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WTC2024论坛报告分享(一)| 第六届桥梁发展论坛—全球最大跨径悬索桥的六项世界首创技术
作者:文/《中国公路》杂志社记者 杨心壤 来源:世界交通运输大会WTC 时间:2024-07-02

“我们综合考量张靖皋长江大桥所跨水域的通航适应性、岸坡影响、河势及防洪影响,安全风险等因素,分别比选了1780米、2230米、2300米跨径悬索桥三种方案,最终采用了对建设条件适应性最佳的主跨2300米的桥梁方案,并基于自身所创的6个之最(世界最大跨径悬索桥——南航道桥主跨2300米,世界最高悬索桥索塔——塔高350米,世界最长高强度主缆——缆长4450米、强度2200兆帕,世界最大复合地连墙锚碇基础,世界最大连续长度钢箱梁——3017米,世界最大位移量伸缩装置),世界首创了主缆自平衡体系、支护转结构复合地连墙锚碇基础、钢箱-钢管约束混凝土组合索塔、智能感知可更换锚固体系等6项技术。”在6月27日举办的第八届(2024)世界交通运输大会主题论坛——“第六届桥梁发展论坛”上,全国工程勘察设计大师、中交公路规划设计院有限公司副总经理王仁贵作了题为《践行新发展理念,提升创新能力 助力公路桥梁高质量可持续发展——张靖皋长江大桥设计创新》的主题报告。

王仁贵介绍,张靖皋长江大桥主跨跨径突破了现行规范适用范围,其非对称边跨还带来了结构合理设计的问题,同时还面临软弱地基带来的技术挑战。张靖皋长江大桥具有2300米超大跨径、1220米超长边跨、350米超高索塔等结构特点。对桥梁来说,索塔越高,塔顶不平衡水平力控制索塔及塔基的不利效应就越显著。为优化索塔受力、缩小索塔基础规模,项目首创悬索桥主缆自平衡体系,大幅降低索塔及塔基弯矩,显著改善了索塔结构受力状态,降低了索塔及基础规模,减小了混凝土开裂风险。其中,自行走滚轴式主索鞍是实现自平衡体系的关键构件,试验表明,在材料硬度、光洁度、精度达到目标值情况下,滚动摩擦系数可达万分之一量级。

项目南锚址区域地层分布从上往下依次为粉土、粉砂、粉质黏土夹砂、粉砂等,上覆盖层较厚,常规基础方案难以适应深厚软弱地层超大型锚碇的建设需求,为克服沉井基础及传统地连墙技术难点,项目创新提出支护转结构复合地连墙基础方案,采用“双层地连墙+填芯形成复合结构”保证整体性和基坑开挖安全,有效降低施工对长江大堤的影响;使用基础分隔舱水下开挖、水下封底,降低基坑开挖的风险;通过深层地基加固处理,大幅降低基础开挖深度及施工风险;针对地连墙槽段,则采用刚性接头保证基础整体性,既为围护结构也是永久受力结构,永临结合,可节省混凝土2.5万立方米、钢筋5000吨,减排二氧化碳约2万吨。

结合工程建设条件及悬索桥索塔受力特点,项目首创钢箱-钢管约束混凝土索塔新型结构型式,对于超大跨径悬索桥具有较好适用性,可较混凝土塔减少自重50%。该项技术对于大跨径悬索桥适用性强,具有高强度、高韧性、抗裂性能好等特点,可实现设计标准化、制造工厂化、施工装配化、管理信息化,在保证质量的同时提高工效、降低风险,符合公路桥梁高质量发展要求。

智能感知可更换锚固系统的锚具由垫板、上拉杆、下拉杆、预埋拉杆、锚固板等组成,上、下拉杆通过圆形销轴耳板连接,作用于锚杯上,从而形成临时传力结构。此时,可以更换锚固系统拉杆、连接器、预应力索股等构件。该技术为提升主缆锚固系统的耐久性和可靠性提供了新的选择,也为大跨度悬索桥高质量管养创造了良好条件。

此外,自行走装配式索鞍与全桥一体化智能防腐体系均为项目首创。其中,自行走装配式索鞍一改以往大型索鞍需要铸造的工艺,采用强度更高、性能更稳定的钢材栓焊而成,更加绿色、低碳、环保,同时可以减小索鞍起吊重量,降低了对塔吊吊装能力的要求。全桥一体化智能防腐体系则可为全桥科学统筹调配防腐干空气,且干空气回收复用获得更高能效比,符合节能减排、绿色低碳的要求,有效解决了传统分布式除湿系统的弊病,提升了桥梁管养水平。

【编辑: 任 燕】

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