誤差2毫米!世界跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋合龍

投稿時間:2019-10-31  消息來源: 科技日報  提交者:Mimi

 科技日報記者 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,這標志著鄭萬高鐵重慶段建設取得重要進展,為全線順利通車奠定了基礎。屆時,時速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個小時。

誤差2毫米!世界跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋合龍

 

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,設計行車速度350公里/小時,是聯系華北和華中地區及西南地區的主要高速客運通道。重慶段有隧道27座,橋梁32座,橋隧比高達98%,地形地質條件復雜,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目負責人魏焱波介紹,該橋位于重慶市奉節縣、長江支流梅溪河河口上游,大橋全長687.8米,主橋為勁性骨架鋼筋混凝土上承式提籃拱橋,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,沒有一般橋梁會有的10厘米厚的調平層,但標準上要求整個橋梁誤差不超過10毫米,如何保證誤差不超標全考“手藝”。而梅溪河特大橋所在的地點兩岸邊坡陡峭,施工場地狹小,修建便道困難,加之大橋地處三峽庫區自然保護區,對水土保持、環境保護要求高,施工組織難度非常大。

從力學上來講,通行列車速度越快,對大跨度橋梁的承載壓力越大,要保證設計時速350米的高鐵不減速駛過,必須要大橋的“基礎”穩、“筋骨”結實。項目總工程師李國華介紹,承臺如同大橋的腿是“基礎”,不過兩岸陡峭的邊坡,想要站穩都難以下腳。對此,他們在國內高鐵橋梁建設中首次采用了水平樁加豎向樁分離式嵌固基礎技術,讓4個長20.2米、寬11.7米、高14.18米,水平截面積相當于2套120平方米商品房,混凝土用量達到2616立方米的承臺牢牢扎下了根。

誤差2毫米!世界跨度最大的高鐵無砟軌道拱橋合龍

 

纜索將最后一塊主拱部分從船舶上吊起。李智/圖

自主研發智慧監測系統 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難度最高、安全風險最大的建設部分。

大橋主拱為鋼拱肋外包混凝土結構,鋼拱肋相當于主拱的“筋骨”,外包混凝土相當于“皮肉”,施工中先進行拱肋拼裝,然后在鋼管內壓注混凝土,最后進行拱肋外包混凝土澆筑。李國華說,“確保‘鋼筋鐵骨’結實牢固是主拱施工的重點。”

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,這也讓橋在建設中涉及的各個方向力更多,線性控制更加復雜。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了拱內吊裝智能監測智慧系統。”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采集了地表信息,與建筑信息模型化(BIM)技術結合,生成了三維模型,并在大橋各個部位裝上了傳感器,實現了對整個吊裝過程進行智能監測。在項目部,記者看到監測平臺的大屏幕上,橋的三維立體圖形上,每個點的監測情況都對應,一旦有危險就會立刻預警,具體的位置也一目了然。

項目團隊將主拱拆分為48個吊裝單元,在拼接過程中,于國內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。經過科學建模、復雜計算、嚴謹復核以及周密監控和反復校核控制參數,項目團隊最終實現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,高于標準的10毫米。

“目前,我們正在對拱內吊裝智能監測智慧系統申請軟件著作權,并將在其他危大工程上使用。”李明介紹,項目團隊還依托工程建設需要,先后申請了《一種超高邊坡支護體系的施工方法》《一種高速鐵路大跨度提籃拱橋鋼拱肋扣掛系統施工方法》等15項發明和實用新型專利。

鄭萬高鐵預計2022年通車

梅溪河雙線特大橋主拱合龍為該橋如期建成提供了有力保障,同時也為鄭萬鐵路2022年按計劃建成通車打下堅實基礎。全線通車后,重慶到北京最快只需8個小時左右,比原先重慶直達北京最快列車要縮短10個小時以上,對完善國家快速鐵路網布局,提升西南地區東北向鐵路通道運輸能力和質量,促進沿線地區經濟社會發展具有重要意義。

 

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