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【建筑施工】创三项世界纪录!飞越九股铁路线,这个转体桥厉害了!

 cxag 2018-07-06

1月31日凌晨3点04分,我国首座极不平衡转体桥——常青路高架跨铁路转体桥顺时针旋转81°,成功跨越京广、沪蓉、汉丹在内的9股铁路线,与常青路主线高架桥实现对接,实现“完美转身”,创造了转体最不平衡、转体桥面最宽、跨越铁路股道最多等三项世界转体桥新纪录。


常青路高架跨铁路转体桥属于城市快速路汉江大道(常青路段)改造工程的一部分,全长135米、重8800吨。此次转体的主线高架桥段,由于要跨越京广、沪蓉、汉丹等9条铁路线,因此要先在平行于铁路线的一侧建好,然后再转体81度,实现高架桥合龙。


 

凌晨1点37分

转体正式开始,8分钟后,桥梁已转动10度。


 

2点09分

转体过半,达到40度时。随着时间的推移,高架桥以肉眼可见的速度平稳转体。


 

凌晨2点49分

当转体至79度时,指挥长命令减速。当转到80.5度时,进入“点动”模式,最后调整。


 

3点04分

指挥长宣布转体81.003度,转体轴偏差仅0.5毫米,“转体成功!”现场响起雷鸣般掌声。整个转体耗时87分钟。

创3项世界纪录

其一,具有极不对称、极不平衡特点,为世界首例。

转体段长臂端长91.4米,短臂端长43.8米,两端桥长相差两倍多,重量相差3600吨。在极不平衡条件下,传统的单球铰牵引式转体由于要在短臂端施加的配重压力过大,超出梁体承受能力,为此在长臂端距球铰中心26.8m的位置布置弧形轨道梁,并设置前支腿支撑于轨道梁上辅助转体。


其二,首创双幅桥梁单球铰整体转体法。

区别于传统的双幅桥采用双球铰同步转体法,双幅桥梁在墩顶采用横梁连接成整体,通过设置在横梁中心处的单个球铰进行转体;同时由于桥面宽达51m,在横梁中心增设了临时主塔,横桥向采用斜拉索张拉体系,解决了横梁的受力问题


其三,首创“齿条齿轮式”转体法。

采用辅助前支撑将转体桥与滚动小车连接,转体时,由两台滚动小车在电动机驱动下沿轨道梁行驶,带动下方齿轮运转,通过齿轮齿条转动带动滚动小车行走,使转体梁转体到位。


相比传统单球铰转体方案,此转体方案更安全、经济、高效,解决了场地限制、不平衡转体等难题,具有较大的社会效益和经济效益,具有广阔的应用前景。


转体现场直击

转体现场与汉口火车站近在咫尺,一开始,待转的钢箱梁与铁路线平行,垂直于两端的高架。凌晨1点,施工、技术、安全、测量、应急小组进入准备状态。1点37分,随着现场一声令下“转体正式开始,启动电机”,转体正式开始。梁体以每分钟1.25度的速度转动,眼看着距离附近的一栋住宅高楼越来越远,仅32分钟就转了40度,达到计划的一半。转动过程中,转体桥距离紧邻的建筑最近不足3米。


当凌晨2点49分已转动79度时,指挥长宣布“转体减速”,每分钟仅移动0.5度,转到80.5度后,进入点动模式,度数精确到小数点后三位,凌晨3点04分,正式宣布转体结束,顺时针转动了81度,与两端的高架桥梁对接呈直线,转体轴线偏差0.5毫米,现场响起一片掌声和欢呼声。


转体的钢箱梁和支墩之间安装了转体球铰,以球铰为支点,两端的梁体长度相差非常大,可谓是“短屁股”与“超长臂”。中建三局汉江大道指挥部指挥长何龙虎介绍,转体段全长135.2米,短臂端长43.8米,靠近汉口站一侧的长臂端长91.4米,转体重量达8800吨(加上配重后),桥面总宽51米,离地16米。记者直击,顺时针转动81度后,长臂平稳跨过9条铁路线,整个过程看起来就像表演空中杂技一般轻松。


设计方中铁武汉院院长肖宇松介绍,此前国内实施过的转体桥大都是平衡状态下的转体,以中心转体球铰为支点,两端的梁体重量相差不大,短边可通过增加配重的方式解决,转动原理犹如“驴拉磨”:钢绞线缠绕着承台,承台中间设置类似转盘的球铰,通过千斤顶提供牵引力,在钢绞线牵拉下,和转盘一同发力,带动桥体旋转。


此次,因一栋房屋建筑紧邻汉口站西咽喉的铁路线及在建的常青高架,为避免拆迁,保证转动时的安全距离,导致两端桥长相差两倍多,两臂重量相差3600吨,形成极不对称、极不平衡状态。因此仅靠在短臂梁端配重难以解决转体平衡问题,必须另寻新路。


“逼”出来的科技创新,课题组攻关一年模型试验30次

“现在这个首创是‘逼’出来的。”承建方中铁十一局常青路跨铁工程项目部总工程师郭昭赢对记者说,要在极不平衡状态下安全、精准转体,为此,设计、施工、工程设备企业及高校联合成立课题小组,从提出设想到试转成功用了一年。


肖宇松介绍,设计院提出,可在长臂端通过辅助支撑体系,短臂梁顶加配重共同作用,来保证转体的两端平衡。即在转体长臂双幅梁底,距离中心球铰23.6米处各设置一个前支腿,支腿将转体桥与滚轮小车连接,并在转体桥下方搭设了一个弧形轨道梁。由两台滚轮小车在电机驱动下沿轨道梁行驶,带动下方齿轮运转,通过齿轮齿条转动带动滚轮小车行走,转体桥随之转动。这两个支腿小车还与中心球铰构成三角形,由常规转体方式的一个支点变成三个支点,确保转体时保持平衡稳定,提高了安全系数。


承担施工的中铁十一局二公司也积极开展技术创新,创造了“齿条齿轮式”轨道梁。


为了验证这一首创,课题组按转体桥实际大小的1:5进行同比例缩小,制作实物模型,对施工方案通过模型反复验证和改进,前后试验了近30次,并于29日凌晨在实物上试转成功。“先顺时针转了几度,然后又转回来。”肖宇松表示,过去的转体桥都无法实现可逆转动,这次即便最后转过了,还可以倒转回来,为国内首创。


“这次的转体可以称得上‘驴拉磨’的‘升级版’。”郭昭赢表示,集成机械工程、电气及自动化控制、结构工程等多学科专业技术后,这一系统自动化程度高,提前将转体程序设定好,技术人员只需手持遥控器,就可控制小车行走,实现自动转体,且齿轮上都有刻度,可自动精准定位达毫米级,“以前的转体桥,还需人工测量,这次不需要,未来甚至可以实现无人化转体。”据悉,这一全国首创,已经申请国家发明专利。


此外,因转体桥为左右分幅设计,为将左右两幅桥面并在一起,中铁十一局还在桥面上建起一座钢塔,4根斜拉桥穿过塔顶,将两幅桥面拉住,形成一个整体,一起转动。


设计负责人表示,该项新技术开拓了转体桥的思路,填补了转体施工技术空白,极大节省了城市中心狭窄区域转体桥的拆迁成本。今后,国内还会有很多城市面临在城市中心密集建筑群中的转体施工,不仅有普通房屋,还可能有重要的历史遗存和文物,需要在保留的前提下完成转体,武汉此次的首创无疑提供了经验和借鉴。




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