北京新首钢大桥预计将于7月20日进行主梁合龙。由于钢结构对温度较为敏感,常会随温度改变而发生伸缩,所以初步计划把合龙时间定在当天凌晨5点。据悉,完成主梁合龙后,新桥将进入斜拉索调索、人行道等附属工程施工阶段,预计将于年9月30日实现贯通。
长安街是北京城的一条东西轴线,从西三环公主坟桥一路向西,跨过五环后,到达老首钢东门,长街也就走到了头。为了打通京西的交通,多年前,北京启动了长安街西延方案,而跨越永定河的高架桥新首钢大桥,就成为连接石景山和门头沟的枢纽。
想要打造这样一座高架桥,并非一日之功。北京城建道桥集团新首钢大桥项目的项目经理寇志强谈道:“米长的主桥,我们一干就是4年,真的是像绣花一样建桥。”可以想见,在大桥的建设过程中,一定遇到了许多困难和挑战。
合力之门:双斜钢塔斜拉桥创下北京最难
在桥上眺望永定河的美景,看“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。”这是新首钢大桥的设计愿景。
根据设计方案,新首钢大桥为全钢结构倒“U”形双斜钢塔斜拉桥,主桥长米,主跨跨径米,斜钢塔高.93米,桥面最宽处54.9米。由于两个倒“U”形钢塔分别向东﹑西两侧倾斜,从高空俯瞰,仿佛两个面对面席地而坐的拔河健儿,脚抵着脚,手拉着手,各自向后用力拉伸,故而在设计之初也被昵称为“合力之门”。
“这是全球首例双塔斜拉钢构组合体系桥,也将是北京地区跨径最大、高度最高、难度最大的跨河大桥。”寇志强解释道,为了顺应永定河的河道走向,以尽量减少阻水率,新首钢大桥南北桥墩的排布是“错步”的,前后错出25.1米。也因此,“架”在桥墩上的两个钢塔采用的也是倾斜空间形式,特别是高塔,倾斜角度就达到57度。
同样呈现倾斜形式的还有桥上的拉索,根斜拉索呈竖琴状布局,将梁和桥面的重量传递到斜塔上。
扭身之难:吨全国最重钢节段预制而成
“从低空仰望,两个钢塔似乎只是轻轻一扭,可你知道,正是这一扭,给施工带来好多难度。”回述当初的施工过程,寇志强连呼不易,处处是难题。
第一道难关,便是钢构件的加工。新首钢大桥的主桥用钢量达4.3万吨,超过了鸟巢的总用钢量,而其中约90%的钢构件都是通过预制加工的方式先在工厂加工好,然后运输到现场拼装。
“因为有倾斜,寻常软件已绘制不出单元板块的平面图。怎么办?我们引入了三维设计软件,先建出三维模型,再从三维模型拆解出一个个单元板块,把它放样成二维平面图,最后进行加工。”寇志强揭秘,为了验证加工工艺是否可行,在江苏扬州的加工厂,工作人员特意选取了接近塔顶合龙位置最弯扭的一个节段,从中取出1/4块体进行足尺试验后,通过逆向建模,去和原先的设计模型做拟合对比,检验偏差,“最弯扭的一段通过验收后,才进入大批量加工。”
单元板块到达现场后,还要在现场的加工厂进行二次加工。“为了吊装的需要,我们将高塔分为31个钢节段,矮塔分为21个钢节段,这52个钢节段都得通过二次加工,由单元板块组装而成。”寇志强告诉记者,52个钢节段中,有6个节段的重量都超过了吨,最重的有吨,绝对算得上是全国最重的钢节段。
“重量大之外,更关键的是,每个钢节段都是不规则的,如何保证节段和节段之间也能最完美的契合?”为此,项目部又想出了“2+1”的三段预拼法,每三个节段组成一个小组,验证与设计%相符后,拉走小组中的第一个节段,再加入一个新节段重新组成一个小组,如此循环,确保52个节段均能满足高矮塔的线形要求。
借力外脑:顶尖专家为大桥出谋划策
在新首钢大桥的建设过程中,项目部主动邀请由中国工程院院士、清华大学教授、国内桥梁专家等组成的顶尖专家团队,作为“外脑”和“智囊团”,共同为大桥出谋划策。
高塔第九段开始无法悬拼了怎么办?专家团队帮着设计出了米高、与斜塔线形相吻合的钢支架,以支撑高空中钢节段的重心。由于弯扭度较高而只能平躺着运输到现场的钢节段,如何竖着到高空吊装?专家团队帮着把关论证,先用两个履带吊将钢节段“翻身”,然后再提到高空。
主梁合龙:7月20日凌晨5点启动
大桥预计将于7月20日进行主梁合龙。由于钢结构对温度较为敏感,常会随着温度的改变而发生伸缩,“由于矮塔是临时锁定,会随着主梁的伸缩而发生位移,夏天要胀出来25厘米,冬天要缩进去25厘米,这25厘米就直接影响了合龙难度。”
按照项目部的初步方案,计划把主梁的合龙定在当天凌晨5点,这个室外气温最低的时刻,为的是合龙口最大,主梁最容易吊装就位。紧接着,在早上7点太阳完全升起、气温升高前,完成对矮塔临时锁定的解锁工作,以防止钢结构因热胀而“推”坏钢梁。最后,还要在傍晚太阳落山前将合龙部位满焊到位,以实现整座桥的正常伸缩。
按照计划,在完成主梁的合龙后,新首钢大桥就将进入斜拉索调索、人行道等附属工程施工阶段,预计将于年9月30日实现贯通。
(科协微科普综合编辑自:北京晚报,“海石丰杂谈”
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