【导读】 2023年11月28日下午,位于门头沟区王平镇安家庄村的国道109新线高速公路工程安家庄特大桥上跨丰沙铁路转体桥顺利转体。在4台千斤顶的牵引下,钢桁梁左、右幅分别向逆时针旋转25°、24°后到达设计接收墩位置。转体过程历时47分钟。自此,全球首例墩顶双转体曲线钢桁梁斜拉桥成功跨越丰沙铁路、永定河、109国道,犹如“云帆”矗立在永定河上,为京西再添城市新地标。
国道109新线高速公路(西六环路~市界段)工程位于北京市门头沟区,总体为东西走向,设计时速为80公里。安家庄特大桥上跨丰沙铁路立交桥是本线控制性工程,位于丰沙铁路安家庄站范围,先后跨越丰沙铁路、永定河及现状G109国道,距地面高差48.2米、距丰沙铁路轨面高度38.7米。左右幅分别位于1600米和1500米的圆曲线上,其中左幅为(248.95+248.95)米钢桁斜拉桥,右幅为(171.95+171+75.25)米连续钢桁梁,单幅桥面宽度16.2米,梁高变高8~15米,左幅桥塔高70米。
钢桁梁按照“曲梁曲做”的原则进行设计制造,左、右幅主桥是目前国内外最大跨度曲线钢桁斜拉桥和曲线钢桁梁桥。首次采用曲线钢桁梁墩顶转体技术,左、右幅同步整体一次转体就位,转体重量分别为15570吨和9320吨,转体角度分别为25度和24度,左幅大桥水平转体长度达498米,创世界之最。
在转体过程的姿态及精度控制,转体球铰、撑脚与钢桁梁构造的合理匹配方面克服了诸多困难和挑战。主墩采用直径4米、壁厚90毫米、Q500钢材的钢管混凝土桥墩,钢管设计直径和壁厚在国内外尚属首例,解决了钢管混凝土桥墩两端传力构造等一系列技术难题。”中铁设计集团大桥项目负责人介绍说。先后获得《一种钢桁梁墩顶转体方法及装置》《一种曲线钢桁梁上转盘偏心布置方法及装置》《一种连续钢桁梁墩顶转体体系转换方法》3项发明专利。主桥墩采用直径4米、壁厚90毫米、Q500钢材的钢管混凝土桥墩,钢管设计直径和壁厚在国内外尚属首例,解决了钢管混凝土桥墩两端传力构造等一系列技术难题。
安家庄特大桥BIM模型图
给桥墩定制9厘米“钢甲”焊接工艺、精度堪比航母级别
什么是“全球首例墩顶双转体曲线钢桁梁斜拉桥”?据介绍,“墩顶双转体”就是让两幅桥梁在同一桥墩的顶部进行同步转体。“曲线”指的是,桥梁在平面投影上是曲线的,两幅桥梁一个是在半径1600米的平曲线上,另一个是在半径1500米的平曲线上。钢桁梁斜拉是桥的结构形式,指桥梁通过一根根钢丝索斜拉拖拽。
由于桥墩位于永定河河道内,为满足行洪要求,减少桥墩占用河道面积,最小墩柱直径仅3米,如同在“小蛮腰”上承载一艘“万吨巨轮”,这对墩柱的承载力和施工工艺提出了极高要求。设计采用特殊钢管混凝土结构,须在混凝土桥墩外定制一件特殊的“钢甲”,以提高墩柱的承载力。施工要先将9厘米厚的钢板和4毫米厚的不锈钢板压合一体,然后卷成直径3米的圆管,现场再将5个圆管组装焊接成30米高的墩柱。“中铁发挥设计、加工、检测等全产业链优势,调集国内顶尖轧钢、压制、焊接资源,摸索工艺,总结出‘管柱内外交替焊接’等施工方法,保证了高强度厚板焊接质量,焊接工艺及精度堪比航母级别。”
2097种杆件高空拼装大型钢“积木”
记者了解到,安家庄特大桥转体桥主梁左幅长496米,右幅长342米,均采用钢结构设计,钢材用量达2.2万吨。全桥钢结构由形态各异的2097种杆件组成,最重的单个117吨,最大长度16米、宽4.5米。钢“积木”的高空拼装不是一步到位的,由于桥梁位于线路曲线段,桥梁的空间位置和斜拉索索力会随着曲线钢桁梁拼装进度、风力、温度发生动态变化 ,需一边拼装一边动态调整。为确保拼装施工顺利进行,项目部邀请国内知名专家进行指导,严控钢桁梁成品的加工制造精度和出厂质量;对现场杆件的放样、复核等测量工作采取队伍、项目部、监测单位三级控制,建立拼装反馈机制,及时对线型进行调整,为安装精度上了一把“保险锁”。利用360度无死角监测系统,实时显示吊装关键信息,精准把控“积木”拼接误差控制在毫米级,确保工程精益求精。
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桥梁工程
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