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世界最大跨度铁路拱桥是怎样建设的?



项目名片


云南大(理)瑞(丽)铁路因横穿地质活动断裂带,施工难度极大,被誉为“地球上最难修建的铁路”。中铁十八局承建的怒江特大桥是大瑞铁路控制性工程,全长1024米,桥面宽24.9米,设计为四线车站桥。主桥为跨度达490米的钢桁拱桥,建成后将成为世界最大跨度铁路拱桥。


大瑞铁路是中缅国际铁路通道重要组成部分,采取大理至保山和保山至瑞丽分段建设模式,今年7月,大理至保山段开通运营。

怒江特大桥全景

怒江特大桥位于保山市施甸县与龙陵县交界处,受地形地貌影响,大桥主跨采用跨度490米的钢桁拱,为世界铁路拱桥最大跨度,也是施工工艺最复杂、难度最大的铁路拱桥。

 优化施工工艺 

 大桥拱座更牢固 

大瑞铁路怒江特大桥全长1024.2米,桥面宽度达25米,为同类桥梁中桥面最宽,设计为四线车站桥,可以允许四列火车同时通行。其中主拱采用提篮式结构,拱脚宽36米,逐渐向上收窄至16米,该设计方案有效提高了桥梁的稳定性及抗震性能,但对拱座施工技术提出了极大挑战。

怒江特大桥共有4座拱座,在怒江两岸对称排列,采用整体灌入式嵌岩基础。施工难度最大的两座拱座位于斜坡上,坡度达55度,采用常规浇筑方法不仅施工难度大、安全风险高,而且施工周期长。

怒江特大桥墩柱和缆索吊塔架施工

项目团队通过邀请行业专家开展技术攻关,并组织技术人员进行方案模拟,最终创新采用“2竖撑+1斜撑”的复合式浇筑法,使斜撑倾角减少到30度,有效降低了施工风险。同时,为确保拱座基础的承重能力,项目团队还将拱脚的杆件全部预埋进拱座基础,全程跟踪59吨和71吨两种拱脚杆件的下料、切割、组拼、焊接等加工制造过程,并在加工厂内进行试拼,检查合格后再运往桥位进行预埋。


拱座基础

此外,项目团队还通过运用循环冷却水降温系统和自动远程监测系统,使4座拱座的5万多立方米混凝土质量全部达到规范要求,确保拱座高质量施工。

 高空搭“积木” 

 钢桁拱无缝拼装 

大桥全桥用钢量为4.6万吨,相当于6.5座埃菲尔铁塔。其中主桁拱用钢量达2.8万吨,使用926根不同规格的钢杆件以及近80万颗螺栓,在距离江面230米的高空像搭积木一样悬空拼装组合,主拱圈每根杆件安装姿态各不相同,均有特定的对接角度,三维空间结构复杂,安装精度高,工序复杂。

钢桁拱吊装

为解决杆件吊装难题,项目经过多次实地踏勘,确定了“架设缆索吊系统—杆件吊装—高空拼接”的施工顺序,引进BIM建造技术,对每一节钢杆件的拼装组接进行模拟操作和施工过程精细控制,并在拱圈上布设了2000多个不同类型的观测点,对周边温度、风力、天气变化以及杆件在空中的姿态和定位全天候监测,确保杆件吊装精准。

同时,项目团队还在怒江两岸分别架设了120米高和137米高的缆索吊塔架,并在两边墩上各架设了一个扣锚索塔架,用1600吨钢绞线组成108束扣锚索,确保杆件吊装稳固。

钢箱梁吊装施工

此外,项目团队还创新采用“大吨位横移式缆索吊机”和“多扣塔斜拉扣挂悬臂拼装体系”等多项代表铁路拱桥建设世界领先水平的前沿技术,顺利实现按设计尺寸精准合龙,最终将钢桁拱合龙精度控制在2毫米内。

 “组合梁”一步到位 

 列车行驶更平顺 

怒江特大桥梁面采用“钢箱梁+钢混结合梁”结构形式,其中钢桁拱上的梁部采用了一联连续钢箱梁结构,长达521米,这也是在我国铁路拱桥领域的首次尝试。

钢箱梁吊装

为保证大桥主拱稳定性降低施工风险,项目团队创新采用“缆索吊吊装+步履式顶推”的桥梁同步施工技术。在拱上钢箱梁利用缆索吊吊装,跨中5节段钢箱梁采用支架法拼装,然后以此5段梁体为施工平台,进行剩余节段的焊接组装,组装成标准梁段后采用缆索吊由跨中向两侧对称吊装,吊至相应梁位后对位焊接;两侧引桥钢混结合梁则采用“步履式顶推”新工艺,利用智能顶推控制系统使32台步履式千斤顶协同作业,避免了长幅桥梁在顶推滑移过程中可能产生的桥梁结构变形等问题,将顶推误差控制在5毫米内。“这不仅提升了大桥的抗震性能,列车通过大桥也更加平顺。”该项目总工介绍道。

怒江特大桥建设过程视频

截至目前,怒江特大桥已获得发明专利8项、实用新型专利33项、工法5项,为我国在特殊地形条件下大跨度拱的建设累了丰富的施工经验。

文图、编辑:丁迪、董亚卫、吴东

来源:二公司

审核:李慧楠、王飞辉、曾凡泓、吴东

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