在贵州省贵定县盘江镇,一抹红色飞架于两山之间,与荣获“古斯塔夫·林德撒尔”奖的花鱼洞大桥一样,贵州交建集团所属桥梁集团承建的贵平高速控制性工程之一——马场河特大桥,采用新旧结合的方式,持续推动建造技术和施工工艺迭代升级。一起来“桥一桥”,大桥背后的技术力量。
山间“红”桥披轻纱
马场河特大桥为中承式钢管混凝土桁架拱桥,主跨260米,桥面设计为双向六车道,桥梁全长381.5米,宽38.9米。目前已吊装完成24个节段,剩余4个节段,预计于8月20日左右合龙。
索塔拼装「老」材料「新」结构
索塔是缆索吊装系统的重要部分。索塔的结构形式和构件有很多种,而马场河特大桥采用了万能杆件拼装而成,它以单根杆件通过节点板与螺栓和其他杆件相连接,可以组拼成任意结构形状。
“我们采用花鱼洞大桥拆卸下来的万能杆件塔架,作为马场河特大桥索塔的上塔和中塔,为了满足吊装高度的需求,在原塔的基础上利用公司现有的钢材加工制作出了下塔,下塔设计为桁架式钢管立柱,与上、中塔结构形式不同,如何解决两种不同结构形式之间的过渡问题,是马场河特大桥索塔设计的一大难点。”贵平5标项目负责人任志远说。
索塔“长高”史
为了减小两种不同结构连接处的应力突变,确保索塔上下两部分刚度一致,项目建设团队集思广益,利用midas civil及ansys workbench等三维软件建模计算,不断优化结构设计,设计出了一种倒“K”型连接装置,有效解决了上述问题。
马场河特大桥贵阳岸塔高88.4米(不含索鞍高度),平塘岸塔高 91.75米(不含索鞍高度)塔高 91.75米(不含索鞍高度),是目前贵州省内在建同类桥梁中最高的,通过优化设计,在确保索塔承载力满足使用需求的同时,大大减少了塔架零部件加工用钢量,具有运输方便、安装便捷、安全高效等优点,从而达到降本增效的目标。
拱肋起吊「老」技术「新」传承
马场河特大桥紧邻花甲水库,位于洛北河水源保护区内,横跨深V形峡谷,桥面距谷底有200多米的高差,地势陡峭,便道崎岖,最大纵坡超过15%,运输风险极高。
为减小道路运输风险、降低施工过程中对水源保护区的破坏,项目部始终秉承安全第一、环保先行的建设理念,合理规划了钢结构大件运输路线,并选取了仅有150m长的贵阳岸桥头路基作为钢结构复拼场,真正做到了永临结合、零破坏建设。
项目技术负责人易松介绍道:“马场河特大桥拱肋采用上弦、下弦工厂整体制造,现场采用‘2+1’方式进行节段复拼,单个节段平均长度22m,每幅胎架至少需要80m的长度”。这就要求建造者必须在规定工期和有限空间内寻求最佳的施工组织方式,以满足节段复拼、存放、连续吊装施工进度的要求。
拱肋复拼
如何在有限的场地中减少已装节段扣索对未装节段的影响呢?
项目建设团队认真分析现场情况,多次组织开展“头脑风暴”,学习借鉴“花鱼洞大桥”建造技术,最终通过优化吊装顺序,改进重载横移技术,成功解决了这个难题。
拱肋起吊
“重载横移,主要解决吊装过程中节段与扣索之间的避绕问题,通过对索鞍结构及滑道梁的升级改造,实现由传统的摩擦滑移改变为滚动滑移,使缆吊系统在吊重负载的情况下仍能够左右移动,再通过跑车的前后进退配合,将拱肋节段精准无误地吊装至指定位置。”项目技术负责人易松说。
重载横移吊装
缆索吊装「老」方法「新」设备
为保证安全高效完成吊装作业,项目部在保留原有吊装方法的基础上,为马场河特大桥吊装作业“量身定做”了一套系统——马场河特大桥智能缆索吊装系统。该系统包括视频监控、索力、位移、倾角、卷扬机健康状况、应力、环境检测7大板块,共计测点147个。
系统实时监控、传送现场数据
系统采用国内先进的传感器,对马场河特大桥斜拉扣挂系统的主承重索、牵引索、缆风索、扣索、背索等索力及起重拉力、塔偏、锚碇与锚梁位移、卷扬机温度等进行实时监测,将视频与数据平台结合,直面施工现场卷扬机工作情况,真实反映吊装过程中斜拉扣挂系统真实受力情况及塔偏,再将数据与计算模型数据进行对比,由过去“经验式验证”升级为“数据验证”,保证斜拉扣挂系统的安全稳定性,推进斜拉扣挂系统的设计与反向验证,为同类斜拉扣挂系统设计提供数据模型及数据库,为整个吊装过程提供“安全质量”双保证。
施工现场实时监控
“以前都是靠现场工作人员去检测,开始使用系统后,当缆索吊装过程中出现异常时,系统会自动报警,我们能更快的找到问题所在点,再派人去检修,极大的提高了吊装的精确性,进一步保障了现场施工人员的安全。”贵平5标三工区区长潘存蓿说。
建设中的马场河特大桥
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贵州交建集团投资建设的G7522贵阳至北海高速公路贵阳至平塘(黔桂界)段路线全长174.018公里,设计速度100公里/小时,作为国发〔2022〕2号文明确的畅通对内对外开放通道重点项目,是《国家公路网规划》贵阳至北海高速公路重要路段,是西部陆海走廊重要组成部分,是贵阳至南宁最便捷通道和贵州实施“强省会”五年行动计划重点项目,同时是贵州目前在建投资额度最大、线路最长的高速公路项目,通车后,贵阳至平塘的车程将由3小时缩短至1.5小时。
马场河特大桥效果图