用科技書寫世界橋梁的神話

天興洲橋施工主塔穿上保暖服
被譽(yù)為“新世紀(jì)世界級(jí)標(biāo)志性工程”的世界首座公鐵兩用四線鐵路大型斜拉橋——武漢天興洲長(zhǎng)江大橋,經(jīng)中國(guó)中鐵大橋局三年奮戰(zhàn),逐步實(shí)現(xiàn)了“四項(xiàng)世界第一”、“六大自主創(chuàng)新”和十六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破。一流的建橋科技撐起了世界一流的大橋,充分展示出中國(guó)世界一流的建橋水平。
一流的橋梁設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)世界第一
中國(guó)中鐵大橋局承擔(dān)設(shè)計(jì)和建造天興洲長(zhǎng)江大橋伊始,這支中國(guó)橋梁建設(shè)的排頭兵就認(rèn)識(shí)到這是推進(jìn)中國(guó)建橋事業(yè)科技發(fā)展,從“橋梁大國(guó)”跨越到“橋梁強(qiáng)國(guó)”,提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)遇,同時(shí),它更是一次挑戰(zhàn)。2003年,就在武廣鐵路快速客運(yùn)專線天興洲長(zhǎng)江大橋剛剛籌建的時(shí)候,中國(guó)中鐵大橋局領(lǐng)導(dǎo)高瞻遠(yuǎn)矚、運(yùn)籌帷幄、果斷決策,本著志在必得、得則必勝的信念,一手抓工程投標(biāo),一手抓施工準(zhǔn)備。集團(tuán)公司決策層提前介入,配備精良設(shè)備,注入大量資金,組建了“中國(guó)中鐵大橋局武漢天興洲長(zhǎng)江大橋工程指揮部”,并調(diào)集精兵強(qiáng)將,組織了一大批橋梁科研、設(shè)計(jì)、施工、機(jī)械制造的專家進(jìn)行了多方面的研究和攻關(guān)。他們超前部署施工設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備工作,為主橋工程中標(biāo)和工程開(kāi)工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
大橋設(shè)計(jì)可行性研究之初,中國(guó)中鐵大橋局決策層就高屋建瓴地指出:建設(shè)天興洲長(zhǎng)江大橋,要研究國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,要研究鐵路建設(shè)跨越式的發(fā)展。在設(shè)計(jì)大橋中要瞄準(zhǔn)世界新世紀(jì)“大跨、輕質(zhì)、高強(qiáng)、型美”的建橋目標(biāo),在橋型設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)上,要有超前意識(shí),滿足跨越式發(fā)展的需要。
武漢天興洲長(zhǎng)江大橋規(guī)模巨大,氣勢(shì)宏偉。它集新世紀(jì)現(xiàn)代橋梁新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝于一體,是新世紀(jì)舉世矚目的世界級(jí)特大型橋梁工程,被國(guó)家列為“十一五”重點(diǎn)工程,被鐵道部、湖北省列為武廣快速客運(yùn)專線“龍頭工程”、橋梁建設(shè)的“第五座里程碑工程”;被國(guó)際橋梁界譽(yù)為“新世紀(jì)世界級(jí)標(biāo)志性工程”。天興洲大橋主橋設(shè)計(jì)為公鐵兩用四線鐵路雙塔三索面三桁梁斜拉橋,為世界首創(chuàng)。天興洲大橋橋長(zhǎng)4657米,主跨504米,荷載2萬(wàn)噸。公路橋?yàn)殡p向六車道,鐵路橋?yàn)樗木€并行軌道,設(shè)計(jì)時(shí)速為250公里,橋?qū)?0米。在世界同類型大橋中,它具有“跨度、速度、荷載、寬度”四項(xiàng)世界第一。

鉆孔樁澆筑
天興洲長(zhǎng)江大橋的四項(xiàng)世界第一,是中國(guó)中部崛起、“九省通衢”、大武漢交通樞紐功能發(fā)展的需要。全國(guó)人大代表、政協(xié)委員、中國(guó)中鐵大橋局兼天興洲大橋總工程師秦順全說(shuō):“為什么要選址武漢設(shè)計(jì)、建造天興洲長(zhǎng)江大橋?一是老橋已有50歲高齡,半個(gè)世紀(jì)超負(fù)荷運(yùn)營(yíng),它在功能上已不能滿足高速客運(yùn)列車200公里時(shí)速的要求。二是京廣快速客運(yùn)專線及滬漢蓉鐵路要在武漢過(guò)江,過(guò)江列車大幅增加,因而不但要修建天興洲大橋,而且還必須建成四線鐵路大橋。三是橋址必須具備一定的水文地質(zhì)條件,而武漢江段橋位資源有限,天興洲大橋正處于武漢中環(huán)線過(guò)江橋位上,這就決定了它必須是公鐵兩用橋,必須是四線鐵路、六車道雙層斜拉橋的橋型,因而也決定了它是世界跨度最大、橋面最寬、荷載最大、列車時(shí)速最高的公鐵兩用橋梁?!?BR> 天興洲大橋的“四項(xiàng)世界第一”不僅僅是量的增加,而且還是一個(gè)質(zhì)的飛躍。它凝聚著中國(guó)中鐵大橋局多年以來(lái)的科技創(chuàng)新成果。設(shè)計(jì)之初,以秦順全及兩位工程院院士、三位橋梁設(shè)計(jì)大師為首的科技精英組成科研班子,多次對(duì)橋址線進(jìn)行反復(fù)勘察,按照長(zhǎng)江航道及規(guī)劃部門對(duì)大橋航道凈空跨度不得小于480米的要求,綜合水文、地質(zhì)及橋型特性,確定了天興洲大橋504米的主跨。從武漢一橋蘇聯(lián)進(jìn)口鋼梁最大跨120米,到南京大橋國(guó)產(chǎn)鋼梁最大跨160米,再到九江大橋鋼拱加勁鋼桁梁最大跨216米,直到蕪湖大橋首次采用斜拉索加勁鋼桁梁新結(jié)構(gòu),最大跨達(dá)到312米,已是跨長(zhǎng)的飛躍,而今天的天興洲大橋則運(yùn)用當(dāng)代最先進(jìn)科技成果設(shè)計(jì)為三索面三桁梁結(jié)合結(jié)構(gòu),以武鋼產(chǎn)的高強(qiáng)橋梁鋼設(shè)計(jì)主跨504米,跨度竟比蕪湖長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)出了192米,比目前位居世界第一的厄勒海峽特大橋主跨490米長(zhǎng)出了14米。這足以證實(shí)大橋設(shè)計(jì)及科技進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。它既是我國(guó)橋梁科技水平的展示,更是我國(guó)工業(yè)綜合水平的彰顯與體現(xiàn)。

