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世界第一跨径波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥施工取得新突破(图)
来源:广西交通 时间:2022-09-27

近日,广西北投公路建设投资集团(以下简称“北投公路集团”)投资建设的飞龙大桥6号主墩浇筑完成,标志着“世界第一跨径波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥”施工取得新突破。

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▲飞龙大桥6#墩封底浇筑  廖永腾  摄

飞龙大桥位于南宁市横州市平马镇与新福镇交界处,由北至南跨越郁江,全桥长940米,是省道210线横县平马至灵山沙坪公路的控制性工程,总投资超1.9亿元。该桥主桥为四跨波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥,主跨跨径达185米,已成为同类型波形钢腹板组合连续刚构桥史上新的里程碑。

飞龙大桥的建造工艺处于国内领先水平。依托飞龙大桥,北投公路集团在波形钢腹板组合桥梁科技创新领域不断取得新突破。2021年,飞龙大桥被评为“广西交通运输科技示范工程”,为助推广西新型桥梁结构发展注入新活力。

创新驱动 助力工程建设

作为公路桥梁建设趋于轻型化、双碳背景下的新型组合结构桥梁,飞龙大桥采用波形钢腹板替代传统连续刚构桥的混凝土腹板,引入体外预应力体系,减轻了桥梁结构重量,是解决传统预应力混凝土连续刚构桥梁端腹板开裂和跨中下挠两大病害的最优方案,在我国100米至300米跨径桥梁领域内极具发展前景。

为助推波形钢腹板组合连续刚构桥向更大跨径发展,北投公路集团集中人力物力财力,攻坚克难,以科技创新为抓手,搭建“产学研用”平台,剖析飞龙大桥建造的重点难点,并针对该桥的结构性能,进行大量科技研发工作,为该类桥梁在更大跨径方向全面替代传统连续刚构桥积累了丰富的理论经验和实践经验。截至目前,飞龙大桥科技创新工作累计获9项省部级、厅级科技项目经费支持,在编标准4部,发表SCI论文8篇、中文核心1篇,授权发明专利8项、实用新型专利4项、软件著作权1项。

飞龙大桥主跨跨径达185米,根部最大腹板有效高度为8.25米。针对大跨径波形钢腹板组合桥梁端部钢腹板稳定性的需求,北投公路集团研发了1800型波形钢腹板,进一步发挥钢腹板整体屈曲强度控制优势,提高大跨径桥支点区段波形钢腹板的整体剪切屈曲稳定性。

在大跨径波形钢腹板组合桥梁中,一般为避免腹板发生整体屈曲破坏,缓和腹板与横梁之间刚度突变,在设计中对于大于5米高的波形钢腹板均需设置内衬混凝土。飞龙大桥创新发明了组合腹板结构,即从跨中向外侧依次设置波形钢腹板、加劲肋波形钢腹板、内衬混凝土组合腹板3种腹板构造形式,有效提高了腹板的整体屈曲临界应力,减少内衬混凝土设置长度。据统计,飞龙大桥内衬混凝土段长11.25米,加劲肋段长21.6米,较传统设计内衬长度减小约61.4%,主梁混凝土自重减小4.61%。

优化结构 推行环保建造

传统的波形钢腹板与混凝土底板的连接方式为翼缘型和嵌入型。两种类型的连接方式在生产安装过程中,均会不同程度地出现混凝土密实性差、抗剪性降低、耐久性不足等问题。

为此,飞龙大桥波形钢腹板与混凝土底板采用外包型结合部,在该构造下,下翼缘钢板和波形钢腹板紧贴底板外侧表面包裹住混凝土底板,同时在腹板和下翼缘钢板上布置连接件。外包结合部钢混界面位于箱梁内部,无需担心界面渗水等耐久性问题;

结合部位置混凝土自上而下浇筑,有效保证浇筑质量,进一步提高连接件的抗剪性能;底板混凝土可采用先搭设预制底板,再现浇混凝土的方式,成功实现无模板施工底板结合部;而使用钢腹板作为施工承重构件时,增加了受力梁高,提供了更大的抗弯承载力。

飞龙大桥桥址区位于一级水源保护区的西津水库,为同时做好桥梁建设工作和环境保护工作,大桥创造性应用Q420qD耐候钢型波形钢腹板,有效避免装防锈漆造成的环境污染;耐候钢材料在干湿交替的环境变化中,能够形成致密且连续的安定锈层,阻止内部钢材锈蚀,养护时只需定期评估大桥外观,能够降低大量反复刷漆带来的环境污染风险,有效减少波形钢腹板的养护费用,降低桥梁全寿命周期建设成本。

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▲飞龙大桥与周边美景融为一体  廖永腾 摄

此外,为进一步提升大桥悬臂施工效率,北投公路集团主导多单位合作的科研团队研发智能回转吊机、翼板模板结构、横向液压式支撑装置,形成基于智能回转吊机的异步悬臂浇筑施工技术,进一步节省人工、精简工序、缩短工期,有效推动该类桥型施工设备轻型化的发展。

【编辑:任燕】

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