6月28日
南京长江五桥合龙预计今年年底正式建成通车
南京长江第五大桥为中央双索面三塔组合梁斜拉桥,位于南京长江三桥下游约5公里处,南京长江大桥上游约13公里处,全长约10.33公里。其中,跨长江大桥长约4.4公里,夹江隧道长约1.8公里,其余路段长约4.1公里。全线采用双向六车道一级公路标准建设,路基和桥梁段设计速度100公里/小时,宽度30.5米。
南京长江第五大桥主梁共分成123个梁段,标准梁段采用窄体式智能液压提升桥面吊机对称悬拼。此次合龙梁段宽35.6米,长14.125米,起吊重量达 405.1吨,分别要与南塔、北塔的最后一节梁段完成“牵手”,实现两个主跨的合龙。
大桥在设计过程中屡屡攻关桥梁技术难题,大力推广新工艺、新理念、新材料,取得了丰硕的创新成果。目前,项目已申请了近20项专利,对未来桥梁建设具有重要借鉴意义。
世界首座钢混组合结构大跨径桥梁
南京长江二桥索塔为混凝土结构,长江三桥索塔为全钢结构,南京长江第五大桥集两者所长,既有钢塔的耐久性,同时又造价适中。这一“混搭”组合背后是一系列技术创新。建设团队与清华大学、西南交通大学等联手攻关,钢壳-混凝土组合索塔关键技术,这一成果已获2019年中国公路学会科学技术特等奖。
可减重还可规避疲劳开裂的新材料
“南京五桥主梁采用的新型材料——粗骨料活性粉末混凝土,具有强度高、造价低、自重轻的优点。”中交二航局南京五桥项目负责人种爱秀介绍。
这种材料被应用在钢混组合梁桥面板,减轻了桥梁的重量,让桥型显得更为轻巧,同时有效规避了钢桥面板的疲劳开裂及铺装难题,还减少了沥青铺装的费用。同时,也是世界上首座采用粗骨料活性粉末混凝土桥面板的组合梁斜拉桥,在结构技术上不断刷新着世界纪录。
装配化施工比例高达80%
南京长江第五大桥在技术上的革新远不止于此。和很多桥梁“元老”不同,南京长江第五大桥主桥工厂化、装配化施工比例高达80%,不仅上部的组合梁是由工厂生产,主塔也首次创新采用钢壳混凝土结构,其中钢壳在工厂内生产,大部分钢筋在工厂内预穿并随钢壳整体吊装装配,施工现场仅需焊接钢壳环缝、连接节段间钢筋和浇筑混凝土。工厂化的建桥方案有效减少了现场作业强度及难度,提高工程速度和质量,同时大大减少了对桥位环境和长江生态的影响。
在南京长江五桥索塔和箱梁的制造安装环节,设计单位给出了工厂化、标准化、装配化、智能化的施工方案,索塔大部分钢筋在工厂内预穿并随钢壳整体吊装装配,现场仅需连接节段间钢筋、环缝焊接和浇筑混凝土;组合梁在工厂内制造形成整体梁段,现场装配式安装,有效减少水上作业和现场作业强度及难度,保证了工程质量和结构物的耐久性,降低了建设及后期维护成本,提升了桥梁建造的工业化水平。
首个没有合龙段的合龙
南京五桥合龙的特别之处在于这是一个没有合龙段的合龙,即所有的梁段都是在工厂按照理论标准值控制制作,桥位现场主要是恢复在工厂建立的梁段间空间关系并完成连接作业。
这也是世界上首次采用没有合龙段的主动合龙方式,关键的作业环节只需要3-4个小时就能完成,而通常的合龙作业,作业人员的投入以及劳动强度和时长都要成倍增加。
南京五桥最早南京二桥是采用合龙段来合龙,当时需要先监测合龙口宽度48小时随温度变化的情况,再按某一个温度变化段选择一个合适的长度对合龙段进行配切,然后再在合适的时间把合龙段吊入合龙口,合龙过程中需要很多工人快速完成合龙段两侧合龙缝的连接作业,在环境温度进入快速变化前建立梁段间的有效连接,相对而言受自然的影响很大,是一种相对被动的合龙方式。
UHPC混凝土
项目使用的桥面混凝土为UHPC混凝土,抗压强度大于150MPa,因此桥面混凝土厚度仅有18cm厚,相较常规混凝土的20~30cm减少了近50%,相对应的,梁块的重量也大大降低,五桥0号块仅重约1000t,而常规混凝土同规模梁块达到约2000~3000t。
特殊施工工艺
