悬索桥也能跑高铁?这座中国大桥填补世界空白!

发布时间 2020-12-03 18:45:57 近日浏览 35381

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“这座大桥的设计实施,在世界尚无工程先例,整个决策和实施过程都压力巨大。”

“设计千米跨度悬索桥跑高铁,体现了中国桥梁设计师的胆识。”

在江苏省镇江市

有这样一座千米跨度悬索桥

Ta实现了全长6.409公里悬索桥一跨越江

Ta解决了悬索桥容易晃动的难题

Ta是世界上运行速度最快、运行荷载最大、跨度最大的公铁两用悬索桥

Ta填补了世界高速铁路悬索桥的空白

Ta是谁?

在Ta身上又发生了什么大事?

一起来了解——

11月30日,由中铁大桥院集团设计、中铁大桥局集团承建的世界首座高速铁路悬索桥、中国首座公铁两用悬索桥——五峰山长江大桥顺利结束连(云港)镇(江)高铁联调联试任务,开始进入年底前的通车准备。

连镇铁路五峰山长江大桥是我国首座公铁两用悬索桥,也是世界上运行速度最快、运行荷载最大、跨度最大的公铁两用悬索桥。五峰山长江大桥设计为公铁两用,全长6.409公里,主桥最大单跨1092米。4线铁路+双向8车道高速公路,铁路设计行车时速250公里,高速公路设计时速100公里。

在这座轻盈的千米大跨悬索桥上,铁路部门曾以不同时速、不同车型、多线并行等不同组合反复测试,平稳运行了近百天,创造了高速列车以时速275公里平稳通过的世界纪录,各项指标均达到预期设计目标要求。

从力学角度看,在上千米的尺度上,悬索桥结构非常轻盈,有很大的变形空间。“通过几吨、几十吨重的汽车,给悬索桥带来的变形几乎忽略不计。”全国工程勘察设计大师、中铁大桥勘测设计院集团副总工程师、五峰山长江大桥总设计师徐恭义说,然而通过百倍于汽车的一列高铁时,相当于给大桥在短时内施加了一个巨大的荷载,给轻盈的悬索桥造成较大的几何变形。而高速运行的列车,必须保持轨道具备相当的刚度,任何一点小小的变形,都可能导致安全隐患。

在2020年8月11到14日,五峰山长江大桥顺利完成了荷载试验,为大桥通车奠定了坚实基矗五峰山长江大桥荷载试验总分为静载试验及动载试验。中铁大桥院集团旗下子公司中铁桥隧技术有限公司参与的静载试验采用2列列车(机车+20辆重车+机车+19辆重车+机车)及72辆30t载重汽车,合计重量约9500t。共分为5个轮位,分别对边跨跨中最大正弯矩、主塔处最大负弯矩、中跨四分点最大弯矩、中跨跨中最大正弯矩进行加载。同时中铁桥隧技术有限公司还承担了五峰山长江大桥的施工监控监测、健康监测系统、主缆除湿系统等工作。

什么是联调联试?

联调联试是采用高速检测列车等测试设备,在铁路开通运营前,对沿线轨道、接触网、通信、信号灯各项设备逐步进行测试,并依据测试结果对发现的缺陷进行调整。通过列车与轨道、接触网的反复磨合,直至各个系统以及整体系统符合高速运行及动态验收标准的过程,为开通运营提供重要技术保障。检测试验内容包括轨道、道岔、路基、桥梁等多个项目。

“桁架+悬索” 实现以刚克柔

当浩荡长江流至五峰山脚下,宽阔的江面突然变窄,宽度仅有1200米,这是适合建桥的理想桥址。

据中铁大桥局五峰山长江大桥项目总工冯广胜介绍,从结构受力上来讲,此处最有利的桥型就是悬索桥。相对其它桥梁结构,悬索桥属于典型的柔性结构,变形空间大,容易做到大跨度、高架空,遭遇地震、沉降等自然灾害也不易损坏。

