中國中鐵設計承建的世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋通車運營
文章來源：中國鐵路工程集團有限公司 發布時間：2020-07-01
7月1日，由中國中鐵設計、承建的世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋——主跨1092米的滬蘇通長江公鐵大橋正式通車運營，這標志著世界公鐵兩用斜拉橋主跨將邁入“千米級”時代。
建成通車的滬蘇通長江公鐵大橋
滬蘇通長江公鐵大橋南起蘇州市張家港市、北至南通市通州區，橋址處靠近長江入海口，江面寬達6公里。大橋附近有十余個碼頭和港口，江面日通行船舶超過3萬膄，航運可謂是異常繁忙，這就要求大橋的主跨必須超千米。在滬蘇通長江公鐵大橋開建之前，世界上已建和在建同類型橋梁中最大跨度也只僅有630米。
考慮到經濟性，大橋為滬蘇通鐵路、通蘇嘉城際鐵路、錫通高速公路的共用過江通道，上層設置為雙向六車道高速公路，時速100千米；下層設置為雙向四線鐵路，時速200千米(滬通鐵路)、250千米(通蘇嘉甬鐵路)。
中國中鐵大橋局副總經理、滬通長江大橋項目部經理羅兵介紹，除了跨度大，滬蘇通長江公鐵大橋還創造了眾多“世界之最”：主塔330米，相當于110多層樓高；建設用鋼量達48萬噸，相當于12個“鳥巢”；混凝土用量達230萬立方米，相當于8個國家大劇院……這一系列世界之最的背后，是中鐵大橋局建設者的智慧與汗水。6年來，項目部取得了一系列創新成果，其中包括專利授權30余項，發明專利20余項。
扎根 世界體積最大鋼沉井平穩下沉
1092米的跨度，為大橋的建設帶來不少難題，要想“跨得穩”，就要“立得住”。主墩鋼沉井就是這一“跨”的關鍵所在。
滬蘇通長江公鐵大橋沉井基礎長86.9米，寬58.7米，高約110米，平面面積相當于12個籃球場，高度相當于37層樓，這也是目前世界上體積最大的水中沉井基礎。
正在建設的滬蘇通長江公鐵大橋
中鐵大橋局發明了助浮結構和充氣增壓系統，首次實現了16000噸重的鋼沉井整體制造、整體出塢、整體浮運。通過封閉部分沉井井孔，并往封閉井孔充氣，巨型鋼沉井仿佛像魚有了“魚漂”，不僅可以自浮，還可以調節吃水深度以及浮運過程中的空間姿態。
中鐵大橋局滬通長江大橋項目部總工程師李軍堂說，為了把鋼沉井這個“巨無霸”準確無誤地固定在設計點，中鐵大橋局開創性地采用了“大直徑錨樁混凝土重力錨”方案：將8根直徑達3.5米的鋼樁立在鋼沉井的上下游處，南北兩側再各拋下4個重約900噸的混凝土邊錨，同時引入計算機控制的多向同步快速定位技術，通過智能化裝備，大幅提升定位的效率和精度，有效將鋼索與鋼沉井連接，達到共同固定鋼沉井的目的，解決了千噸級水流力作用下鋼沉井精確定位難題。
屹立 擎天主塔高聳入云
據羅兵介紹，索塔是斜拉橋的關鍵受力結構，斜拉橋跨度越大就要求索塔建筑高度越高。滬蘇通長江公鐵大橋主跨為1092米，主塔高度就隨之攀升到330米，相當于110層高樓，為世界最高公鐵橋主塔。
高聳入云的主塔給施工帶來了不少難題。對于混凝土而言，強度越大，標號越高，意味著粘度越大，就像很稠的粥，流動性差，難以泵送至高空；在普通的工程環境，混凝土灑水養護、保溫、保濕相對容易，混凝土抗裂容易得到保證，但這些在300多米的高空中難以實現。
