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神奇四环:科技创新筑造百年精品

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发表于 2021-5-3 20:14:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
四环线雄奇壮美、一路畅行的背后,是交投人日复一日、年复一年的努力付出,也有着无数“黑科技”的加持。

这些高新技术和创新之举,是为了攻克建设过程中一个又一个难关,更是为了兑现交投人打造“百年精品工程”的庄严承诺。

■ 关键词:安全耐久

百年大账PK局部成本

青山长江公路大桥是四环线控制性工程,世界级的大尺度、高难度,决定了这座大桥在建设过程中必须付出超越常规的心力和物力成本。

从设计到施工,项目部始终坚守“全寿命周期”的初心,不仅要解决当下的技术可靠性,更着重考虑未来50年至100年的结构安全和耐久性。

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2019年5月16日,青山长江大桥主桥合龙。

据统计,为确保大桥建设,项目组织开展了30余项专题研究与科研论证,召开重大施工方案专题评审会议59项,已获得授权以及正在申报的专利共计27项。在国内外学术期刊上发表论文70余篇,多项研究成果获奖。

大桥位于武钢外贸码头和王家屋锚地之间,航运繁忙,大桥的设计不仅要满足现行通航要求,而且要适应未来航道深槽摆动的需要,同时自身将成为重载车通行主干道。这些外部条件和需求,赋予了大桥大跨、宽幅、重载的基本属性。为此,大桥首次采用钢箱及钢箱结合梁的斜拉桥结构形式,设置了“横向带剪力卡榫的分离式C型钢阻尼装置+减振抗风支座”的新型结构约束体系,纵向则采用“粘滞阻尼器+限位挡块”的约束体系。主梁依靠斜拉索的拉力处于漂浮状态,一旦发生地震或大风,主梁便在拉索牵引下来回“荡秋千”,当达到一定的位移限值时,剪力卡榫自动剪断,并通过整套约束体系的位移及变形,吸收地震力,起到缓冲耗能的作用,确保主体结构受力安全。

大体积混凝土施工中,如何有效控制因内外温差大而导致的裂缝是一个难题。主塔承台是桥梁的关键受力构件,一旦出现裂缝,水中承台的钢筋就极易腐蚀,从而影响大桥的使用寿命。施工单位从原材料、混凝土配合比出发,系统运用了一整套大体积混凝土温控管理手段,杜绝了大体积混凝土裂缝的产生。同时,将承台系梁受拉区钢筋全部换成专用不锈钢钢筋,保证了结构耐久性。

“从项目自身成本考虑,不锈钢钢筋比普通钢筋贵3倍。”项目负责人说,“但从全寿命周期考虑,这将大大减少未来的维修成本,算大账是划算的。”

类似这般局部成本与百年大账的PK,在青山长江大桥以及武汉交投集团旗下各重点项目比比皆是,比如青山桥钢混结合梁上铺设的成本十倍于普通沥青的胶质沥青,又比如天河机场交通中心打管深度超过百米的地源热泵。人们常说的“国企担当”,正蕴藏在这样的PK之中。

客车货车轮番冲击,大桥护栏扛住了

一台大型货车以60公里的时速,从陡坡上俯冲而下,以20度角度撞向路边近30米长的防护栏。“砰”的一声巨响过后,货车又弹回了路面方向,防护栏也没有出现断裂等较大损害。

这是2019年4月2日进行的国内已建及在建长江大桥首次实车及1:1足尺护栏撞击试验。试验对象正是即将安装在青山长江大桥主桥和引桥交接位置的伸缩缝处的防护栏。

结果,除了那台大货车,时速100公里的小轿车和时速80公里的大客车,同样没有对防护栏造成毁伤,车辆也未出现侧翻。

据青山长江大桥项目负责人介绍,大桥护栏采用“弱柱强梁”的设计理念,即适当减弱护栏立柱的刚度,加强护栏横梁的刚度,当车辆撞击护栏时,护栏横梁可使撞击力传递至更大范围,使更多的护栏立柱共同承载,在保护车辆安全的同时也保护大桥主体结构的安全。而伸缩缝处护栏伸缩量最大间距达2.1米,立柱最大间距可达3米,是其他位置护栏的一倍,也是全桥护栏承载力考验最大的地方。此处护栏达到防护等级要求,其他位置的护栏更不会出现问题。这也为后续桥梁防撞护栏设计提供重要的依据。

24小时健康监测,还能揪出超重车

随着健康意识的增强,很多人每年都要去体检。相比之下,青山长江大桥的建设者,对这座大桥更上心。

为及时掌握大桥建设过程及运营阶段的结构安全情况,项目为大桥安装了一整套施工监控及健康监测系统,通过设置在各个关键部位、关键断面的传感器,能够随时掌控索、梁、塔等的受力数据,从而判断大桥的健康状况,发现问题时及时预警。

这套监测系统还有一项重要功能:如果有超重车辆通过,传感器也会自动报警,同时联动摄像头抓拍,令超重车无所遁形。

大桥的“全寿命周期”,也因此更有了保障。

■ 关键词:科技创新

世界最重单座连续桥梁成功转体

2019年11月7日至28日,北四环线1公里内的4座桥梁先后成功转体,从铁路上方跨越,刷新国内转体桥群密集纪录。其中,第一座更是打破了单座连续梁转体桥重量的世界纪录。其梁体总长142米、宽42.9米、重3.3万吨,先于平行于铁路一侧浇筑,然后在2台600吨千斤顶及牵引索的拉动下,逆时针旋转87.47度至设计位置。

