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世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥通车运营

7月1日,由中铁大桥院设计、中铁大桥局承建的世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥——主跨1092米的沪苏通长江公铁大桥即将通车运营,这也标志着世界公铁两用斜拉桥主跨将迈入“千米级”…

世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥通车运营

7月1日,由中铁大桥院设计、中铁大桥局承建的世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥——主跨1092米的沪苏通长江公铁大桥即将通车运营,这也标志着世界公铁两用斜拉桥主跨将迈入“千米级”时代。

沪苏通长江公铁大桥南起苏州市张家港市、北至南通市通州区,桥址处靠近长江入海口,江面宽达6公里。大桥附近有十余个码头和港口,江面日通行船舶超过3万膄,航运可谓是异常繁忙,这就要求大桥的主跨必须超千米。在沪苏通长江公铁大桥开建之前,世界上已建和在建同类型桥梁中最大跨度也只仅有630米。

考虑到经济性,大桥为沪苏通铁路、通苏嘉城际铁路、锡通高速公路的共用过江通道,上层设置为双向六车道高速公路,时速100千米;下层设置为双向四线铁路,时速200千米(沪通铁路)、250千米(通苏嘉甬铁路)。

中铁大桥局副总经理、沪通长江大桥项目部经理罗兵介绍,除了跨度大,沪苏通长江公铁大桥还创造了众多“世界之最”:主塔330米,相当于110多层楼高;建设用钢量达48万吨,相当于12个“鸟巢”;混凝土用量达230万立方米,相当于8个国家大剧院……这一系列世界之最的背后,中铁大桥局建设者的智慧与汗水。6年来,项目部取得了一系列创新成果,其中包括专利授权30余项,发明专利20余项。

扎根 世界体积最大钢沉井平稳下沉

1092米的跨度,为大桥的建设带来不少难题,要想“跨得稳”,就要“立得住”。主墩钢沉井就是这一“跨”的关键所在。

沪苏通长江公铁大桥沉井基础长86.9米,宽58.7米,高约110米,平面面积相当于12个篮球场,高度相当于37层楼,这也是目前世界上体积最大的水中沉井基础。

世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥通车运营

中铁大桥局发明了助浮结构和充气增压系统,首次实现了16000吨重的钢沉井整体制造、整体出坞、整体浮运。通过封闭部分沉井井孔,并往封闭井孔充气,巨型钢沉井仿佛像鱼有了“鱼漂”,不仅可以自浮,还可以调节吃水深度以及浮运过程中的空间姿态。

中铁大桥局沪通长江大桥项目部总工程师李军堂说,为了把钢沉井这个“巨无霸”准确无误地固定在设计点,中铁大桥局开创性地采用了“大直径锚桩混凝土重力锚”方案:将8根直径达3.5米的钢桩立在钢沉井的上下游处,南北两侧再各抛下4个重约900吨的混凝土边锚,同时引入计算机控制的多向同步快速定位技术,通过智能化装备,大幅提升定位的效率和精度,有效将钢索与钢沉井连接,达到共同固定钢沉井的目的,解决了千吨级水流力作用下钢沉井精确定位难题。

屹立 擎天主塔高耸入云

据罗兵介绍,索塔是斜拉桥的关键受力结构,斜拉桥跨度越大就要求索塔建筑高度越高。沪苏通长江公铁大桥主跨为1092米,主塔高度就随之攀升到330米,相当于110层高楼,为世界最高公铁桥主塔。

高耸入云的主塔给施工带来了不少难题。对于混凝土而言,强度越大,标号越高,意味着粘度越大,就像很稠的粥,流动性差,难以泵送至高空;在普通的工程环境,混凝土洒水养护、保温、保湿相对容易,混凝土抗裂容易得到保证,但这些在300多米的高空中难以实现。

为了解决这些问题,中铁大桥局通过调整配合比,研究出了一种新型混凝土,一举解决了泵送难、不抗裂等难题。这种新型混凝土在保障质量的同时,还具有高流态降粘等特性,在浇筑的初期能控制水化反应,避免过度发烧,在降温收缩时能自我激发膨胀,补偿收缩,配合循环冷却水管、全封闭防风措施等,表现出不俗的抗裂效果。

同时,中铁大桥局引进超高混凝土主塔塔偏实时监测技术。在塔梁同步施工时,系统可实现对施工全过程桥塔变形进行实时测量,获得桥塔变形时程曲线。一旦检测到的曲线发生偏移,建设者们可以立刻进行纠偏,确保主塔按照预定“路线”长高而不“跑偏”。

延展 钢铁巨龙横跨长江

面对大跨、重载的需求,大桥的主体结构材料——钢梁和拉索必须异常“坚实”。

主桥钢梁必须要有足够的刚度,这样才能满足大桥6线公路、4线铁路的荷载需求。同时钢梁还要具备一定的柔性,这样才能在突来的重压下,通过微变形来分散压力,在重物通过后恢复如常。

世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥通车运营

李军堂介绍,桥梁的钢梁犹如一只巨型“扁担”,两个主塔横梁犹如“挑夫”的肩膀,“挑夫”相隔越远,钢梁承载就越重,“扁担”就越容易向下弯曲变形,因此必须有相当强度的拉索才能拉住这根刚柔并济的“扁担”。

斜拉桥的拉索以主塔为中线依次向两边散开,成等腰三角形。通过与钢梁连接,拉索为钢梁提供一个强而有力的拉力,从而分担一部分钢梁承受的压力,同时避免由于跨度过大造成钢梁严重变形。

为实现大桥超千米的跨度,建设者们为其“量身定制”了强度达500兆帕的高强度钢和2000兆帕的斜拉索,这两个材料的强度均为世界之最。

500兆帕高强度钢意味着每平方米钢梁能承受的最大力为50000吨,相当于25000台轿车的重量。

沪苏通长江公铁大桥共有432根斜拉索,每根斜拉索由直径7毫米的钢丝组成,单根斜拉索成桥最大索力可达1000吨,相当于500台轿车的重量。

“为了减少架梁对通航的影响,沪苏通长江公铁大桥创新性地采用大节段吊装主桥钢梁,可将现场焊接和吊装的工作量减少一半。”李军堂介绍说。

由于主航道桥整节段钢梁最大吊重达1744吨,为了满足需求,中铁大桥局自主研制全球首台1800吨步履式架梁吊机,采用“双横梁三吊点”设计,保证钢梁能够平稳起吊。

未来智能化桥梁促进经济发展

沪苏通长江公铁大桥公路面将采用华为5G新型微站覆盖,铁路面将采用中天新型5G泄漏电缆覆盖,引桥部分采用南通铁塔建设多座超高铁塔站点进行补充覆盖。

中铁大桥局沪通长江大桥项目部常务副经理查道宏介绍,大桥将满足用户高速上网、高清语音通话、VR/AR等5G应用,同时可升级SA网络,实现低时延、大连接等工业物联网应用,届时,大桥将成为一座真正的智能化桥梁。

世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥通车运营

除了带来技术上的创新突破,沪苏通长江公铁大桥还将成为助推当地交通腾飞的起点,为长江南北两岸带来巨大变化。大桥建成后,张家港市将彻底告别没有火车的历史,与南通之间往来将不再依靠汽渡过江。作为八纵八横铁路网中沿江高铁的重要组成部分,大桥的建成将有利于推动长三角一体化发展,南通到上海将由现在的5小时左右缩短至1小时左右。

责编:刘艳萍

融媒体记者:张超

通讯员:张静 刘佩娅 邢影

编辑:吴健

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作者: wuhan

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