7项世界之最 世界首座高速铁路悬索桥即将开通

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  长期以来,受制于长江天堑阻隔,淮安、高邮、扬州等长江以北的小伙伴坐火车去往江南,需要通过南京中转,十分不便,修建一条便捷的跨江铁路是广大苏中、苏北地区人民的百年梦想。

  12月10日,记者从江苏省政府新闻发布会中获悉,12月11日,连镇高铁淮镇段暨五峰山长江大桥开通运营。

  五峰山长江大桥是连淮扬镇铁路的关键控制性工程,位于连镇高铁扬州东至大港南站间,全长6.4公里,主跨采用1092米钢桁梁悬索桥横跨长江航道,上层公路为八车道高速公路,设计时速100公里,下层为四线高速铁路,设计时速250公里,是目前世界上跨度最大、运行速度最快、运行荷载最重的公铁两用悬索桥。

  “五峰山长江大桥的建设,创造了七项世界第一。”发布会中, 中国铁路上海局集团有限公司党委宣传部部长陈万钧介绍,五峰山长江大桥是世界上首座高速铁路悬索桥,中国首座铁路悬索桥;世界上公路铁路车道数最多、荷载重量最大的铁路悬索桥;世界上主缆直径最大的悬索桥,单根主缆设计内力88500吨,主缆直径达1.3米,为目前世界上最大直径主缆;世界上陆地沉井基础面积最大的悬索桥;世界首座采用板桁结合新型加劲梁结构的公铁两用悬索桥;世界首次在铁路道砟桥面采用轧制不锈钢复合钢板;世界首次在正交异性板U肋与顶板之间采用全熔透焊接技术……

  “长江上建桥不易,而在长江下游建设千米跨径的公铁两用悬索桥,可谓难上加难。五峰山长江大桥建成后,江苏高铁过江又添新通道,跨江融合发展迎来新机遇。”江苏省铁路办副主任朱培德说。

  以刚克柔,单根主缆可吊起1.5艘满载的“辽宁”号

  当浩荡长江流至五峰山脚下,宽阔的江面突然变窄,宽度仅有1200米,这是适合建桥的理想桥址,但同时也面临新的问题。由于水面突然变窄,每天往来大量万吨巨轮,水上交通十分繁忙,桥梁必须保障航运的通畅与安全,如果在此桥址能一跨过江,对航道的影响会降到最低。

  中铁大桥局五峰山长江大桥项目总工冯广胜介绍,要建设千米以上跨度的桥梁,悬索桥是个重要选择。但相对其它桥梁结构,悬索桥属于典型的柔性结构,在荷载作用下相对容易变形,因而以公路桥居多,较少在铁路桥上采用,更别提在运行速度更快、刚度要求更高的高速铁路上采用。

  五峰山长江大桥搭载的4线铁路和8车道高速公路使大桥主梁的总荷载达到17万吨,接近三艘满载的辽宁号航空母舰的重量。如何让悬索桥更硬气?建设者们采用了“桁梁+悬索”的组合结构,采用直径1.3米的主缆,并把原本柔软单薄的桥面板改成了坚固的桁梁,增加了桥的刚度。

  冯广胜介绍,大桥有两根主缆,单根直径1.3米的主缆,由44704根直径5.5毫米、长约2000米的高强度钢丝组成,为目前世界范围内最大直径主缆,单根主缆拉力高达9万吨,足以吊起1.5艘满载的“辽宁”号航空母舰。主缆加粗后,与之相连的索塔也需要变得更厚重。同时为拉住大桥的承重主缆,大桥锚碇如同秤砣一般,仅南锚碇施工中便要开挖土石30多万方,浇注混凝土38万方。

  “五峰山长江大桥荷载的公路、铁路车道数量和荷载重量,都分别远远超过国际同类桥梁,刷新多项世界纪录,实现’中国制造’向’中国创造’历史性跨越。”陈万钧介绍,五峰山长江大桥在建设过程中有七大技术创新:一是千米级高速铁路悬索桥刚度指标体系与结构构造创新;二是千米级高速铁路悬索桥上部结构施工控制技术创新;三是千米级高速铁路悬索桥大吨位缆载吊机、大直径主缆挤紧和缠丝设备创新;四是千米级高速铁路悬索桥大节段钢梁整体制造、运输和架设施工工艺创新;五是超大陆上沉井基础施工工艺创新;六是地连墙防护锚碇基础施工技术创新;七是大型双壁钢围堰整体运输、吊装及围堰封底施工工艺创新。

  能抗疲劳、防锈蚀

  想解决桥梁的重载、高速和大跨,建设者在建桥中提高建桥的机械化、工厂化和智能化水平。冯广胜介绍,五峰山长江大桥钢桁梁结构采用工厂化两节间整节段钢梁整体制造与吊装新工艺,即长28米、宽46米、上下弦高16米的大节段钢梁,在专业制造厂焊接完成整节段后,用10000吨运输船,由水路运输至施工现场起吊安装。

  因大桥钢梁吊装节段重量大,最重节段钢桁梁重近1800吨,相当于1200辆小汽车重量之和,为进一步提高钢梁架设安全性,加快施工进度,边跨钢梁采用2500吨浮吊进行吊装、中跨钢梁采用新研制的缆载吊机抬吊吊装,最后通过将边跨钢梁整体姿态调整与中跨钢梁对接实现合龙。

  除此之外,桥梁建设者不断地优化施工工艺,研发新材料、新技术、新装备,以此保证大跨度桥梁的安全和施工质量,取得了一系列创新。例如,世界上首次采用U肋全熔透焊接新技术的公铁两用悬索桥,解决了焊缝容易疲劳破坏的难题;世界上首次采用轧制成型不锈钢复合钢板的公铁两用悬索桥,解决了钢板的锈蚀问题;采用新的不锈钢复合钢板焊缝超声检测方法,解决了以往复合钢板焊缝缺陷检测定位不准的问题等。

  自带“体检”功能还有5G信号覆盖

  中铁大桥局集团五峰山大桥项目部常务副经理陈明介绍,针对五峰山长江大桥结构构造复杂、养护维修难度大等特点,在建设初期便提前开展了千米级公铁两用悬索桥健康监测系统、智能检修设备和智能人工巡检系统、建养一体化海量数据的智能融合技术、信息化管养平台整体架构研究、故障预测与健康管理等大桥运营养护技术创新研究,以此确保这座世界级大桥的健康安全。

  陈明介绍说,五峰山长江大桥健康监测系统共设置了259个测点,未来将通过对大桥运营阶段监测数据的深度挖掘,建立适合五峰山长江大桥行车安全的评价指标,填补千米级公铁两用悬索桥安全评估指标的空白。

  五峰山长江大桥及其接线工程也是江苏第一条“未来智慧高速公路示范工程”,建设意义尤为重大。今年5月,6套5G通信射屏无线装置在五峰山长江大桥南北两个输电铁塔架设完成。这是全国首次在跨江铁塔上建设部署移动、电信、联通三大通信运营商设备的5G共享基站。这不但能保证未来经过五峰山大桥的旅客5G信号会持续畅通,也为未来高精度智能巡检桥梁、在桥上实现无人驾驶汽车上路、交通状况车路协同提醒、雾天安全行驶智能诱导、桥梁段雨雪天气下自动加热除冰等交通新技术提供了可能性。

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