桥梁转体的核心部件在于球铰,此次转体工程采用了国内最先进的大尺寸、高精度球铰,直径5.2米的球铰安装在桥梁的上下承台之间,上转盘承载着转动的梁体,下转盘则与桥梁基础相连。转体时,只需要一辆重型卡车的力就可以使单座重3.3万吨的桥梁原地旋转。

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北四环线桥群转体过程创世界之最。

北四环线分别上跨京广货线下行、武北汉丹出发线、京广客线上下行、武北汉丹到达线、京广货线上行、武汉北下行环发线、滠口货场专用线等8条铁路,铁路运输繁忙,施工安全风险高。为减少桥梁施工对铁路运营的影响,因而采用转体施工方法。

机器人定姿定位,智能化无处不在

智能化时代已然来临,四环线建设与运营中的智能化无处不在。

青山长江大桥项目大力开展了一系列的智能建造攻关活动:建设智能梁场,进行钢筋智能加工,为确保外观质量,专门设计了一套不锈钢复合模板,研究预应力智能张拉、智能压浆技术,解决混凝土全方位远程智能喷淋养护难题等,同时通过应用信息平台、手机APP、视频监控、隐患排查治理系统、二维码技术、BIM技术等,构建了层层履责、全面覆盖、网络到人的监管模式,实现智能工地管理,提升对安全环保问题的快速精准管控能力。

北四环线首次在桥梁转体过程中采用测量机器人定姿定位技术,实现转动姿态动态实时可视化,精度测量误差控制在1毫米内。

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北四环线桥群转体过程中使用的实时监测系统。

东四环线则在桥面铺装施工中,采用整幅桁架式振捣整平机、自动压光收面机、整幅拉毛机、全覆盖的自动喷淋养护系统等先进施工设备与工艺,有效地提升了桥面混凝土铺装质量控制水平。

大桥合龙 2000“扣眼”严丝合缝

青山长江大桥共有125个节段钢梁,从两岸主塔开始,一边架设焊接梁段,一边安装张拉斜拉索,同步对称向中间延伸。要使48米宽的钢箱梁做到安装的精确对位,一方面需要工厂制造时精确匹配,另一方面需要施工时精确控制。

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青山长江大桥20号墩世界最大钢围堰。

合龙段的钢梁重达350吨,相当于230余辆小轿车的重量,长11.45米,宽48米,约相当于一个标准泳池的长度。施工单位采取了自主研发的主动合龙技术。合龙口施工时,要将合龙段上的2000多个螺栓孔与已架设梁段进行精准匹配,一个螺栓孔对应一个直径24毫米的螺栓,不能有丝毫错位。合龙时,按照纵向、横向、竖向的顺序对合龙口进行初步匹配,之后进行精确调整,确保每一个螺栓能够精准入孔,螺栓拧好后再进行环缝焊接,从而实现大桥零误差合龙。

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青山长江大桥荷载试验,最大工况同时加载66台30吨载重汽车。

■ 关键词:环境和谐

绝不让一滴污水流入江湖

一边是紧张而静悄悄的施工,一边是众多水鸟在湖面悠闲地嬉戏——出现在东四环线北湖特大桥项目的这样一幅和谐图景,是整个四环线工程的一个缩影。

绿水青山就是金山银山。安全生产、环境保护都是天大的事情。

青山长江大桥施工期间,项目在拌和站设立了三级沉淀池,污水沉淀后将泥砂清理运走,处理后的水进行回收利用;长江江面施工产生的泥浆全部通过管道抽到泥浆船上,运到指定地方集中处理;每天产生的固废垃圾定点、定时清运,绝不让其在长江边“过夜”;采用低噪音旋挖钻代替高噪音冲击钻进行桩基施工,确保不影响周边居民的日常生活。

北四环线项目在对原有桥梁进行拆除时,没有走封闭交通、爆破拆除的老路,而是运用先进的模块化技术,将桥体分段切割并快速移除,效率更高也更环保,现场基本没有产生建筑垃圾,这在湖北省内尚属首次。

同样,南四环线等项目也积极践行绿色施工、零排放零污染,不让一滴污水流入江湖。据统计,为确保湖泊不受污染,南四环线项目采用了17项专利技术。

低位照明不惊扰鱼儿洄游

如果说在施工过程中人与水鸟和谐共处赢得了当下的圆满,那么青山长江大桥在灯杆设计上考虑得更加长远。

传统桥梁灯杆照明点位很高,映射到江面会形成一条光带,容易对洄游的水生物造成干扰。

青山长江大桥在国内首次采用“低位照明”,桥面上很亮,灯光却不会映射到江面。

2019年8月中旬,青山长江大桥对灯杆进行了夜间测光,效果达到预期。

武汉交投集团负责人表示,尽管为此多投入了一点成本,但站在长江大保护的角度,这样做是非常值得的,也形成了很好的示范效应。

【编辑:余丽娜?】

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发表于 2021-5-3 20:15:15 | 显示全部楼层
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