桥,采用“先斜拉,后悬索”体系转换施工工艺。为此,需在高达153.13米的主塔上(相当于51层楼高),安装42.15米高的临时钢塔,即把所有重达25000吨的钢箱梁重量施加在临时钢塔上。25000吨的重量相当于2万多辆小轿车的重量,对临时钢塔的“体格”和“体能”要求很高,从而加大了施工难度。
    “这座悬索桥需要‘先斜拉,后悬索’,进行体系转换施工才最终成桥”。施工方介绍,在柔性体系上进行体系转换工艺复杂,在国内外尚属首例。具体怎么施工?第一步要建成一座斜拉桥,类似于石门大桥。首先在高高的主塔上搭起临时索塔,临时索塔高约42.15米,加上主塔已近200米,中间有圆形的索导管,整体像一根巨大的“针”;拉索共64对、128根,远看好似“线”,通过临时索塔进行张拉。每挂一对索,张拉一次,挂索的过程就像在高空“穿针引线”。利用桥塔两侧的64对拉索,“拽”住吊上来的桥面钢箱梁,一节一节进行拼装。第二步是等桥面钢箱梁拼装合龙后,开始挂两根主缆、悬索、进行悬索桥的体系转换。届时,临时钢塔、斜拉索就“功成身退”,将进行拆除,最终成为悬索桥。
    施工方介绍,由于这座大桥是悬索桥,两根主缆是受力的“主力军”,主缆长达1091米,直径达0.63米,看上去横截面如洗澡盆一般大小,每根重达2150吨。此外,桥面钢箱梁梁体大,标准节段长15米,高4.5米,单个节段达410吨,运输、吊装、安装精度控制难度都很高。如何吊装巨大的钢箱梁?按照施工方案,先把吊机固定在临时桥墩的钢导梁之上,再用船将节段运到吊机下方,通过吊机起吊到指定高度后,一节一节进行顶推、拼装,完成边跨钢箱梁施工,并采用“先边跨,再中跨”的顺序进行施工。正是有了临时斜拉索的拉力,才保证悬空向江心延伸的钢箱梁不下挠、不断裂。大桥东、西两岸同时施工,让桥面钢箱梁可以在江心合龙。
   
三、主跨长度创世界同类桥梁之最
    鹅公岩轨道专用桥创造了一个世界之最。主跨600米的五跨连续钢箱梁自锚式悬索桥,跨径之大居同类桥梁之首。大桥有东西两个主塔,其中东塔高约153.13米,西塔高约147.13米,施工技术含量大,施工难度高。
    5月5日凌晨,随着鹅公岩轨道交通专用桥最后一段钢箱梁安装完成,标志着世界最大跨度的自锚式悬索桥在长江上顺利合龙。此前的施工“万事俱备,只欠东风”。在静等“东风”10天之后,5月5日凌晨,这“东风”终于来了:在天气和气温达到最佳吻合条件下,5:58,施工工人将鹅公岩轨道专用桥合龙段最后一段钢箱梁精准对位安装成功,实现了全桥顺利合龙。误差不到3毫米,可以说是精准对接,为最大程度地减少误差,建设方中国铁建大桥局用10天的时间对全桥进行监测,收集温度、合龙宽度、斜拉索力、高程等相关数据。受物体热胀冷缩原理的影响,气温每上升一度,钢箱梁就伸长7毫米。经过10天的监测后,4日下午他们着手吊装最后一段钢箱梁,并将合龙时段的温度设定为20度,即5日凌晨5点左右实施合龙的最后对接工作。最终经过现场多次调整、校对,5日5:58,实现了钢箱梁与桥两边精准对接。
    鹅公岩轨道专用桥由69段钢箱梁组成,单段最重达408吨,首段钢箱梁于2017年2月13日吊装,历时14个月安装完成。大桥全长1650.5米,主跨为600米的五连跨钢箱梁自锚式悬索,跨径为同类型桥梁的世界之最。目前世界上已建成的最大跨度自锚式悬索桥是爱沙尼亚穆胡岛桥,主跨480米。主跨从480米到600米不只是数值上的增长,而是桥梁建设史上设计能力、高强度厚钢板材料性能及其焊接工艺、施工能力、施工装备等方面质的飞跃。同时施工时还要确保公路桥正常通行和长江航道正常通航等,这也给施工带来了世界级难题。
    鹅公岩轨道专用桥的施工技术就像“负重走钢丝”“刀尖上起舞”。有专家表示。为此,中国铁建大桥局与市轨道集团联合国内知名科研所对大桥施工开展了科技攻关,其中7项施工技术获得国家发明专利。
    鹅公岩轨道专用桥是重庆轨道交通环线的最大重点和难点工程。据重庆市轨道集团介绍,轨道交通环线全长50.8米,共设33座车站,串联起重庆北站、重庆西站等城市主要客流集散点,是国内首条集连接铁路、公路、水运、空运多位一体的城市轨道闭合交通线路。今年底东北环将建成通车。剩余部分何时通车,目前尚未有确切的时间表,鹅公岩轨道专用桥顺利合龙为环线全线顺利推进奠定了重要基础。(白林)