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工人日报:把万吨钢桥推过黄河

1月25日,重达3万余吨的石济客专济南黄河公铁两用桥钢桁梁完成最后一次顶推,顺利跨越黄河,为全线贯通奠定了坚实基础。

济南黄河公铁两用桥是国内首次采用大跨度刚性悬索加劲连续钢桁梁结构形式的公铁两用桥,主桥重达36249吨,顶推距离达798米,居国内首位。建设过程中,中铁四局钢结构公司研发应用了长大桥梁带加劲弦多点多桁同步顶推关键技术,填补了国内铁路桥梁施工相关技术的空白。

济南黄河公铁两用桥结构形式独特复杂、吨位极大,由于水中施工易受黄河汛期和结冰期影响,加之该段黄河并不通航,大量的钢构件、施工设备无法通过船只运送,为确保工期,钢结构公司大胆采用长大桥梁带加劲弦多点多桁同步顶推关键技术。然而,这种“跨中无临时墩从北向南,钢桁梁带加劲弦同步顶推”的方案对施工要求非常高。

“研制新方案时我们确实并没有万全把握。”该公司济南黄河桥项目经理张时利说,“桥的重量太大,受力情况也非常复杂。为了让整个顶推体系能撑住,我们对新方案反复进行了检算,确认可行之后,光设计院就先后沟通了十几次。”

2014年11月10日,第一榀主桥钢桁梁成功吊装,拉开了主桥钢桁梁主体施工序幕。很快,新方案兼顾安全、工期和环保的优势一一显现:取消了水中临时墩,不再受桥墩施工制约后,整体工期提前了半年;一边在相对开阔的黄河北岸进行拼装,一边由北向南进行顶推,大大提升了工效,还规避了水中施工和南岸涉路施工带来的安全隐患,最大程度减少了对黄河河道环境的影响。

一座上下两层、三桁结构、重达3万多吨的超大钢桥,要一面拼装、一面移动,顶推足足798米的距离,大桥的每个支点在不同时期的受力都不相同。经过技术人员的反复检算、研究和讨论,决定通过机电液压集中控制系统及变频调速技术实现钢桁梁的顶推。全桥共设置了22台各200吨的水平连续千斤顶,由计算机远程自动控制,可以使任意位置的任意一台水平千斤顶精确推动特定距离,实现了大桥多点多桁同步自动化的顶推滑移。

动力问题解决了,可很快又发现,作为滑移体系的滑道、滑块甚至润滑液对顶推的影响绝不亚于顶推系统。为此,技术人员对滑道、滑块和抄垫板分别进行检算,针对受力不同,对拼装支架、墩旁托架支点分别设计了不同材质和结构的滑块,根据不同位置滑块对滑道的压力不同,拼装支架和墩旁托架采用的滑板和滑道材质、厚度也不同。甚至对于毫不起眼的润滑油,技术人员也进行了各种对比试验,并创造性地在滑块中增加了油路设计,为的是尽可能降低摩擦系数。

随着拼装的进行,大桥的顶推重量不断增加,新的问题也出来了。一座三桁结构公铁两用桥的顶推过程中,大桥的任意支点每高出10毫米,就会比平行的另外两个支点多承担1003吨的重力。用张时利的话说,“就相当于由3个人同时扛起一件重物。其中一人身高高于另两人的话,便会承担更大的重力,并容易承受不住,成为安全隐患”。

对此,技术人员迅速建立“全桥+下部辅助结构”整体模型,对三桁之间的高度差异进行敏感性分析,发现作为3万多吨重的巨大钢桥要保证安全,平行支点之间的高度差异必须保持在8毫米之内。有了数据支撑,除了将滑道和抄垫板的安装精度和高差控制在最小值,技术人员还在滑块与钢梁之间设置了厚度为100毫米的橡胶垫,通过橡胶垫的变形来协调高差,并进行实时监控,确保顶推过程绝对安全。

钢结构公司除济南黄河公铁两用桥主桥钢桁梁施工之外,主桥下部结构也在铁路桥梁施工中进行了多项科技和工艺创新,其中线下主体承重部分创造了钻孔桩最深、桥墩最宽、承台体积最大、结构形式最新、施工工法最多的“五个之最”,以12种承台结构、9种墩身结构、10种梁体结构形式被誉为“桥梁工法博物馆”。

自2014年12月起,钢结构公司与清华大学共同开发的基于BIM的工程施工安全检测与4D动态管理系统开始成功应用在济南黄河公铁两用桥,在现场实时监控结构安全状态,进行施工进度的管理分析和进度滞后分析,随时掌握工程的安全、质量和施工进度情况。也就是说,从前需要查阅无数资料、反复跑现场才能完成的查询、计算和模拟工作,如今在软件中都可轻松实现,大大节约了人力和时间成本,提升了工效,从整体上打开了项目管理的新思路。

信息录入:    责任编辑:高炼

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