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杨泗港长江大桥:见证中国悬索桥技术领跑全球
2019-10-08 19:02
来源:未知
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  图为:2017年11月21日,封顶后的杨泗港长江大桥北主塔。(张卫东 摄)

  一桥横跨南北,天堑变通途。今日,在万里长江第一桥,武汉长江大桥建成62年后,武汉市第十座长江大桥,杨泗港长江大桥正式通车。披着“金秋黄”外衣的杨泗港长江大桥宛如一条巨龙,载着过往的滚滚车轮,形成一条连接武昌、汉阳的20分钟快速过江通道,进一步优化了武汉城区交通格局,成为一张亮丽的城市新名片。

  建一座大桥,树一座丰碑。由建桥国家队——中铁大桥局承建的杨泗港长江大桥,是世界上跨度最大的双层公路悬索桥、长江上首座双层公路大桥。大桥自2015年7月开工以来,经过数千名建设者近5年的奋斗,创造了一项项世界第一,彰显了中国桥梁技术勇攀高峰、引领世界的新风采。

  杨泗港大桥北起汉阳国博立交,止于武昌八坦立交,全长约4.13公里,是杨泗港快速通道的重要组成部分。大桥设计为主跨1700米的双层双向12车道公路悬索桥,是目前世界跨度最大的双层桥梁、跨度第二大的桥梁,也是目前世界上通行能力最大、使用功能最完备的大跨悬索桥。

  大桥上层是快车道,有双向6车道,时速80公里,两侧各有一条人行观光道,共有8处休息观光区,并设有座椅;下层有双向6车道,时速60公里。这一层在两侧还各设计了一条非机动车道和人行道,这也是长江大桥上首次设立非机动车道。

  中铁大桥局杨泗港长江大桥项目部经理罗瑞华解释,主要出于两个方面的考虑,一是大桥地处“桥群”河段,桥址8.2公里范围内有武汉长江大桥、鹦鹉洲大桥、杨泗港大桥、白沙洲大桥等4座长江大桥,桥梁密度世界罕见。118kj开奖现场,由于桥梁距离较近,每一座桥的桥墩间距不一致,通航船舶需要不停调整方向。杨泗港大桥不设桥墩,保障了白沙洲至鹦鹉洲大桥6公里内无需调整方向,有利于船舶通航。

  此外,在杨泗港长江大桥与鹦鹉洲长江大桥之间的江面下,有一处3公里多长用于治水的潜坝,在枯水期会露出水面。杨泗港大桥紧邻潜坝的一端,如果设桥墩,就会改变水流方向和水沙比,影响潜坝功能。“可以说,1700米的‘世界第一跨’是被逼出来。”

  罗瑞华坦言,改革开放后,随着中国经济的腾飞,以中铁大桥局等为代表的桥梁建设单位,在悬索桥技术上不断突破,用40年时间完成了学习、跟随到引领的过程。创造了多项“世界之最”的杨泗港长江大桥,代表了目前世界悬索桥最高技术水平。

  武汉市城投集团相关负责人表示,精准3肖中特。杨泗港长江大桥通车后,将大大缓解武汉市的过江压力。武昌的南湖、光谷等片区的居民驶入杨泗港快速通道,通行杨泗港长江大桥,20分钟便可抵达汉阳,全程高架连接月湖桥,30分钟便可抵达汉口主城区。杨泗港大桥的通车,对完善武汉市快速路网、优化城区交通格局将发挥重要作用。

  由于大桥跨度大、车道多,作为“挑夫”的南北岸主塔至关重要。为了让主塔基础更加牢固,大桥采用了沉井施工方案。

  “与桩基相比,沉井性价比高、结构刚度大、整体性强、稳定性好。”中铁大桥局副总工程师、杨泗港长江大桥总工程师李兴华说,沉井基础通常在含沙为主的地质条件下采用,而杨泗港大桥覆两个主塔墩基础位于深厚黏土层上,国际工程领域没有实践经验,其下沉施工存在风险和挑战。尤其是2号塔沉井长77.2米、宽40米,面积相当于8个篮球场大小,沉井总高50米,其中钢壳沉井高28米,沉井需要穿过硬塑黏土层10.6米进入稳定土层。

  这是世界上首次在超厚超硬黏土层地质条件下应用超大沉井技术,需要克服很多技术难题。

  由于沉井体积庞大,无法在江中直接加工,项目部设计出在桥址附近船厂先加工23米高沉井后,下河浮运至桥址精确定位后再接高、下沉。1号主塔沉井离长江大堤最近直线米,且大堤为土制大堤,高38米、8个篮球场大小的“庞然大物”下沉,稍有不慎,极易引起大堤下沉、开裂,甚至溃堤。

