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国内首座高铁三塔斜拉桥合龙 创新采用刚构—连续梁三塔斜拉桥结构设计

2021-04-21 10:51:17    来源:科技日报

4月18日,全长2961.52米、主跨705米的黄(岗)黄(梅)高铁重点控制工程巴河特大桥主桥安全顺利合龙。

中国铁建十六局现场负责人李志强说,巴河特大桥有两大技术创新。

“主桥设计为时速350公里高速铁路无砟轨道,创新性采用刚构—连续梁三塔部分斜拉桥结构体系,为国内高速铁路首次,有效解决了桥梁在运营期变形过大问题;首次在大跨度高铁桥梁建造中采用大节段设计方案,最大节段长度8米,最大梁段重量650吨,采用悬臂造桥机大节段施工工艺,至少节省有效工期4个月。”李志强说。

创新采用刚构—连续梁三塔斜拉桥结构设计

巴河特大桥为何要设计成时速350公里高速铁路无砟轨道、主跨705米的刚构—连续梁三塔部分斜拉桥结构体系?

“巴河特大桥跨越宽约520米的巴河通航水域,最高通航水位为24.81米,为3级航道。设计主跨705米为刚构—连续梁三塔部分斜拉桥结构体系,便于通航。” 中国铁建铁四院(以下简称铁四院)黄黄高铁巴河特大桥设计负责人文望青说,柔性结构大跨斜拉桥,会随气温变化而变,影响轨道平顺度。因为有砟轨道维修技术相对成熟,此前我国设计的时速350公里高铁,桥梁轨道设计均为有砟。列车高速通过有砟轨道,道砟容易被火车吸起,并击打列车底盘或产生其他问题,铁路部门规定,高铁过有砟轨道,以时速250公里为界限。

“巴河特大桥设计为时速350公里高速铁路无砟轨道,主跨705米的刚构—连续梁三塔部分斜拉桥结构体系,采用了中国国家铁路集团有限公司(以下简称国铁集团)‘200米—400米高铁桥关键技术研究’及铁四院‘高速铁路混凝土梁拱组合桥梁关键技术及应用’等最新科研成果。”文望青说,这个设计有效解决了桥梁在长时间运营时,因温度等原因造成的变形问题,达到结构体系受力合理、景观效果好、满足时速350公里高速行车等条件,在同类桥梁中处于领先水平。

8米大节段悬臂造桥机施工,节省有效工期4个月

独特的设计,给施工带来了挑战。

“巴河特大桥施工技术难点多,质量要求高,通过国内外技术调研,项目技术团队在巴河特大桥主桥主梁采用悬臂施工方法,最大节段长度8米,最大梁段重量650吨,是目前国内铁路梁划分最长、重量最大的一次悬臂灌注施工节段。”李志强说,这种工法节省有效工期4个月,为国内高速铁路建设中首次应用。

项目自主研发的800吨悬臂造桥机的设计与应用。“造桥机设备采用锚拉板式后锚,抗倾覆系数提高;步履式行走,无须倒换压轨梁,具有主梁高度小、稳定性好、安装安全方便等特点。”李志强说。

此外,由于巴河特大桥所处河床覆盖层较浅,基坑锁口钢管桩围堰支护深度达22米,为国内最深。“承台埋入岩石超过4米,在不允许爆破的条件下,基坑开挖难度大。”李志强说。

针对巴河特大桥这一施工特点,项目确定了“深水基础部分斜拉桥长大梁段悬臂浇筑关键施工技术研究”研究课题,围绕浅覆盖层深水基础施工技术研究,0号段大体积混凝土水化热分析、控制与施工技术研究,XGZQ800/8型悬臂灌注造桥机研制及施工技术研究3个方面展开科技攻关。

建造阶段BIM技术全方位、全过程、全覆盖

黄黄铁路项目BIM技术应用不久前在中国建筑信息模型科技创新联盟第五届“科创杯”中夺得银奖;在工信部“优路杯”BIM大赛中摘得铜奖。

“在建造巴河特大桥的过程中,我们充分利用BIM技术可视化、参数化、模拟性、优化性等特点,将BIM应用贯穿于场地布置、施工组织设计、施工方案编制、施工工艺交底等技术管理所有环节,实现建造阶段BIM技术全方位、全过程、全覆盖。”李志强说。

基于BIM模型与系统集成,项目通过BIM+GIS、物联网、互联网、大数据等技术处理,建立轻量化BIM应用系统,参数化模拟临建到施工,实现全程可追溯;路基填筑连续压实信息系统,精准压实,提高效率;CFG信息化桩基系统,规避偏差,优化施工;试验室及拌合站信息化管理系统,动态算量,规避物料缺盈;智慧工地综合管理平台系统,实时采集施工现场人员、车辆、水位、环境等数据,并通过短信等方式,通知警告信息;建设高科技展厅,融合警示、教学、展示等实际需要,打造高品质信息化教育体验馆。

黄黄高铁是国家《中长期铁路网规划》中“八纵八横”高速铁路主通道之一“京港通道”重要组成部分,建成通车后将对完善长江经济带铁路网布局、推动大别山革命老区振兴发展、辐射带动武汉城市圈协同发展具有重要意义。届时,武汉到黄冈仅需15分钟。

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