世界首座高鐵懸索橋——五峯山長江大橋建設始末

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

五峰山長江大橋位於江蘇泰州長江大橋和潤揚長江大橋之間,是繼1968年建成的南京長江大橋和正在建設的滬通長江大橋之後的長江江蘇段第三座公鐵兩用大橋,是連接連淮揚鎮鐵路和京滬高速公路南延的關鍵節點工程。

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

大橋建設單位——上海鐵路局;

大橋設計單位——中鐵大橋院負責設計,全國工程設計大師、我國懸索橋著名專家徐恭義擔任總設計師;

大橋施工單位——第一標工程段:中交第二航務工程局(包含五峰山長江大橋懸索橋北錨碇、北岸邊墩、北岸輔助墩、北塔基礎、北塔、北岸主纜錨固系統、北岸主索鞍塔頂格柵及頂推架的預埋件等);第二標工程段:中鐵大橋局(包含五峰山長江大橋懸索橋南錨碇、主橋南岸邊墩、南岸輔助墩、南塔基礎、南塔,懸索橋主纜及主橋鋼桁梁,以及南岸主纜錨固系統、南岸主索鞍塔頂格柵及頂推架的預埋件等)。

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

大橋工程概況

五峰山長江大橋設計4線鐵路(2線連鎮鐵路、2線預留)+雙向8車道高速公路的公鐵兩用大橋。鐵路設計行車速度250km/h(預留鐵路200km/h),高速公路設計速度100km/h。

五峰山長江大橋的單列列車設計荷載35590kN,列車設計荷載集度為64kN/m,鐵路運行速度達到250km/h,將超過目前世界上跨度最大的公鐵兩用懸索橋—日本瀨戶大橋中的南備贊大橋,成為世界上荷載和設計速度均為第一的公鐵兩用懸索橋。

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

五峰山長江大橋跨江主橋立面佈置圖

大橋全長6.409km,其中主橋長1.432km,南北公鐵合建段引橋長1444.799m(北岸757.9m,南岸686.899m);南北單建鐵路引橋長3532.11m(北岸2304.811m,南岸1227.299m)。

主橋跨度佈置為(84+84+1092+84+84)m,主樑為板桁結合鋼桁梁,華倫式桁架,橫斷面採用帶副桁的直主桁形式,兩片主桁間距30m,桁高16m,節間長14m。全橋共2根主纜,主纜採用預製平行高強鋼絲索股結構(PPWS),每根主纜由352股索股組成,每股由127根φ5.5mm鍍鋅高強鋼絲組成,主纜擠圓後直徑1300mm;吊索與索夾採用銷接式連接,索夾均採用上下對合型結構。主塔採用C55混凝土,南岸塔高191m,北岸塔高203m。主塔採用鑽孔樁基礎形式,南岸錨碇採用擴大基礎形式,北岸錨碇採用沉井基礎。

南北引橋主要為簡支梁橋、連續梁橋和連續剛構橋。

大橋主橋混凝土159.3萬立方米,鋼筋8.3萬噸,鋼材2.35萬噸,鋼樑7.2萬噸,主纜3.3萬噸,索鞍3500噸。工程總投資67.89億元。

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

大橋工程特點

五峰山長江大橋工程建設具有“四新四高”的特點:

四新”

新材料:已有懸索橋主纜鋼絲強度不大於1860MPa,本橋將研製採用抗拉強度不小於2000MPa的新一代高強鋼絲。

新工藝:鋼桁梁製造經歷了單杆件製造、單節段製造、單桁片兩節段製造工藝,本橋將採用工廠化兩節段鋼樑整體制造新工藝。

新裝備:本橋主纜直徑1.3m,為目前世界範圍內最大直徑主纜,將研製適合其直徑的大型緊纜機和纏絲機。

新技術:本橋鋼樑吊裝節段重量大,採用2節段鋼樑整體安裝新技術,將進一步提高鋼樑架設安全性,加快施工進度;在本橋的建設管理中,採用基於BIM的信息化管理新技術,提高我國高鐵橋樑建設管理水平。

四高”

