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創造三項“世界第一”,瀾滄江特大橋到底牛在哪?
關鍵字: 瀾滄江特大橋
此外,橋面距水面270多米,加上是峽谷地帶,瀾滄江特大橋的施工中大多屬于高空作業,風險很高。
1、鋼結構要先“變形”再組合
在一般平原地區,鋼結構要是“對接不上”、存在誤差,一般會施加外力將兩塊鋼結構強制組合在一起,進行焊接、鉚接或螺栓連接。強制外力一般很大,在平地上,你可以通過很多方法來施加,但高空作業就不是那么方便了。
所以,高空作業前就要先進行精密測量,測出這其中的誤差,再施加外力先讓“拼不上”的鋼結構先發生形變,使兩塊鋼結構剛好能夠對接上,再進行焊接、鉚接或螺栓連接。
2、采用鋼管混凝土代替普通混凝土
為了便于高空大風環境下施工,工程師們采用了鋼管混凝土結構。鋼管混凝土結構通俗的說就是先架設鋼結構,完成“框架”之后,向鋼管中填充混凝土,然后在鋼結構外側外包混凝土。
鋼管本身就是勁性承重骨架,吊裝質量輕,可簡化施工安裝工藝、節省腳手架、減少施工用地、縮短工期。而且這種結構除了擁有高強輕質、塑性性能好、耐疲勞、耐沖擊等優越力學性能,還方便澆注混凝土。
因為普通混凝土澆注是要搭建模板,高空施工搭建模板顯然不現實,所以鋼管混凝土既不用搭建模板,又可省去支模、拆模的工作,直接將混凝土往鋼管里澆注就可以了。
鋼管混凝土節點示意圖
3、還需振搗,使混凝土更結實
澆注混凝土后還需對其進行振搗,所謂的振搗就是用機器把混凝土中的氣泡排除,進行搗固,消除混凝土的蜂窩麻面等現象,這樣就使混凝土密實結合。
經過振搗混凝土會更加密實,抗壓強度會得到很大的提高。而且鋼管混凝土更適于振搗,對結構的影響比較小,非常適用于瀾滄江特大橋的施工。
難點三:施工場地過于有限
瀾滄江特大橋兩岸坡度大——大理岸坡角約60°,保山岸坡角約80°。大橋橋址及附近地質條件復雜、交通不便,施工場地狹窄,臨建數量大、平面布局困難,施工環境極為惡劣。因此,在幾乎沒有平地的情況下,要想完成施工,就必須要有非常之舉。
一種施工方案是整體豎轉方案。通俗的說,就是鋼結構縱向組裝,在完成組裝之后,再用繩索將左右兩個半拱形鋼結構慢慢放下,最終合攏為拱形橋梁支架。這種做法的好處有以下兩點。一是可以利用大理岸和保山岸陡峭的巖壁進行鋼結構組裝,解決了沒有平地可以用于施工的困境。二是縱向組裝鋼結構焊接質量容易得到保障。
但缺陷也很明顯,那就是吊裝的鋼結構數量太多,組裝后高度高達191米,這不僅對吊裝設備要求較高,而且焊接或鉚接過程中還有大量高空作業,存在較大安全風險。而且之前介紹過,這里風大,縱向組裝的鋼結構在大風的作用下會產生擺動和搖晃,這會大幅增加施工難度和安全風險。
“二次豎轉”:利用山體拼接鋼結構
既然一次整體豎轉的方案施工難度較大,那么可以試試兩次豎轉方案。
二次豎轉方案相對于整體豎轉方案,最明顯的差別就是把原本縱向拼接的鋼結構分成兩段,把原本縱向直立的上半段鋼結構,放倒斜躺在大理岸和保山岸的山體上,這樣一來,就可以利用山體進行鋼結構的組裝拼接,大幅減少高空作業的工作量,增加了施工安全性。
(“二次豎轉”方案方便了鋼管組裝拼接)
而且依托山體進行組裝拼接鋼結構,也降低了對吊裝設備的需求,節約了施工成本。唯一美中不足的就是兩段鋼結構直接的連接鉸結構比較復雜,而且在將兩岸的鋼結構合攏的時候,每一條牽引繩索施加的力必須計算的非常精確。
難點四:二次豎轉130度、單邊豎放2500噸
瀾滄江特大橋在全球首次采用“二次豎轉”方案施工,而且二次豎轉角度之和達130度,豎轉角度為已知最大。同時,大橋單邊豎放重量達2500噸,也是世界橋梁施工之最。
要實現二次豎轉,首先在將鋼結構元件組合拼裝后,在鋼拱的底部和中間兩段鋼結構的結合部位安裝轉鉸(腦補一下門與墻是怎么連接的),然后還要安裝纜索吊機、泵站豎轉設備。再通過牽引索相互牽引,把兩岸中間轉鉸以上的部分先扳起,這就完成了第一次豎轉。
在完成第一次豎轉之后,牽引索繼續牽引成形的半拱形鋼結構,然后繼續下放牽引索,并最終完成合龍形成拱形鋼結構支架。
1、轉鉸質量得靠譜
在這個過程中,有幾個技術要點。首先,整個拱形鋼結構中間部分和底部的轉鉸必須質量可靠,因為一旦轉鉸出現質量問題,二次豎轉將成為不可能完成任務。
2、轉鉸安裝須定位精準
其次,轉鉸的安裝必須定位精確,在安裝完成后,還必須將其和預埋板、鋼支架焊接牢靠,使其在混凝土澆注時不產生位移。
3、必須依靠計算機精準控制
最后,豎轉需要精確的計算機控制技術。由于在此之前,國內最大大橋單邊豎放重量只有800噸,而瀾滄江特大橋的單邊豎放重量為2500噸,是目前世界已知的最大噸位,對牽引索動態同步控制難度大。
(豎轉過程中需要精確計算牽引索施加的牽引力)
而要實現對牽引索動態同步的精確控制,則有賴于計算機動態同步控制負角度豎轉系統。該系統的工作又必須依靠傾角傳感器、壓力傳感器和位移傳感器等各種傳感器的實時數據傳遞和主計算機的計算和控制,一環扣一環。
在豎轉過程中,豎轉角度發生變化,傾角傳感器就會將數據發送到主計算機。與此同時,壓力傳感器、位移傳感器也會將數據發送的控制器和計算機。主計算機會對這些數據進行比較分析,計算出在拱形鋼結構的角度、壓力和位置發生變化的情況下,各條牽引索的受力變化,計算每一條牽引索需要施加多大的力。
結語
面對惡劣的施工環境,工程師們不畏艱險,見招拆招,以“二次豎轉”施工方案克服困難,不僅在橋梁建造史上創造了三項“世界第一”,還為打通中緬國際鐵路,實現中國國力向東南亞輻射發揮應有的作用。
標簽 特大橋- 原標題:創造三項“世界第一”,瀾滄江特大橋到底牛在哪? 本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯:陶立烽
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