[中国中铁]世界最高钢-混混合塔桥封顶:马鞍山长江公铁大桥创纪录

中国中铁 · 2024-06-05 22:19

  5月22日上午,中铁大桥院设计、中铁大桥局施工的巢马城际铁路全线控制性工程,世界首座双主跨超千米三塔斜拉桥、世界最长联钢桁梁斜拉桥——马鞍山公铁两用长江大桥4号主塔成功封顶,至此大桥3座主塔全部封顶,将进入钢梁悬臂架设及斜拉索安装施工阶段。
  结构更安全稳固
  “4号墩索塔为大桥中塔柱,塔高345.6米,相当于115层楼高,是世界最高钢-混混合塔。此前,该桥3号墩边塔和5号墩边塔,已分别于2023年8月份和今年1月份完成封顶。”中铁大桥院马鞍山长江公铁大桥项目总体罗扣介绍。为解决超高混凝土泵送、浇筑、养护等施工难题,节省工期,3座主塔均采用“大节段钢-混混合桥塔”形式,其中在4号墩上采用空间三角形结构,为四肢空间桥塔,纵横向均为A型,上塔柱斜拉索锚固区采用钢结构,高118.5米,混凝土结构为223.5米,钢-混结合段高3米,工程量相当于两边塔的总和。
  “封顶原理如同‘搭积木’,但实际过程却比‘搭积木’要难得多。尤其是如何保证结构安全,是我们在前期设计工作中的重中之重。”罗扣介绍,4号墩钢塔采用大节段整体制造、运输和安装,节段之间采用现场栓焊组合连接方案,共分39个吊装节段,单节钢塔最大重量为482.7吨,此次封顶的塔冠高7.5米,重98.5吨。其中,中塔钢塔截面形状复杂,特别在位于四塔肢合为一塔肢的焊接处,结构受力及构造更为复杂。
  为保证结构安全,设计团队围绕钢塔合理构造及索塔锚固受力性能进行创新研究,解决钢塔整体及局部受力问题。开展钢-混凝土混合接头受力性能试验研究,一方面通过有限元数值模拟分析、结合缩尺模型试验,摸清结合段内力传递路径,保证结合段受力安全;另一方面联合高校、钢塔制造厂,进行超高大截面钢桥塔焊接变形规律与控制关键技术研究,首次针对钢桥塔空间复杂结构开展模型试验,成功解决了大桥超高大截面钢塔节段制造、拼装、高空焊接等建造过程中的变形控制难题。
  过程更简单方便
  “欲行其事,先利其器”。“这一次成功封顶的背后,离不开我们‘建桥神器’的助攻。”
  罗扣所说的“建桥神器”指的是专为马鞍山长江公铁大桥量身定制,全球目前最大塔式起重机XGT15000-600S。
  2019年,马鞍山公铁两用长江大桥进入初步设计阶段。按设计要求,大桥钢塔单块最重超过400吨,吊高要求达350米。那时国内还没有一座塔式起重机能够承载此任务。面对困难,设计和施工团队没有退缩,与徐工集团共同研发新的施工装备。历经3年研制,2022年6月2日,新的塔机正式交付,成功实现1.25倍动载起吊750吨目标,刷新了塔机吊载世界纪录,使中国塔机在全球行业取得主动权与话语权,推进了“中国桥梁”行业的未来发展。
  精准到“毫米”“秒”级
  “对于一座大桥,保证其结构安全,仅凭理论和计算还远远不够,施工建造质量也很关键。如何保障‘设计’和‘施工’无缝对接,把‘图纸’与‘现实’之间的差异尽可能降到最低,施工监控作用非常重要。”中铁大桥院马鞍山长江公铁大桥施工监控负责人严和仲介绍。
  主塔,作为斜拉桥的重中之重部位,如同“主心骨”,连接着塔索与主梁。为了满足航道通航要求,主塔设计到345.6米。从“破土而出”到“凌空而建”成为擎天巨柱,施工过程虽如“搭积木”,但每提升一米都是一次挑战,尤其是大块模板的拼装及线形控制,堪比“空中绣花”。
  并且,由于大桥主塔为空间四塔肢“A型”塔,属于混凝土塔与纯钢塔结合,钢塔柱体量大、构造复杂,加上受风、温度、施工机具等多重因素的影响,主塔在合龙时如何确保四塔肢间的精准对接,成为技术难题。为此,建设者在钢塔首节段上安装了高精度的三向调整系统和定位桁架,并设置临时锁定装置,以保证在温度恒定的工况时可进行高精度测量。
  “针对线形控制,钢塔节段制造精度至关重要。”严和仲表示,由于钢塔架设是再现工厂制造精度的过程,桥位现场安装过程中出现误差调整手段有限且调整量较小,因此不仅加强了现场安装线形控制,确保节段之间的完全匹配,更在厂内对制造线形进行了严格的监测和控制,特别是钢锚箱和索导管等关键部件的定位复测,几何尺寸精确到了“毫米级”、空间角度精确到“秒级”。
  为实现智能化发展、精细化控制、标准化建设和现代化管理的目标,施工监控团队通过搭建“智控”平台,利用数据分析辅助人工决策,从而显著提高了大桥建造过程的精准控制和精细化管理水平。同时,结合此桥结构和施工特点,在主塔施工全过程,施工监控团队除了紧密跟踪现场施工动态,在每个关键节点实施前,还会对施工方进行监控技术交底,并通过自主研发的桥通软件建立主塔计算模型,实现全过程精细化主动控制。最终,在各方的紧密协作配合下,4号墩主塔顺利封顶,倾斜度偏差优于塔高的1/8000。 (曹雪 郭凯阳 简珍珍)

原标题:竞逐更高更强——世界最高钢-混混合塔马鞍山长江公铁大桥345.6米主塔封顶走笔

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2024-11-05 21:39:10