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空间钻石型桥塔点亮江苏新地标——常泰长江大桥南主塔顺利封顶
2023-09-26 来源:中铁大桥院 

  9月26日

  随着上塔柱最后一个节段

  稳稳提升安装至设计位置

  标志着由

  江苏省交通工程建设局主持建设

  中铁大桥院设计

  中铁大桥局承建的

  常泰长江大桥主航道桥

  南主塔顺利封顶

  悠悠江水之中

  空间钻石型桥塔

  雄姿初显 耀眼夺目

  大桥院设计、监控、测控和监理团队多措并举,保证了桥塔的顺利封顶。
 

  设计团队

  早在设计初期,秦顺全院士便带领项目团队潜心研究大桥方案,针对最大限度满足使用需求所带来的技术挑战,提出了四个方面的创新技术。

  大桥如果采用常规的半漂浮体系,塔底弯矩将超过百万吨米,梁端位移也远超现有梁端伸缩装置的伸缩能力。

  为改善梁端位移和桥塔弯矩,本项目首创温度自适应塔梁顺桥向约束体系(TARS),将主梁跨中与主塔下横梁用一根碳纤维复合材料CFRP连杆连接,既能建立塔梁之间的约束,又能释放结构因热胀冷缩产生的伸缩位移,极大的优化结构整体受力情况。相比半漂浮体系,主塔内力和梁端位移降低了25%左右,满足了梁端伸缩装置的适应性。

  桥址处地层以砂类土和粉质黏土为主,沉井是适合的基础型式。若采用顶面、底面尺寸大小相同的常规沉井基础,则沉井底口需下沉至-92.0米高程,下沉深度大,人员不可抵达,下沉施工面临着巨大的风险!

  为解决沉井超大埋深、施工风险高的问题,首创减冲刷减自重台阶型沉井基础(SRCF)。沉井平面为圆端型,立面呈“上小下大”台阶型,有效限制了水流对沉井周边河床土体的冲蚀,减小了冲刷深度,沉井底标高由-92.0米提高到了-65.0米,结构高度减少了27米,工程量减少了近30%,工期由两年缩短到了一年,大幅降低了施工风险和工程投资。

  桥塔是重要的传力构件,如采用全钢结构,造价较高,且运营期的养护较为复杂;如采用传统的平面混凝土桥塔方案,塔肢断面尺寸达到21米,混凝土早期收缩容易造成塔柱顺向开裂。

  为了减小单肢塔柱的截面尺寸,本项目首创“钢-混”混合结构空间钻石型桥塔(SCDT),将弯矩转化为塔柱轴力,提高了承载效率,截面尺寸由21米降低到13米,有效解决了大体积混凝土开裂问题,也提高了结构整体的刚度和行车舒适性,同时美化了桥塔空间立体造型,实现了结构受力与景观的统一。

  首创“钢箱-核芯混凝土” 组合

  索塔锚固结构(SCAS)

  斜拉桥景观的重点在桥塔。斜拉索索塔锚固常用钢锚梁结构,锚点间距最少2.8米,造成上塔柱在整个桥塔高度占比较大,影响了桥梁美观。为此研究提出了全新的“钢箱-核芯混凝土” 组合索塔锚固结构。利用钢-混凝土组合结构平衡水平力、传递竖向力,结构承载效率更高,经济性更好,同时降低上塔柱长度15米,从而让中、上塔柱比例更协调,大大提升桥梁整体景观效果。

  随着塔冠吊装完成,四个首创中的三项——台阶型沉井基础、空间钻石型桥塔、核芯混凝土索塔锚固结构均已在工程中实现。

  据中铁大桥院副总工程师郑清刚介绍,大桥主塔采用四塔肢混合结构空间钻石型桥塔(SCDT),总高350米,中下塔柱为混凝土结构,上塔柱为核芯混凝土组合索塔锚固结构。南主塔于2021年8月开始塔座施工,历时25个月施工完成。今天吊装的塔冠节段总重70吨,在中铁宝桥扬州基地制造完成,船舶运输到现场,利用世界最大——15000吨米塔吊吊装到位。

  针对超高桥塔线形控制难度大、易开裂的问题,大桥院设计团队创新空间钻石型主塔结构,并首次采用了核芯混凝土锚固结构优化受力和景观,纵、横梁跨中设置后浇带和主动对拉对顶调整内力,中塔柱设置主动横撑控制线形和内力,上述技术应用避免了混凝土开裂,塔肢线形偏差在2厘米以内,实现了主塔高品质建造的目标。

  监控团队

  主塔施工阶段,大桥院监控团队采用自主研发的桥梁监控软件进行全过程施工控制计算,指导并优化施工工序。发送监控指令提供塔柱节段平面预偏值、锚固点预抬值等关键指标,分析监测工况下的主塔线形、应力、温度、沉降数据,实现全过程的精细化主动预控,确保最终桥塔封顶后倾斜度偏差优于1/8000。

  测控团队

  为了确保塔柱施工精度满足设计及规范要求,大桥院测控团队在各个塔柱施工阶段,多次组织参建单位开展塔柱测量专项方案研讨,最终形成专项测量方案;定期开展大桥控制网复测并对各部分钢塔进行抽查测量,同时对塔柱基础进行沉降平行观测及沉降数据分析,指导开展沉降观测工作。

  监理团队

  为保证钢塔制造及安装质量,大桥院驻场监理严格控制制造质量,确保钢塔每一个节段优质出运。现场监理认真执行首件工程认可制,制定钢塔安装的前置条件清单;钢塔安装过程中,严格控制匹配精度、线形和焊接质量。

  大桥简介
 

  常泰长江大桥连接常州和泰州两市,全长10.03公里,公铁合建段长5.3公里,是世界首座集高速公路、城际铁路和普通公路为一体的过江通道。主航道采用主跨1208米钢桁梁斜拉桥,是世界上最大跨度的斜拉桥;天星洲、录安洲专用航道采用主跨388米钢桁拱桥,是世界上最大跨度的公铁两用钢拱桥。该项目的建成对服务“长江经济带”建设、长三角一体化发展等国家重大战略具有重要意义,同时对推动跨江城市群战略发展,促进扬子江城市群同城化、一体化发展发挥了重要作用。



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