建設標準高:該橋鐵路雙向4線鐵路,按高鐵標準施工;公路雙向8車道,按高速公路標準施工。同類橋樑中居“世界第一”。

安全要求高:該橋南錨擴大基礎位於山壑間,且平面直徑達90m,基坑開挖深度達35m,毗鄰奇美化工廠區,基坑防護及巖體開挖安全要求高。

質量要求高:4號主塔墩處地質複雜,基礎結構為高低支腿大直徑鑽孔樁,施工質量要求高。

施工難度高:1.北錨碇沉井平面尺寸長100.3m,寬71.7m,高56m,為我國目前平面尺寸最大的陸上沉井,因其尺寸大、入土深及重量重等特點,如何保證沉井基礎的順利下沉並精確定位尤為關鍵,難度極高。2.該橋為我國第一座跨度超千米的超大型公鐵兩用懸索橋,主纜線型控制、吊索製造精度、兩節段整體架設等關鍵工程難度大、要求高。

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大橋建設始末

▶2008年,鐵道部計劃司正式委託開展前期研究工作;

▶2009年底,中鐵大橋勘測設計院開始現場踏勘和資料收集研究,啟動工程可行性研究;

▶2010年2月完成項目建議書編制;5月完成工可研究,開始初步設計。初始的五峰山公鐵大橋初步設計方案為懸索橋,其中主跨1120米,在此類橋樑中跨度、荷載均屬“世界第一”;

▶2013年9月,按照鐵路總公司要補充研究比選隧道過江方案及相關地勘工作;2013年12月,鐵路總公司要求補充論證跨度1036m懸索橋和斜拉橋設計方案研究;

▶2014年5月中鐵大橋勘測設計院按要求完成編制工程可行性研究報告送審;10月中鐵大橋勘測設計院完成五峰山長江大橋初步設計並報送審查;12月28日連淮揚鎮鐵路部分區段正式宣佈開工建設,拉開了連淮揚鎮鐵路建設的序幕;

▶2015年1月鐵路總公司組織全國專家專題審查五峰山長江大橋初步設計方案,會後正式確認大橋按四線高速客運鐵路、八車道公路設計,懸索橋主跨採用1092m;1月16日下午,省政府主要領導和分管領導及鎮江、揚州、鹽城、連雲港等市政府領導帶隊,在京拜會中國鐵路總公司。交流商談時,在市領導的積極爭取和省領導的大力支持下,中鐵總公司主要領導同意連淮揚鎮鐵路過江大橋使用“五峰山長江大橋”橋名;7月鐵路工程總公司組織在南京會審五峰山大橋施工圖設計;9月五峰山大橋主橋工程總承包施工全國公開招標;

▶2016年1月1日,由中鐵大橋局承建的世界上荷載最大和設計速度最快大橋——五峰山長江特大橋4號主塔墩48號樁正式開鑽,標誌著大橋主體結構施工的全面展開;

▶2018年5月15日,五峰山長江大橋4號主塔順利封頂,是世界首座高速鐵路懸索橋。

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

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北錨碇下沉

世界首座高鐵懸索橋——五峰山長江大橋建設始末

南錨碇地連牆施工

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3號主塔承臺鋼圍堰下沉

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拓展閱讀

建設大橋時,哪些因素決定了是建成懸索橋、斜拉橋或者梁橋?

梁橋的選擇

這個主要是看通航需求和水文地質條件。

通航會提出需求,通航孔的最小寬度,橋下淨空等等。

水文地質條件就是看水中是否適合架設橋墩,或者說架設橋墩的成本會不會太高。這兩點就會決定橋樑的最大跨度。

斜拉橋和懸索橋的選擇

斜拉橋和懸索橋的跨越能力都很大了,懸索橋的極限跨度會大於斜拉橋。但對於長江來說,這兩種橋的跨越能力都是夠的。

他們兩者的選擇,因素就比較複雜了。

從技術上說,傳統懸索橋是需要錨定,給懸索橋的大纜提供固定,並將大纜荷載傳遞到地基上的。如果能夠在兩岸找到適合建設錨錠的條件,那麼懸索橋會很合適。

否則,錨定的造價會很非常高的。

施工條件上說,斜拉橋的施工會比懸索橋複雜,受力也會更復雜一些。

懸索橋的施工是穿大纜,拉吊索,然後安裝加勁梁,加勁梁可以按照,如果能否浮吊吊裝,那是非常好的。

斜拉橋的施工適用性就比較廣,採用懸臂施工,就不需要採用浮吊設備架樑。

從外觀來說,兩者哪個好看,是仁者見仁。而有的城市是有航空限高的,這時候橋塔就不能做高了。

當然,這兩種橋型從技術上都沒有太大障礙,剛才說的這些差別,都是可以通過加大造價來抹平的,所以很多時候,設計單位都會做兩個方案,斜拉和懸索方案,讓業主去選。


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