創三項世界紀錄!飛越九股鐵路線,這個轉體橋厲害了!

1月31日凌晨3點04分,我國首座極不平衡轉體橋——常青路高架跨鐵路轉體橋順時針旋轉81°,成功跨越京廣、滬蓉、漢丹在內的9股鐵路線,與常青路主線高架橋實現對接,實現“完美轉身”,創造了

轉體最不平衡、轉體橋面最寬、跨越鐵路股道最多等三項世界轉體橋新紀錄。

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常青路高架跨鐵路轉體橋屬於城市快速路漢江大道(常青路段)改造工程的一部分,全長135米、重8800噸。此次轉體的主線高架橋段,由於要跨越京廣、滬蓉、漢丹等9條鐵路線,因此要先在平行於鐵路線的一側建好,然後再轉體81度,實現高架橋合龍。 凌晨1點37分

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轉體正式開始,8分鐘後,橋樑已轉動10度。

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2點09分

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轉體過半,達到40度時。隨著時間的推移,高架橋以肉眼可見的速度平穩轉體。

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凌晨2點49分

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當轉體至79度時,指揮長命令減速。當轉到80.5度時,進入“點動”模式,最後調整。

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3點04分

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指揮長宣佈轉體81.003度,轉體軸偏差僅0.5毫米,“轉體成功!”現場響起雷鳴般掌聲。整個轉體耗時87分鐘。

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創3項世界紀錄

其一,具有極不對稱、極不平衡特點,為世界首例。

轉體段長臂端長91.4米,短臂端長43.8米,兩端橋長相差兩倍多,重量相差3600噸。在極不平衡條件下,傳統的單球鉸牽引式轉體由於要在短臂端施加的配重壓力過大,超出梁體承受能力,為此在長臂端距球鉸中心26.8m的位置佈置弧形軌道梁,並設置前支腿支撐於軌道樑上輔助轉體。

其二,首創雙幅橋樑單球鉸整體轉體法。

區別於傳統的雙幅橋採用雙球鉸同步轉體法,雙幅橋樑在墩頂採用橫樑連接成整體,通過設置在橫樑中心處的單個球鉸進行轉體;同時由於橋面寬達51m,在橫樑中心增設了臨時主塔,橫橋向採用斜拉索張拉體系,解決了橫樑的受力問題。

其三,首創“齒條齒輪式”轉體法。

採用輔助前支撐將轉體橋與滾動小車連接,轉體時,由兩臺滾動小車在電動機驅動下沿軌道梁行駛,帶動下方齒輪運轉,通過齒輪齒條轉動帶動滾動小車行走,使轉體梁轉體到位。

相比傳統單球鉸轉體方案,此轉體方案更安全、經濟、高效,解決了場地限制、不平衡轉體等難題,具有較大的社會效益和經濟效益,具有廣闊的應用前景。

轉體現場直擊

轉體現場與漢口火車站近在咫尺,一開始,待轉的鋼箱梁與鐵路線平行,垂直於兩端的高架。凌晨1點,施工、技術、安全、測量、應急小組進入準備狀態。1點37分,隨著現場一聲令下“轉體正式開始,啟動電機”,轉體正式開始。梁體以每分鐘1.25度的速度轉動,眼看著距離附近的一棟住宅高樓越來越遠,僅32分鐘就轉了40度,達到計劃的一半。轉動過程中,轉體橋距離緊鄰的建築最近不足3米。

當凌晨2點49分已轉動79度時,指揮長宣佈“轉體減速”,每分鐘僅移動0.5度,轉到80.5度後,進入點動模式,度數精確到小數點後三位,凌晨3點04分,正式宣佈轉體結束,順時針轉動了81度,與兩端的高架橋樑對接呈直線,轉體軸線偏差0.5毫米,現場響起一片掌聲和歡呼聲。