  为此,中铁大桥局首创“C”字形排桩防护结构,在沉井与大堤间构筑了一道防护墙,比传统的“一”字形排桩结构防护力更强,解决了临边基础施工,防护结构不易设置内支撑的难题。经观测,大堤防护桩在沉井下沉过程中,变形控制在厘米级,最大程度保障了大堤和沉井周围建筑的安全。据悉,中铁大桥局创造的“江河临边施工防护方法”荣获了国家发明专利。

  为了解决穿过超硬黏土层10.6米的世界级难题,项目部积极组织技术攻关,克服重重困难,创造性地应用了空气吸泥、水下爆破、单绳四瓣机械抓斗取土、高压射水、弯头射水吸泥、空气幕等一系列技术。例如,在沉井过程中,江底发现了大量枯木、漂石,其中最长的枯木有8米,最大的孤石直径达0.4米,常规机械根本无法取出。项目部经过反复试验,成功研发出了一款适用于超厚黏土层的搅吸式吸泥机,射水压力可达到25兆帕,是普通吸泥机的25倍,最终才使得沉井平稳顺利下沉到位。

  李兴华介绍,沉井施工还遭遇到了洪水的巨大挑战。2016年6月底,长江迎来汛期,水位暴涨,而此时沉井正处于封底的关键时期。如果接着干,一旦被洪水淹没,功亏一篑;如果停工,至少要耽误工期1至2个月,大桥无法按期建成通车。

  项目部经过反复讨论,科学研判,决定与“洪水赛跑”,争分夺秒施工,采取在周围堆放沙袋等防护措施,最终抢占最高水位达到之前实现了封底,

  中铁大桥局相关负责人表示,杨泗港大桥主塔沉井的成功实施,为世界桥梁深水基础在超厚黏土层中采用沉井基础提供了宝贵的经验。

  主缆是悬索桥的重要承载构件,只要有一根主缆出现质量问题,大桥就要报废。悬索桥的主缆由索股组成,索股则是由一根根平行排列的钢丝捆绑而成,钢丝决定着桥梁的跨越能力和受力安全水平。一般而言,桥梁荷载越大,需要的索股数量越多。

  然而,像武汉杨泗港长江大桥这样的超级工程,荷载量巨大,若单纯依靠增加索股数量,则会增加主缆体积和重量,给施工带来极大的难度和挑战。唯一的办法就是增加索股钢丝的强度。

  据介绍,杨泗港长江大桥有271根股组成,单根索股又由91根直径6.2毫米的1960兆帕平行超高强度钢丝组成。每根主缆设计张力6.5万吨,相当于可吊起一艘大型航空母舰,为世界最大。

  大国重器,一定要掌握在自己手中!2014年底,中铁大桥局组建研发团队,联合相关钢铁厂家共同开展技术研发。

  细细的钢丝难度在哪里?据介绍,它直径6.2毫米,强度极高,外表则“脆弱”“敏感”,在拉拔过程中要应对变形,同时须保证表面属性不受损。就好比拉拉面,要足够长,还不能断。

  研发中,联合团队先用30吨钢试制,在样品中抽出数百个样品,分别进行扭转、抗拉强度测试,找出最优参数。接着试制200吨、800吨小批量,又通过万余次试验不断优化工艺、参数,使得细细的钢丝变得刚强、精致。经过近2年的努力,联合团队成功打破了国际技术垄断,生产出了1960兆帕的钢丝。最终,该大桥主缆共计使用了该型号钢丝3.3万吨。

  为确保主缆索股架设系统高效运转,大桥采用“双线往复式牵引系统和门架式拽拉工艺”“索股预整形”等核心技术。双线往复式牵引系统的效率约为单线根速度推进,并创下了上下游单日11次6根的最高记录,仅用82天就完成主缆架设。每一根索股的线型调整与控制是主缆架设的关键工序,施工采取“白天牵引、夜间调索”,利用每日凌晨2点至6点恒温时段精细施工,进行索股线型精准调整,控制相邻索股间隙及绝对高程,确保施工精度“零误差”。

  李兴华介绍,由于主缆无法更换,为确保钢丝100年不生锈,项目部在主缆上安装了除湿系统,在钢丝上设置了多个监测点,一旦主缆内的湿度高于设定湿度,系统自动作业,将湿空气抽出,吹入干空气,保持钢丝干燥不生锈。

