2019年7月30日凌晨,經過90分鐘驚心動魄的“空中飛越”,重達8.1萬噸超長轉體雙翼斜拉橋——河北保定樂凱大街跨京廣鐵路轉體斜拉橋空中轉體成功,打破了世界橋梁建設史上轉體重量、轉體跨度、轉鉸直徑的紀錄。
【打造萬噸級“大磨盤”】
河北保定樂凱大街跨京廣鐵路轉體斜拉橋項目采用的子母塔雙轉體施工技術中,子塔轉體橋梁長204米、重3.5萬噸,母塔轉體橋梁長263.6米、重4.6萬噸,相當于一艘懸浮在空中的輕型航母。
想要讓這個萬噸級的龐然大物旋轉起來,絕非易事。為此,項目團隊展開頭腦風暴后,決定為大橋裝上一臺直徑6.4米、重達91噸的“大磨盤”,其學名叫“轉體球鉸”,主要分為上、下球鉸兩個部分,它們的接觸面是一個光滑的球面結構,上下球鉸間可以相互轉動,從而實現橋梁轉體與承重功能。球鉸可承載5.1萬噸重量,相當于約3.5萬臺小轎車,打破了轉體球鉸承載力的世界紀錄。
大橋能否轉體,“磨盤”是關鍵。項目采用墩底轉體法施工和球面平鉸工藝,在世界轉體橋施工中尚屬首次。為解決大噸位球鉸加工運輸困難的問題,項目團隊采用高精度鋼結構拼裝工藝,創新設計了分塊拼接大直徑球面平鉸。
為了讓數萬噸的橋梁轉得動、轉得穩、轉得準,技術人員精心打磨“磨盤”——采用高精度球面加工等技術,既顯著降低摩擦系數,又滿足了大承載力設計要求,解決了大噸位橋梁轉體裝置超大承載力、靈活轉動的難題。
此外,轉鉸制作及安裝精度要求高,轉鉸球面度誤差和高度誤差均不得大于1毫米,且需保證運輸過程安全、結構無變形。項目克服行業驗收標準空白的難題,與石家莊鐵道大學、北京工業大學等知名高校開展校企合作,共同探討、研發新技術、新工藝,制定的轉鉸制造驗收標準通過了專家論證,順利完成母塔和子塔上、下平鉸的安裝,為主橋成功轉體奠定了堅實基礎。
【新科技助力創紀錄】
河北保定樂凱大街跨京廣鐵路轉體斜拉橋打破了2016年由唐山二環路項目上跨津山鐵路斜拉橋創造的轉體球鉸3.3萬噸承載力的世界紀錄,這是一個從量變到質變的工程。以往的經驗和轉體技術都已不再適用,如何確保工程質量是擺在項目團隊面前的首要難題。
項目創新性地將BlM技術與3D打印技術集成應用,利用3D打印機把BIM模型和各類預制構件直接打印出來,再用等比例縮小的實物展現構件的設計細節,提前發現設計中的“錯漏碰缺”等問題,提高深化設計、模型會審與技術交底等工作效率,使施工過程中的復雜節點直觀化,大幅度降低了現場施工難度。
3D技術也不是萬能的,為保證480多米的主橋跨度達到設計文件所規定的成橋受力狀態和幾何形狀,項目指揮部與北京工業大學聯合研究,制定了主橋監控檢測方案,提前對施工過程的危險狀況進行預警。
項目還創新開發了包括隱患排查、重大危險源、特種設備管理等13個模塊的安全管理APP,防止漏點并實現不間斷監測。管理人員通過手機電腦可實時了解施工現場安全質量狀況,能夠隨時查看工人工作記錄、整改通知等信息,掌握現場實際情況。此外,項目團隊還自主設計了W型箱梁,可進行梁端稱重,通過增加預應力代替鋼筋混凝土,優化結構,實現梁體減重。