世界首例:“三线五桥”成功同步转体,上演“空中芭蕾秀”

发布日期:2020-08-24
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世界首例:“三线五桥”成功同步转体,上演“空中芭蕾秀”

——中建五局重庆快速路二横线项目“五桥同转”建设纪实

转体前2.JPG

转体前


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转体后


重庆的桥梁超过1.3万座,山水之城,山山各异,水水不同,大大小小的桥梁穿山过水,勾勒着这座城市的生命线,桥里包罗万象,也见证着桥都的生生不息。

8月21日凌晨1时55分,“桥都”的重庆再添新记录。中建五局投资建设的重庆快速路二横线项目,五座全长383.5米、总重量达21500吨的大跨度桥梁,在确保三条繁忙铁路正常运营的前提下,同时异步完成转体对接,在实现“完美牵手”,刷新了多项世界纪录。

21500吨!集群转体“创记录”

作为重庆市重点民生工程,快速路二横线项目需交叉跨越铁路线10条,其中五桥同转施工区域跨越渭井上线、下线、蔡歌联络线三条繁忙的铁路线,高峰期平均每3分钟就有一辆列车经过。施工时转体桥与铁路线外侧最短距离仅2.9米,梁底距离铁路接触网顶端仅0.5米,转体桥梁体悬浇、桥梁基础均位于铁路两侧边坡,坡度大于60度。

铁路运营时,沿线施工须全部停工,一根针、一张餐巾纸都不允许掉进铁路。为确保铁路正常运营,项目多次与设计、铁路方沟通方案,最终确定五座桥梁均采用“先建后转”方案,即五座桥梁先沿着铁路线进行修建,然后通过转体将这五座桥梁连接起来,这样便可在最短的时间里一次性跨越三条运营铁路线,同时还能确保铁路运营安全。

“五座桥梁在同一区域、同一平面一次性转体成功,这刷新了大跨度桥梁集群式转体的世界纪录,此前集群式转体数量最多的仅为四座桥梁同步转体。”北京工业大学建筑工程学院教授、转体桥专家张文学介绍道,这也是全球首座五桥同时异步转体桥工程。

跨渭井、蔡歌主线铁路桥单座桥梁最重4500吨,五座桥梁总重量达21500吨,相当于15000辆小汽车的重量。“在三座以上大跨度集群式转体中吨位最重,超出北京大兴国际机场三线四桥集群式转体重量11500吨。”在项目现场指导的重庆交通大学教授向中富说。

不仅如此,桥梁还具有跨度大、转体角度大的特点。五座桥梁全长383.5米,相当于110层楼高;桥梁最大转体角度88度,需在90分钟铁路运行“天窗点”内完成,施工时间必须精确到秒。

82分钟!四逆一顺“零干扰”

根据五座桥梁同时异步转体干涉最少原则,跨渭井、蔡歌主线铁路桥采取“四逆一顺”独特转法,即四座桥梁逆时针转动,一座桥梁顺时针转动。为防止两座桥梁相互干扰,采取分阶段转体:第一阶段四座逆时针转动的桥梁先转15度,转动速度为每分钟1.15度,用时13分钟;第二阶段,五座桥梁同时转体,转动速度为每分钟1.72度,最大转体角度为83度。转体过程中,3名测量人员每座桥梁梁端位置进行监测当梁端剩余弧长3米时进入转动减速阶段当梁端剩余弧长约1m(1.6度)时点动精确就位

8月21日凌晨0时,五桥同转工程进入到了最后的准备阶段。在施工现场,工人正在五座桥墩下方忙碌着,测算、检查、操作……各种工序都在有条不紊地进行着。0时33分,随着项目负责人的一声“同意正式转体”的口令下,五座桥梁朝着各自的对接端口缓慢转动,在灯光以映衬下,犹如五位“舞者”翩翩起舞,上演了一场“空中芭蕾秀”。最终,整个转体过程用时82分钟90分钟铁路运行的“天窗点”内顺利完成转体。

0.1毫米!智慧建造“更高效”

五座桥转动就像拉磨一样,先将桥梁下部固定,在桥台(单孔桥)或桥墩上(多孔桥)安装一个转动系统,像磨心一样起到定位作用,桥梁上部可随意旋转。桥梁结构通过该转动系统,再使用200吨液压千斤顶作为外力便可使桥梁按照设定参数整体旋转。

“桥梁转体是否成功,关键在于球铰系统、转动支撑系统、转动牵引系统、桥梁平衡系统等在施工过程中的控制。五桥同转牵一发而动全身,一个参数哪怕发生毫米级的误差都将导致风险概率指数级升高。”项目负责人干昌洪介绍。为了全力确保五桥同转顺利完成,项目团队联合多家科研和技术团队,进行了大量数据计算,反复模拟推演,通过布设电子水准仪等高等级测量控制网,采用将误差控制在0.1毫米的精密仪器进行实时监控,确保球铰安装精度控制在0.5毫米内,转轴中心精度控制在1毫米内,满足桥梁转体超高精度的同时提高安装速度。

在球铰使用上,通过监测临时固结,解除时型钢应力瞬时变化,推算梁体不平衡重量及球铰摩阻系数,并融合卫星信号与BIM系统,研发出了“三线五桥转体检测平台”智能系统,采取同联多T构施工线形联控技术和“转体后合龙口误差优化调整技术”,在现场设置了100多个监测点,可以实时监测每座桥转体时的平面位置和高度等数据参数,如同给转体施工配备了汽车的智能泊车辅助系统,可展现五桥同转的全景影像,扫除转体盲角。

“这次五桥同转成功,为中国桥梁转体建设提供了宝贵经验和成功案例。”张文学教授说,桥梁转体施工主要应用于上跨峡谷、河流、铁路、高速公路等情况,可以将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面作业,尽可能降低对周边交通和居民生活的影响。(毛玉芳、袁铭)


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