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创造多个第一!国内首座双层四线跨江铁路桥主跨合龙

2021-07-27 08:21:26 来源:科技日报

长江滚滚,峡谷险峻,一座蓝色的铁路大桥跨江屹立,未来它将满足高铁和普铁双层同时运营。7月26日10时,随着最后一块桥面板精确安装,重庆铁路枢纽东环线(以下简称重庆东环线)控制工程——明月峡长江大桥顺利合龙,该桥是国内首座双层四线跨江铁路桥。

明月峡长江大桥顺利合龙。

双层四线

上层跑高铁下层跑普铁

明月峡长江大桥由中铁二院设计、中铁二局承建,项目建设历时四年多。作为国内首座双层四线跨江铁路桥,桥梁上层为时速250公里的预留高速铁路,下层为时速160公里的重庆铁路枢纽东环线客货共线双线铁路。

“上层跑高铁下层跑普铁,四线铁路列车活载的动力效应显著,对钢梁和斜拉索的抗疲劳要求非常高。”中铁二院重庆铁路枢纽东环线桥梁专业设计负责人秦煜介绍,加之大桥位于长江明月峡区域,地形地貌和地质条件极为复杂,大桥设计和施工难度大,因此是全线重难点控制工程

大桥正位于明月峡峡谷口,桥下是长江主航道,站在大桥之上极目远眺,风景宜人,长江呈S型蜿蜒流淌,不远处就是果园港。长江、峡谷,风光优美,但这些因素聚集在一起对于大桥的设计和修建都是重重难关。

秦煜介绍,因为长江的冲刷,这里地质为断层破碎带,属于砂岩,岩体承载力差;峡谷地带风场复杂,对大桥行车安全影响巨大。同时,大桥跨越长江一级通行航道,每天通航船舶可达270艘,通航船舶多,但桥位地处峡口弯道水域,水流最大横向流速2.2米/秒,船撞桥梁风险高。

在如此的地理环境下,如何保证桥梁稳定度和牢固度能满足双层四线铁路的同时运营,特别是高铁的安全运行?对此,中铁二院设计团队进行了“长江峡谷四线铁路斜拉桥关键技术研究”的科研工作,攻克明月峡长江大桥的众多难题。

明月峡长江大桥顺利合龙。 

科技攻关

这座大桥创造多个全国首例

明月峡长江大桥桥梁全长877.8米,单孔最大跨度425米。桥梁上部结构为钢桁梁结构,采用N形主桁结构正交异密横梁桥面系,全桥共计69个节段,总重超过26000吨;下部结构由两塔两墩两台组成,主塔高度分别为189.5米、203米;钢桁梁与主塔连接有斜拉索120根,斜拉索采用不对称空间双索面扇形布置。

“我们设计的是非对称花瓶型桥塔钢桁梁斜拉桥,这是全国首例,两侧桥台与上下层重叠隧道直接相连也是全国首例。”秦煜介绍,因为受长江两岸峡谷地形所限,无法对称布跨,因此他们设计了非对称的高低塔方案,采用不等长群桩基础等,从而减小不良地质的影响。

峡谷的风是不确定的,对此他们和中南大学合作,基于风洞试验和风-车-桥耦合振动分析,采取了空间扇形斜拉索和抗风支座等措施,保证了行车的安全和舒适。同时,设计研发采用了M280拉索体系,用于部分高疲劳应力幅的斜拉索,有效提高了钢梁和斜拉索的抗疲劳能。

在大桥上施工的工人。通讯员 任承旺/图

“下塔柱结构的抗船撞能达到最高等级,确保即使是在8000吨轮船的撞击下,大桥也不会垮塌。”秦煜表示,同时通过设置桥区助航设施、下塔柱内部填芯混凝土和自浮式钢覆复合材料防撞设施等措施,降低了船撞风险。

不同于其他桥梁的是,明月峡长江大桥底部也全部用钢板连接。秦煜介绍,相比水泥预制板,钢的整体受力支撑度和韧更强,因此他们对主梁边跨压重区采用了整箱式设计,即用钢板封箱,内部用混凝土浇灌,这在国内铁路钢桁梁结构中尚属首例。

据了解,中铁二院设计团队围绕明月峡长江大桥建设关键技术进行攻关,形成了“斜拉索”“斜拉索下锚头除湿结构”等30多个专利、论文和研究报告等成果。

面对深水基础施工、大体积混凝土温度控制、超高塔混凝土泵送、墩顶段钢梁施工空间限制、钢桁梁悬臂拼装线型控制等困难,中铁二局累计形成“钢围堰水上拼装施工工法”“混凝土高压地泵泵管固定装置”“斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法”等60余项授权专利、优质工法和论文技术成果。

中铁二局重庆铁路东环线项目副总工程师覃早介绍,为解决深水基础施工难题,制造了重达2600余吨的巨型钢围堰,钢围堰采用驳船从涪陵浮运117千米到达桥位,创下国内内河浮运距离最长纪录。

明月峡长江大桥双壁钢围堰水上拼装。

为重庆东环线通车奠定坚实基础

成都局集团公司重庆建设指挥部表示,明月峡长江大桥顺利合龙,为重庆东环线全线顺利通车奠定了坚实基础。

重庆东环线建成后将串联重庆市主城区水土、空港、龙盛、东港、茶园、南彭等区域,服务于工业企业货物运输和沿线居民的出行,对促进沿线城市化进程及产业发展、增强重庆枢纽运输组织灵活、完善客货运布局具有重要意义。

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