2018年5月14日凌晨4點，由中鐵上海工程局投資建設(shè)的世界第一大有推力鋼箱梁拱橋——柳州官塘大橋主拱提升到位，提升過程分別創(chuàng)下了整體提升高度、整體提升重量、提升拱肋跨徑三項“世界第一”的紀(jì)錄。
本網(wǎng)訊?鋼鐵巨龍騰空起，一彎新月掛柳江。5月14日凌晨4點，在具有“橋梁博物館”之稱的廣西柳州柳江上，世界第一大有推力鋼箱梁拱橋——柳州官塘大橋的5885噸中拱段整體提升到位，標(biāo)志著大橋建設(shè)最大的重難點被成功攻克。據(jù)悉，此次提升還分別創(chuàng)下了整體提升高度、整體提升重量、提升拱肋跨徑三項“世界第一”的紀(jì)錄。
148根吊索“提”住大橋
由中鐵上海工程局投資建設(shè)的柳州官塘大橋為世界最大跨度的有推力提籃式鋼箱拱橋，跨度達(dá)457米。長462米的橋面，由148根吊索與上方的兩條拱肋相連，從外觀上看，整個大橋就像是菜籃的提手。由于大橋是一跨過江，水中不設(shè)橋墩，因此橋梁的承重將全部集中于兩岸的拱座上。據(jù)設(shè)計要求，拱座要分別承受高達(dá)17500噸的水平推力，為世界第一大推力的鋼箱拱橋。
據(jù)介紹，17500噸相當(dāng)于1000個20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的滿載重量，能夠承受這么大的推力，基坑設(shè)計是關(guān)鍵。大橋兩岸的基坑分別由170多根鋼管樁圍合而成，最大深度達(dá)17.6米，為上大下小結(jié)構(gòu)，上方開口處長約80米，寬約32米，約為20套120平方米的房子連在一起的大校拱座基礎(chǔ)后背及基底呈臺階狀，利用拱座基礎(chǔ)與基巖的完美結(jié)合，從而承載橋梁結(jié)構(gòu)帶來的巨大水平推力及承載力。
“紫荊花”撐起“龐然大物”“紫荊花式”水中支架。
然而受力難題的化解，只是解決了大橋的“基幢問題，而中拱段的提升才是大橋最大的重難點。67.27米的整體提升高度、262米的拱肋跨徑、5885噸的整體重量，僅中拱段整體提升這一環(huán)節(jié)，項目部便創(chuàng)下了三項“世界第一”的紀(jì)錄，其5885噸的提升重量，大概等同于需要同時吊起1100頭成年非洲象的難度。“官塘大橋的建設(shè)難度之高，在國際上屬于一流。施工中需提升的中拱段，其重量及施工難度都是空前的，如何順利完成將是大橋建設(shè)的關(guān)鍵。”2016年4月，我國著名橋梁專家、中國工程院院士林元培在官塘大橋施工方案評審會上如是評價。
在以往的同類橋梁吊裝施工中，一般都采用浮吊吊裝。但官塘大橋中拱段節(jié)段的提升高度及重量，令目前國內(nèi)所有內(nèi)河使用的浮吊都無法滿足。因此，技術(shù)團(tuán)隊決定采勸低位拼裝、整體提升”的施工方式，并專門為此設(shè)計了多達(dá)300余頁的專項施工方案。
“低位拼裝”先要在水中設(shè)置臨時支撐墩柱，而能滿足如此“龐然大物”拼裝需求的臨時墩柱，此前并沒有設(shè)計先例可以借鑒。“我們在墩柱支架設(shè)計過程中，通過BIM建模反復(fù)推演，并用Ansys、Midas兩個軟件雙向復(fù)核，最終得出了精準(zhǔn)的計算結(jié)果。在綜合考慮了保護(hù)柳江生態(tài)環(huán)境、對位精度、線型控制、抗風(fēng)穩(wěn)定性等因素后，決定采用穩(wěn)定性更強(qiáng)的紫荊花式鋼管支架。”項目技術(shù)負(fù)責(zé)人肖延軍介紹說。