1、桥面吊机
桥面吊机主要由桁架、液压提升调位系统、行走系统、前支撑系统、后锚固系统、液压泵站及控制系统、吊具系统、爬梯及工作平台组成。
因为南京五桥桥塔形状为纵向钻石形结构,在零号块上工作时桥面吊机的后锚固系统会和塔壁发生冲突,于是对该吊机进行了一些改造,使得吊机前部主桁架间距3.4m,后部间距6.8m,以避开塔柱。待吊机进入常规段之后,吊机恢复正常状态。
同时,为了不影响斜拉索的安装,扁担梁宽度尺寸受到限制,因此设置了内滑式扁担梁纵坡调整系统。
2、钢壳总体构造与关键制造工艺
桥塔外部的附筋钢壳,为双壁薄壳结构,主要由内壁板单元、外壁板单元、水平加劲、竖向加劲、水平连接角钢、竖向连接角钢、水平钢筋、竖向钢筋及扒筋构成。
附筋钢壳可以说是整座桥塔组合结构的最关键、最核心部分,其整体采取“零件-附近板单元-节段-匹配-涂装-运输-工地连接”的总体工艺流程制造,为了提高其加工质量、缩短加工周期,项目团队吸取前人经验并进而优化提升,研发出了密肋附筋板单元制作技术、附筋双壁薄壳总拼技术、节段匹配技术等一系列囊括精度控制、定位监控技术、拼装工法的关键技术,从而贯彻了制造安装一体化理念,减小现场安装难度从而提升了施工速度。
3、可调节压杆式吊具
因为钢壳各阶段为非标结构,各阶段重心位置不同,为了方便施工起吊,项目团队研发了专门可以适应不同中心位置的吊具。
吊具主要由纵横梁系、上连接头、下连接头、吊索等部分组成,最大吊装重量105t,其核心就是在吊具纵横主梁上设置调节段,以及在吊索端部设置调整卸扣,实现吊具调节吊点和起吊重心的功能。
4、轻型液压整体自爬升施工平台
钢壳混凝土组合索塔的桥位节段安装作业,需向现场作业人员提供安全可靠的施工平台。与混凝土索塔在塔柱外围有爬模及附着在爬模上的工作平台不同,由于钢壳混凝土组合索塔的钢壳即为模板,无爬模及平台,必须另设施工平台。
索塔从中塔柱开始采用液压整体自爬升施工平台,索塔施工标准节段为4.8m,双肢塔柱共布置12榀自爬机位,每肢设置6榀。
系统共设3层工作平台:主平台:宽度1.5m,钢壳安装定位,钢壳环缝焊接施工。中平台:宽度1.5m,液压爬升操作。吊平台:宽度1.5m,钢壳环缝涂装、修饰和拆除附墙装置。
南京长江五桥的建设意义
南京长江五桥总设计师、中交公路规划设计院有限公司首席专家崔冰认为,要想知道一个桥的结构设计好与不好,或者是否能达到应有的目的,要看通车以后的后期维护工作量。“如果后期的工作量很小且容易实施,说明这座桥设计建造的很成功,结构内外质量都不错;如果后期的维护工作量很大且繁杂,从某种意义上讲,桥梁设计的合理性以及建造质量均有不足。因为一个桥梁建造也就是5年,顶多8年时间,但是它的运营是几十年的时间,如果在这几十年中结构总是带病的,就需要投入大量的资金。”
在崔冰看来,南京五桥作为一座轻型钢混组合结构,梁的结构形式以及所使用的材料、索塔的结构形式,对我国的桥梁的建设,乃至世界上一些桥梁的建设,都有很大的借鉴意义。
“南京五桥开通后,保守估计日通行量在4万辆左右。既承担快速环线功能,又有过境车辆,估计交通量会快速增长。”南京市公建中心副主任章登精说。大桥合龙后,整个项目建设将进入路面施工阶段,包括沥青铺设、路灯、防撞护栏、声屏障等附属设施安装,为实现通车目标全力冲刺。
南京长江第五大桥是205国道和312国道的过江通道,是南京“高快速路系统”中绕城公路的重要组成部分,同时也是连接主城区与江北新区的重要纽带。大桥建成后,将完善区域骨干路网,进一步推动长江经济带发展,完善国家干线公路和长江下游地区过江通道布局。同时对缓解过江交通压力,加快南京江北新区建设,加快推进“拥江、跨江发展”战略,提升南京城市综合实力和扩展城市空间具有重要意义。
声明:本站部分文章内容及图片转载于互联网、内容不代表本站观点,如有内容涉及侵权,请您立即联系本站删除。