新首钢大桥完工倒计时三个月 工程难度创下北京之最
作为全球首例双塔斜拉钢构组合体系桥的新首钢大桥,横跨永定河,全桥长1350米、主桥长639米,建成后将是北京地区最大跨径桥梁,成为连接石景山和门头沟的枢纽。
顶尖专家团队出谋划策,横跨永定河揽京西风光
在新首钢大桥的建设过程中,项目部邀请由中国工程院院士、清华大学教授、国内桥梁专家等组成的顶尖专家团队,作为“外脑”和“智囊团”,共同为大桥出谋划策。
和力之门 双斜钢塔斜拉桥创下北京最难
新首钢大桥为全钢结构倒“U”形双斜钢塔斜拉桥,桥长639米,主跨跨径280米,斜钢塔高124.93米,桥面最宽处54.9米。由于两个倒“U”形钢塔分别向东﹑西两侧倾斜,从高空俯瞰,仿佛两个面对面席地而坐的拔河健儿,脚抵着脚,手拉着手,各自向后用力拉伸,故而在设计之初也被昵称为“和力之门”。
为了顺应永定河的河道走向,尽量减少阻水率,新首钢大桥南北桥墩的排布是“错步”的,前后错出25.1米。也因此,“架”在桥墩上的两个钢塔采用的也是倾斜空间形式,特别是高塔,倾斜角度就达到57度。
同样呈现倾斜形式的还有桥上的拉索,112根斜拉索呈竖琴状布局,将梁和桥面的重量传递到斜塔上。高塔之下,仍残留一部分的便是正在拆除中的钢支架,大桥中心位置则是7月即将“牵手”合龙的地方。
扭身之难 620吨全国最重钢节段预制而成
从低空仰望,两个钢塔的轻轻一扭,给施工带来巨大难度。第一道难关,便是钢构件的加工。新首钢大桥的主桥用钢量达4.3万吨,超过了鸟巢的总用钢量,而其中约90%的钢构件都是通过预制加工的方式先在工厂加工好,然后运输到现场拼装。
因为有倾斜,团队引入了三维设计软件,先建出三维模型,再从三维模型拆解出一个个单元板块,把它放样成二维平面图,最后进行加工。为了验证加工工艺是否可行,在江苏扬州的加工厂,工作人员特意选取了接近塔顶合龙位置最弯扭的一个节段,从中取出1/4块体进行足尺试验后,通过逆向建模,去和原先的设计模型做拟合对比,检验偏差。
单元板块到达现场后,还要在现场的加工厂进行二次加工。为了吊装的需要,团队将高塔分为31个钢节段,矮塔分为21个钢节段,这52个钢节段都得通过二次加工,由单元板块组装而成。52个钢节段中,有6个节段的重量都超过了500吨,最重的有620吨,绝对算得上是全国最重的钢节段。
重量大之外,更关键的是,每个钢节段都是不规则的,为此,项目部又想出了“2+1”的三段预拼法,每三个节段组成一个小组,验证与设计100%相符后,拉走小组中的第一个节段,再加入一个新节段重新组成一个小组,如此循环,确保52个节段均能满足高矮塔的线形要求。
71.5度倾斜 52个钢节段全部“一吊成功”
因为斜塔的造型,钢节段也多是不规则的形状,很难去设置吊索、寻找重心。团队选用BIM建模,在计算机上求出重心,把吊装姿态确定好,现场直接起吊。
随着斜塔高度的上升,钢节段的重量也随之减少,从最重的620吨到最轻的只有150吨。但同时,倾斜角度也随之加大,最大的倾斜角度有71.5度,高而轻、重而矮。
在首个刚阶段的吊装过程中,团队解决了许多难题,例如:在-8℃的环境中,项目部在547吨的钢节段外罩上了一个30米×30米的保温棚,保温棚里放置了30组电暖器,持续为环境加温,防止钢材“热胀冷缩”;邀请国内的顶尖专家支招,以厚5厘米、面积240平方米的灌浆,解决钢材和底部混凝土基座的连接问题。
主梁合龙 7月20日凌晨5点启动
大桥预计将于7月20日进行主梁合龙。按照项目部的初步方案,计划把主梁的合龙定在当天凌晨5点,这个室外气温最低的时刻,为的是合龙口最大,主梁最容易吊装就位。紧接着,在早上7点太阳完全升起、气温升高前,完成对矮塔临时锁定的解锁工作,以防止钢结构因热胀而“推”坏钢梁。最后,还要在傍晚太阳落山前将合龙部位满焊到位,以实现整座桥的正常伸缩。
按照计划,在完成主梁的合龙后,新首钢大桥就将进入斜拉索调索、人行道等附属工程施工阶段,预计将于2019年9月30日实现贯通。(本文来自:西山燕庐微信号)[详细]2019-06-21 10:35