即將合龍的滬蘇通長江公鐵大橋
為了解決這些問題，中鐵大橋局通過調整配合比，研究出了一種新型混凝土，一舉解決了泵送難、不抗裂等難題。這種新型混凝土在保障質量的同時，還具有高流態降粘等特性，在澆筑的初期能控制水化反應，避免過度發燒，在降溫收縮時能自我激發膨脹，補償收縮，配合循環冷卻水管、全封閉防風措施等，表現出不俗的抗裂效果。
同時，中鐵大橋局引進超高混凝土主塔塔偏實時監測技術。在塔梁同步施工時，系統可實現對施工全過程橋塔變形進行實時測量，獲得橋塔變形時程曲線。一旦檢測到的曲線發生偏移，建設者們可以立刻進行糾偏，確保主塔按照預定“路線”長高而不“跑偏”。
延展 鋼鐵巨龍橫跨長江
面對大跨、重載的需求，大橋的主體結構材料——鋼梁和拉索必須異常“堅實”。
主橋鋼梁必須要有足夠的剛度，這樣才能滿足大橋6線公路、4線鐵路的荷載需求。同時鋼梁還要具備一定的柔性，這樣才能在突來的重壓下，通過微變形來分散壓力，在重物通過后恢復如常。
李軍堂介紹，橋梁的鋼梁猶如一只巨型“扁擔”，兩個主塔橫梁猶如“挑夫”的肩膀，“挑夫”相隔越遠，鋼梁承載就越重，“扁擔”就越容易向下彎曲變形，因此必須有相當強度的拉索才能拉住這根剛柔并濟的“扁擔”。
滬蘇通長江公鐵大橋合龍
斜拉橋的拉索以主塔為中線依次向兩邊散開，成等腰三角形。通過與鋼梁連接，拉索為鋼梁提供一個強而有力的拉力，從而分擔一部分鋼梁承受的壓力，同時避免由于跨度過大造成鋼梁嚴重變形。
為實現大橋超千米的跨度，建設者們為其“量身定制”了強度達500兆帕的高強度鋼和2000兆帕的斜拉索，這兩個材料的強度均為世界之最。
500兆帕高強度鋼意味著每平方米鋼梁能承受的最大力為50000噸，相當于25000臺轎車的重量。
滬蘇通長江公鐵大橋共有432根斜拉索，每根斜拉索由直徑7毫米的鋼絲組成，單根斜拉索成橋最大索力可達1000噸，相當于500臺轎車的重量。
“為了減少架梁對通航的影響，滬蘇通長江公鐵大橋創新性地采用大節段吊裝主橋鋼梁，可將現場焊接和吊裝的工作量減少一半。”李軍堂介紹說。
由于主航道橋整節段鋼梁最大吊重達1744噸，為了滿足需求，中鐵大橋局自主研制全球首臺1800噸步履式架梁吊機，采用“雙橫梁三吊點”設計，保證鋼梁能夠平穩起吊。
未來 智能化橋梁促進經濟發展
滬蘇通長江公鐵大橋公路面將采用華為5G新型微站覆蓋，鐵路面將采用中天新型5G泄漏電纜覆蓋，引橋部分采用南通鐵塔建設多座超高鐵塔站點進行補充覆蓋。
中鐵大橋局滬通長江大橋項目部常務副經理查道宏介紹，大橋將滿足用戶高速上網、高清語音通話、VR/AR等5G應用，同時可升級SA網絡，實現低時延、大連接等工業物聯網應用，屆時，大橋將成為一座真正的智能化橋梁。
除了帶來技術上的創新突破，滬蘇通長江公鐵大橋還將成為助推當地交通騰飛的起點，為長江南北兩岸帶來巨大變化。大橋建成后，張家港市將徹底告別沒有火車的歷史，與南通之間往來將不再依靠汽渡過江。作為八縱八橫鐵路網中沿江高鐵的重要組成部分，大橋的建成也將有利于推動長三角一體化發展，南通到上海將由現在的5小時左右縮短至1小時左右。
【責任編輯：趙藝涵】
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