項目部自行設(shè)計的這套“紫荊花式”水中支架包括88個水中樁基以及10個水中承臺，設(shè)計有12個主要主拱肋支架、2個防撞支架以及14個單獨支架，每個單獨支架又均由300多根空間交錯的鋼管拼接而成。如此復(fù)雜的異型鋼管支架，其加工難度之大，安裝難度之高可想而知。為此，項目部充分利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維交底，并采取分層整體吊裝，將安裝精度控制在了2公分的偏差范圍內(nèi)，比規(guī)范允許的15公分偏差值提高了近8倍，并且減少了水中高空作業(yè)量，有效規(guī)避了施工風(fēng)險。
近百個傳感器精確護(hù)航提升主拱提升到位。
面對中拱段的高難度提升，技術(shù)團(tuán)隊采取了全面仿真分析和模型模擬提升試驗相結(jié)合的方法對中拱段力學(xué)行為進(jìn)行了全面分析。項目部專門設(shè)計了與大橋比例1：10的模型，先后進(jìn)行了十余次中拱段整體提升模擬試驗。通過實驗，對大橋仿真分析方法的正確性進(jìn)行了論證，彌補(bǔ)了理論計算偏差。同時研發(fā)了“危大工程信息監(jiān)測指揮系統(tǒng)”，充分利用“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，在中拱段設(shè)置了90余個傳感器，并安排了16個不同職責(zé)的技術(shù)小組，對吊裝過程中的中拱段進(jìn)行全時段全方位監(jiān)測，最終有效確保了整體施工安全。
“這么大重量和體積的提升，現(xiàn)場并沒有人山人海的現(xiàn)場，僅需操作人員對照電腦屏幕，輕點一下鼠標(biāo)即可完成。”中鐵上海工程局副總工程師、大橋中拱段提升現(xiàn)場總指揮唐俊介紹，大橋提升采用了科技攻關(guān)團(tuán)隊自主研發(fā)的系統(tǒng)，全部采用信息化、智能化手段完成，真正達(dá)到了“舉重若輕”的效果。
5月6日至14日，在長達(dá)9天的緊張而又精細(xì)地施工過程中，指揮團(tuán)隊不斷根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)速、溫度、天氣條件進(jìn)行姿態(tài)檢測和過程調(diào)整，最終在14日凌晨4點，中拱段與邊拱段在78米高空實現(xiàn)了完美對接，宛如“一彎新月”掛在了柳江之上。至此，大橋建設(shè)的最大重難點成功攻克。接下來，項目部計劃利用5天時間，將中拱段與兩端既有拱肋通過4個小節(jié)段進(jìn)行焊接連接，屆時，大橋的鋼箱梁主塔將正式合龍。
施工過程中，項目部先后申請了《一種橋梁拱肋整體提升安裝的方法》《橋梁施工信息采集管理系統(tǒng)》《橋梁施工信息采集管理方法》《一種橋梁拱肋的整體提升裝置》等30余項發(fā)明和實用新型專利，其首創(chuàng)的一系列整體提升施工方案不僅填補(bǔ)了大量的技術(shù)空白，也為今后同類型橋梁的建設(shè)提供了一大批可借鑒的技術(shù)資料。
據(jù)悉，柳州官塘大橋作為獻(xiàn)禮廣西壯族自治區(qū)成立60周年的重點工程，同時也是柳江上的第21座大橋。建成后，將為“橋梁博物館”的柳江將再添新景。大橋西接蓮花大道，東至柳州汽車城的東環(huán)城大道及大學(xué)西路，可直通廣西柳州汽車城，將有效解決河?xùn)|北片區(qū)與柳東新區(qū)的交通瓶頸，對促進(jìn)柳東新區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的影響。