轉體的鋼箱梁和支墩之間安裝了轉體球鉸,以球鉸為支點,兩端的梁體長度相差非常大,可謂是“短屁股”與“超長臂”。中建三局漢江大道指揮部指揮長何龍虎介紹,轉體段全長135.2米,短臂端長43.8米,靠近漢口站一側的長臂端長91.4米,轉體重量達8800噸(加上配重後),橋面總寬51米,離地16米。記者直擊,順時針轉動81度後,長臂平穩跨過9條鐵路線,整個過程看起來就像表演空中雜技一般輕鬆。

設計方中鐵武漢院院長肖宇松介紹,此前國內實施過的轉體橋大都是平衡狀態下的轉體,以中心轉體球鉸為支點,兩端的梁體重量相差不大,短邊可通過增加配重的方式解決,轉動原理猶如“驢拉磨”:鋼絞線纏繞著承臺,承臺中間設置類似轉盤的球鉸,通過千斤頂提供牽引力,在鋼絞線牽拉下,和轉盤一同發力,帶動橋體旋轉。

此次,因一棟房屋建築緊鄰漢口站西咽喉的鐵路線及在建的常青高架,為避免拆遷,保證轉動時的安全距離,導致兩端橋長相差兩倍多,兩臂重量相差3600噸,形成極不對稱、極不平衡狀態。因此僅靠在短臂梁端配重難以解決轉體平衡問題,必須另尋新路。

“逼”出來的科技創新,課題組攻關一年模型試驗30次

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“現在這個首創是‘逼’出來的。”承建方中鐵十一局常青路跨鐵工程項目部總工程師郭昭贏對記者說,要在極不平衡狀態下安全、精準轉體,為此,設計、施工、工程設備企業及高校聯合成立課題小組,從提出設想到試轉成功用了一年。

肖宇松介紹,設計院提出,可在長臂端通過輔助支撐體系,短臂梁頂加配重共同作用,來保證轉體的兩端平衡。即在轉體長臂雙幅梁底,距離中心球鉸23.6米處各設置一個前支腿,支腿將轉體橋與滾輪小車連接,並在轉體橋下方搭設了一個弧形軌道梁。由兩臺滾輪小車在電機驅動下沿軌道梁行駛,帶動下方齒輪運轉,通過齒輪齒條轉動帶動滾輪小車行走,轉體橋隨之轉動。這兩個支腿小車還與中心球鉸構成三角形,由常規轉體方式的一個支點變成三個支點,確保轉體時保持平衡穩定,提高了安全係數。

承擔施工的中鐵十一局二公司也積極開展技術創新,創造了“齒條齒輪式”軌道梁。

為了驗證這一首創,課題組按轉體橋實際大小的1:5進行同比例縮小,製作實物模型,對施工方案通過模型反覆驗證和改進,前後試驗了近30次,並於29日凌晨在實物上試轉成功。“先順時針轉了幾度,然後又轉回來。”肖宇松表示,過去的轉體橋都無法實現可逆轉動,這次即便最後轉過了,還可以倒轉回來,為國內首創。

“這次的轉體可以稱得上‘驢拉磨’的‘升級版’。”郭昭贏表示,集成機械工程、電氣及自動化控制、結構工程等多學科專業技術後,這一系統自動化程度高,提前將轉體程序設定好,技術人員只需手持遙控器,就可控制小車行走,實現自動轉體,且齒輪上都有刻度,可自動精準定位達毫米級,“以前的轉體橋,還需人工測量,這次不需要,未來甚至可以實現無人化轉體。”據悉,這一全國首創,已經申請國家發明專利。

此外,因轉體橋為左右分幅設計,為將左右兩幅橋面並在一起,中鐵十一局還在橋面上建起一座鋼塔,4根斜拉橋穿過塔頂,將兩幅橋面拉住,形成一個整體,一起轉動。

設計負責人表示,該項新技術開拓了轉體橋的思路,填補了轉體施工技術空白,極大節省了城市中心狹窄區域轉體橋的拆遷成本。今後,國內還會有很多城市面臨在城市中心密集建築群中的轉體施工,不僅有普通房屋,還可能有重要的歷史遺存和文物,需要在保留的前提下完成轉體,武漢此次的首創無疑提供了經驗和借鑑。

END


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