五峰山长江公铁大桥搭载的4线高速铁路和8车道高速公路使大桥主梁的总荷载达到17万吨,接近三艘满载的辽宁号航空母舰的重量,如此大的荷载,给五峰山长江大桥的建设提出了空前的挑战。为了保障运行安全,就要以刚克柔,给柔软的悬索桥添几分“硬气”。五峰山长江大桥采用了“桁架+悬索”的组合结构,把原本柔软单薄的桥面板改成了坚固的桁架,增加了桥的刚度,也为建成世界首座高速铁路悬索桥增添了可能性。

技术突破 填补世界空白

中国铁路总公司、国家铁路局、上海局集团公司、中国中铁股份有限公司等共立项20多项重点科研课题,对千米跨度公铁两用悬索桥关键技术展开科研攻关,突破了千米跨度悬索桥结构构造及合理刚度、千米跨度悬索桥列车系统失稳临界风速与车速限值、千米跨度悬索桥轨道结构适应性及几何形位控制、千米跨度悬索桥设计荷载模式、山壑区倾斜高强岩层中超大基坑的开挖与填筑、超大平面尺寸陆地沉井施工等多项关键技术。

桥梁建设者不断地优化施工工艺,研发新材料、新技术、新装备,以此保证大跨度桥梁的安全和施工质量,取得了一系列创新。例如,世界上首座采用板桁结合钢桁梁的公铁两用悬索桥;世界上首次采用单面焊接两面成型U肋焊接技术的公铁两用悬索桥,解决了焊缝容易疲劳破坏的难题;世界上首次采用轧制成型不锈钢复合钢板的公铁两用悬索桥,解决了钢板的锈蚀问题等等。

业内专家表示,五峰山长江大桥为世界首座高速铁路悬索桥,中国首座公铁两用悬索桥,中国首座铁路悬索桥,首次实现铁路桥梁一跨越过长江天堑。建成后将填补世界高速铁路悬索桥、中国公铁两用悬索桥和中国铁路悬索桥三项空白,并在国际范围率先建立起中国高速铁路悬索桥的设计方法、计算理论和相关技术标准。“五峰山长江大桥铁路悬索桥技术取得了一系列国际性突破、具有开创性意义。”中国工程院院士卢春房说。

悬索桥平稳跑高铁

“五峰山长江大桥设计主跨1092米的公铁合建钢桁梁悬索桥方案,竖向与横向均为五跨连续结构,主梁采用新型钢桁加劲梁结构,上层公路8车道桥面总宽46米,下层铁路4线桥面全宽31.7米。”徐恭义说,通过合理的结构设计和准确的理论分析,再辅以有效的阻尼约束和多向支撑体系设置,从根本上保证了结构受力稳定性,解决了悬索桥容易晃动的难题。

为保证大桥的稳固,五峰山大桥使用了直径1.3米的主缆,由4万根直径仅5.5毫米、长约2000米的高强度钢丝组成,为目前世界范围内最大直径主缆,各项性能远优于普通主缆钢丝,单根主缆拉力高达9万吨,足以吊起1.5艘满载的“辽宁”号航空母舰。

今年5月,6套5G通信射屏无线装置在五峰山长江大桥南北两个输电铁塔架设完成。这是全国首次在跨江铁塔上建设部署移动、电信、联通三大通信运营商设备的5G共享基站。这不但能保证未来经过五峰山大桥的旅客5G信号会持续畅通,也为未来高精度智能巡检桥梁、在桥上实现无人驾驶汽车上路、交通状况车路协同提醒、雾天安全行驶智能诱导、桥梁段雨雪天气下自动加热除冰等交通新技术提供了可能性。

动态三角形分割线

逢山开路 遇水架桥

他们的字典里没有“退缩”

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内容来源丨根据科技日报、中国中铁等素材编辑 【编辑:田博群】 悬索桥也能跑高铁?这座中国大桥填补世界空白!
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