圍堰制造
一流的科技攻關(guān)打造世界一流大橋
設(shè)計(jì)、建造世界一流的大橋,就會(huì)遭遇諸多難以想象的世界級(jí)科技難題。為突破一系列世界建橋史上絕無(wú)僅有的難題,中國(guó)中鐵大橋局在大橋開(kāi)工之前,便組織了科研專班多次對(duì)天興洲大橋項(xiàng)目包括動(dòng)力特性分析、四線鐵路載荷加載標(biāo)準(zhǔn)等16項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討研究與科技攻關(guān)。并發(fā)揮中國(guó)中鐵大橋局在橋梁專業(yè)領(lǐng)域的科研、設(shè)計(jì)、施工、機(jī)械制造“四位一體”的優(yōu)勢(shì),創(chuàng)造出了諸多技術(shù)上的世界第一。
為滿足天興洲大橋504米主跨及雙塔承載2萬(wàn)噸動(dòng)載壓力。大橋局在主跨設(shè)計(jì)上首次采用三片主桁、三個(gè)索面的新型結(jié)構(gòu)形式,主橋的塔桁索相結(jié)合、橋體的板桁結(jié)合、鋼桁梁與混凝土梁組合的新結(jié)構(gòu)為世界同類橋設(shè)計(jì)的首創(chuàng)。“塔桁索”結(jié)合,即設(shè)計(jì)世界同類橋載重量最大,鋼筋混凝土方量最多、強(qiáng)度最高的倒Y型雙主塔與三面斜拉索連接牽拉三主桁鋼梁?!鞍彖臁苯Y(jié)合,即讓橋面板與鋼桁梁結(jié)為一體,共同接受橋面受壓及動(dòng)載,極大地增加了橋梁的強(qiáng)度。“鋼混”組合,因主跨504米,邊跨因地形地質(zhì)不能滿足252米跨度對(duì)稱,設(shè)計(jì)196米會(huì)產(chǎn)生重量上的失衡,故采用鋼桁梁與重量大的混凝土梁組合結(jié)構(gòu),不僅可達(dá)到梁體重量平衡效果,且有效地降低了大橋的造價(jià)。
中國(guó)中鐵大橋局在天興洲大橋建設(shè)中,始終瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平,依靠科技進(jìn)步,實(shí)施自主創(chuàng)新。在前期基礎(chǔ)施工中,大橋局采用了兩項(xiàng)自主創(chuàng)新新技術(shù)。一是巨型雙壁鋼吊箱圍堰定位新技術(shù),利用錨墩預(yù)應(yīng)力鋼絞線精確定位新工藝,實(shí)現(xiàn)巨型圍堰水中定位精確度控制在5厘米以內(nèi),此項(xiàng)工藝獲國(guó)家發(fā)明專利。二是3.4米大直徑鉆孔樁施工技術(shù),專門研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的KTY4000型大扭矩動(dòng)力頭鉆機(jī),對(duì)大直徑鉆孔樁鉆孔技術(shù)和混凝土灌注技術(shù)展開(kāi)研究,在長(zhǎng)江中成功實(shí)現(xiàn)了直徑3.4米鉆孔樁的灌注。
在目前進(jìn)行的上部結(jié)構(gòu)施工中,又將有四項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。一是首次采用三片主桁、三個(gè)索面的新型結(jié)構(gòu)形式,進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)受力分析;二是橋面與主桁采用多種結(jié)合形式,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最佳組合。公路橋面分別采用正交異形板和混凝土橋面板與主桁結(jié)合,鐵路橋面采用混凝土道碴橋板與主桁結(jié)合;三是鋼梁架設(shè)采用桁段架設(shè)新技術(shù),打破多年來(lái)桁梁架設(shè)常規(guī),實(shí)現(xiàn)整體架設(shè)鋼梁。四是首次采用液壓阻尼裝置和磁流變阻器,綜合解決大跨度鐵路橋梁制動(dòng)傳遞和溫度變形釋放面問(wèn)題。
中國(guó)中鐵大橋局,采用一系列自主創(chuàng)新的科研成果,一流的設(shè)計(jì)與一流的科技攻關(guān),撐起了這座舉世無(wú)雙的高科技精品橋梁,再次書寫了世界橋梁的神話。到2008年秋天,天興洲大橋?qū)⒁圆┐笮蹨?、剛勁挺拔的橋姿、四列?dòng)力頭高速列車風(fēng)馳電掣的運(yùn)營(yíng)壯觀景致,實(shí)現(xiàn)胡錦濤總書記的重大囑托:向世界展示出中國(guó)建設(shè)者“世界一流”的建橋水平。
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