  中铁大桥局相关负责人表示,大桥创造“世界之最”的还有大桥锚定以及箱梁吊装、焊接等,施工中所使用的新技术、新工艺,备受世界同行赞誉。

  作为大桥的重要受力结构之一,锚碇拉住了全桥的重量。根据设计,杨泗港长江大桥的锚碇基础是直径达98米的圆形地下连续墙,平面面积相当于16个篮球场的大小,成槽深度66.8米,规模之大目前位居世界第一。项目部组织精兵强将,科学分析,在经过了地下连续墙、基坑开挖、浇筑混凝土、锚固系统安装等多项工序,耗时14个月完成锚定基础。在锚定系统安装过程中,又采用了精制螺栓进行连接,与以往采用高强螺栓连接相比,能使其在结构上受力能力更强,还能更好地将索股拉力传递至锚碇混凝土,满足杨泗港长江大桥一跨过江设计索股受力需要。

  作为长江上第一座双层公路桥,杨泗港长江大桥在全球悬索桥建设中首次应用了全焊接钢桁加劲梁新技术,实现了千吨级加劲梁整体吊装、焊接。

  据介绍,大桥共有49片钢桁梁段,每片梁长36米、重1000吨,整节段吊装安装难度大、安装精度高。项目部先用船舶将钢桁梁运输至施工现场,再用重900吨的最大吨位缆载吊机进行提升安装,由跨中向两侧对称架设,在两侧合龙。

  “缆载吊机是厂家根据大桥建设需求进行了专项研制。”中铁大桥局杨泗港大桥项目总包部副经理、安全总监李陆平表示,项目部共使用4台缆载吊机,克服了诸多不利因素,在240米的高空进行三次拼装,并将2片钢梁连接处之间的误差控制在2毫米以内。同时,该吊装技术还实现了钢梁杆件之间的连接没有使用一颗铆钉或高强度螺栓,为大桥建设省下了近5000吨钢材,与国际同类型桥梁相比,用钢量节省10%。

  李陆平笑着说,项目部仅用了36天就完成了钢桁梁吊装,而那一个月正好处于大雾期,视线不佳,很多人看不到大桥的施工进展。一个月之后,不少市民惊讶地发现:“哎呀,长江上怎么突然多了一座大桥啊!”

  杨泗港长江大桥不仅是武汉主城区的重要过江通道,也是第七届世界军人运动会重点保障线路之一。中铁大桥局提出,必须把大桥建成精品工程,向世界展示中国高质量的桥梁。

  安全是前提。项目部从建桥之初就提出“安全建桥,建安全桥”的理念,创新安全管理办法,充分利用“班前10分钟”时间,实施“2332”教育管理制度,即在全线分钟具体要求讲解。

  施工中,项目部推行“安全积分制”,设置施工人员加分、扣分的项目与分值。施工人员在工作中扣满12分,将被吊销“执照”,须参加学习并考试合格后才能重新上岗;同时,将“安全积分制”与“黑名单制”相结合,严厉处罚失信者;开设“安全奖励超市”,鼓励员工查找违章行为和排除隐患,促进员工改正不安全习惯。

  质量是生命。任何一处施工质量不过关,必须推倒重来。项目部坚持“事前培训,过程控制,结果检查”的质量管理方针,严格执行“三检制”“首件制”“工程旁站制”等13项质量管理制度。坚持“样板引路”,贯彻“以工序保分项、以分项保分部、以分部保单位、以单位保总体”的原则,确保各分项工程施工过程中的质量控制。

  4年多以来,项目没有发生一起重大安全事故,施工进度科学有序:168天将重达12.3万吨的“巨无霸”沉井浮运下沉到位,300天完成高达241.2米的塔柱施工,83天完成主缆271根索股架设……

  杨泗港长江大桥建设期间,正是湖北贯彻落实长江“共抓大保护、不搞大开发”的关键时期。项目部始终把保护生态环境放在压倒性位置,在保护中建设、在施工中保护,探索出一条生态效益与经济效益协调发展的新路,为守护绿水青山交付一份满意的答卷。

  据悉,项目部在两岸施工点种上成片花草,设立了绿树成荫的桥文化展示区,打造了一个“花园式”的施工环境;组建了文明施工保洁小分队,每天利用洒水车、雾炮、自动喷淋系统不间断清洁保湿降尘;在裸土上披上一层“绿网”,围挡披上仿真绿植,废水全部沉淀再利用,废渣运往数十公里外的弃渣场,机械设备下放置沙盘,不让一滴油污滴入长江;工地现场安装了噪音管理系统,实时监测施工噪音,尽量减少对周边环境的影响。4年多来,项目部没有发生一起环境投诉事件。(张静 陈永创 刘佩娅)

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