探秘沪通长江大桥的“高、大、新”

湖北日报 2020-06-11 19:59

作为世界最高水平的公铁斜拉桥,沪通长江大桥创造多项世界纪录,技术难度比肩港珠澳大桥。6月10日至11日,湖北日报全媒记者奔赴建设现场,近距离感受这座科技桥梁的魅力。

一根拉索可吊600多辆小车

自主研发打破国外垄断

走在沪通长江大桥上,映入眼帘的一根根拉索组成两个偌大的“三角形”,牢牢地“拉”住桥面。据介绍,大桥共安装432根斜拉索,其中最长的一根长576米。

“这些斜拉索可了不起,是世界抗拉强度最大的钢丝。”中铁大桥局沪通长江大桥总经济师徐雄杰表示,该桥是公铁两用桥,荷载重量大,对斜拉索要求非常高。根据设计,组成斜拉索的钢丝抗压强度必须达到2000兆帕。在2014年开工初期,全球只有日本和韩国企业可以生产。日本最大钢铁公司——新日铁派代表前往大桥建设指挥部,提出销售意愿,但价格十分高昂。

大国重器必须掌握在自己手中。指挥部、中铁大桥局等单位商量后,主动对接鞍钢、武钢、兴澄钢铁、青岛钢铁等4家钢厂,并联合相关科研院所,启动了2000兆帕钢丝的研发,经过2年多的努力,终于突破了国外企业的技术垄断,生产出了直径7毫米的“最硬”钢丝。

据悉,大桥斜拉索共计使用了1.8万吨钢,建设成本比从日本企业采购便宜了约一半,节省资金超亿元。由于钢丝强度大,单根斜拉索最大索力达1000吨,足以吊起600多辆小汽车。

中铁大桥局相关负责人表示,近几年,随着中国桥梁的大规模建设,斜拉索抗拉强度等技术指标不断升级,最终达到世界最高等级,这也是中国建桥技术从学习先进到引领的真实写照。

1.6万吨巨无霸下沉70多米

误差仅12厘米

大桥最引人注目的是两座高耸入云的主塔,高达330米,为中国最高的斜拉桥主塔。“支撑”它的是一个巨无霸钢沉井。

“钢沉井面积达5000平方米,高115米,重1.6万吨,是世界上体量最大的水中沉井。”中铁大桥局沪通长江大桥项目部工程技术部部长崔一兵表示,项目部创新了助浮结构和充气增压系统,使巨型钢沉井有了像鱼一样的鱼漂,不仅可以自浮,还可以调节吃水深度以及钢沉井在浮运过程中的空间姿态,实现了整体制造、整体出坞、整体浮运。

沉井埋入长江河床下70多米,精准下沉是一个世界级难题。崔一兵解释,根据要求,这个庞然大物定位精度误差要控制在30厘米,相当于一根黄瓜的长度。而江中最大水流力达到1000吨,是武汉市内长江大桥基础定位水流力的3倍以上,稍有不慎,就可能放偏,挑战前所未有。

为此,项目部发明了“大直径钢桩+混凝土重力锚”锚碇系统,引入了计算机控制的多向同步快速定位技术,通过智能化装备,最终将精度误差控制在了12厘米以内,远超设计要求。

大桥钢梁设计由94段钢桁梁吊装而成,其中最重的一段达1744吨。为了成功吊装,他们创新研制了国内起重量最大——1800吨架梁机,最终全部精准吊装到位。

“多项第一的背后,是新技术、新材料、新工艺的创新和使用。”崔一兵表示,截至目前,项目部已取得专利授权30余项,其中发明专利20项。

大桥竟然是弯的

原来是为了通航安全

眺望沪通长江大桥,你会惊讶地发现,大桥并非像武汉市内的长江大桥一样笔直,而是弯的。

“这与水文条件有关。”李军堂解释,在桥梁上游侧有一座江中沙洲,在它的影响下,长江航道被分成主航道(张家港市)和专用航道(南通市),两个航道的水流方向不一致,存在约25度的角度差。而轮船通过航道时,会尽可能与桥身垂直,或者与水流方向处于同一直线,从而降低撞上桥墩的风险。

在这一设计原则的指导下,主航道桥与专用航道桥分别采取了不同的“姿态”面向航道,这样两座“子桥”就不能处于同一条直线上,于是沪通长江大桥在两个航道中间的水域出现了一个“拐弯”。“可以说,沪通长江大桥设计成弯曲状,主要是基于安全方面的考虑。”

中铁大桥院第二设计院副院长、沪通长江大桥设计项目负责人张燕表示,桥梁设计成弯曲的并不是什么“稀奇事”,弯桥在结构上虽然比直线桥要复杂一点,但并没有太大的施工难度,也不会影响桥面车辆正常行驶。适当的路面弯曲,可以让驾驶员产生“警觉”,降低发生交通事故的风险。

据悉,弯曲的桥梁并不少见,许多跨海大桥采用“弯曲”的设计,比如世界最长的跨海大桥港珠澳大桥,主桥长达55千米,有多个大大小小的“拐弯”;中国第一座跨海大桥东海大桥,长达32.5千米,也有“拐弯”存在。

(湖北日报全媒记者雷闯 通讯员 张静 刘佩娅)