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世界最大斜拉桥钢梁吊装,擎天柱长出铁翅膀!

10月9日,刚刚刷新世界斜拉桥主塔最高纪录的沪通长江公铁两用大桥再传捷报。大桥28号主墩南北两侧大节段钢桁梁在70米高空完成吊装,标志着大桥主航道桥大节段钢桁梁双悬臂架设正式开始。今天,超级建筑结合沪通长江大桥这一在建超级工程,给大家深度揭秘基建狂魔领先世界的钢桥架设神奇技艺。本文有大量震撼大图及专业知识,敬请细细阅览。

一、擎天主塔长出钢铁臂膀

前几天,超级建筑刚刚给大家介绍过,沪通长江大桥北侧主塔于9月28日成功封顶。这座高达330米的大桥主塔,相当于110层楼的高度,是世界最高公铁两用大桥主塔,已如高大威猛的擎天柱一般矗立在滚滚长江之中,成为中国桥梁建设的最新丰碑。详细情况可点击右侧链接查阅(基建狂魔再次惊艳世界!全球最大桥梁、最高主塔、最大沉井,中国工程举世无双)。有关视频,可点击下方预观看。

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大桥28号主塔封顶后,随即进入到钢梁架设和斜拉索挂设的施工阶段。这也是沪通长江大桥建设的另一个关键阶段。大家从下面的图片中可以看到,巨大的主塔下部有蓝色和红色的钢铁构件,那里就是大桥主塔正在快速生长的钢铁翅膀。接下来,这钢铁翅膀将快速地向两侧延展,在某一天,与主航道桥两侧的边跨连在一起,一座惊艳世界的公铁两用斜拉桥将正式建成。

▲刚刚封顶的沪通长江大桥北侧主塔

下图是10月9日大桥28号主墩大节段钢桁梁吊装作业现场。宽阔的江面,摩天主塔直插云霄,钢筋铁骨混凝土的世界,美与震撼浑然一体。图中此刻,正在吊装的是大桥28号主墩第8节和第9节钢桁梁。红色的架梁吊机和蓝色的大节段钢桁梁,就是大桥建设和今天文章的主角。

二、钢梁架设的独门神器

沪通长江大桥主航道桥采用双塔五跨连续钢桁梁斜拉桥布置,主跨1092米,采用三主桁结构,主梁桁高16米,桁宽35米,节间距14米。全桥共164个节间钢梁,在工厂整体制造、下河、运输,其中标准双节段(大节段)长28米,重1500吨—1750吨。

那么,沪通长江大桥为什么要采用钢桁梁斜拉桥的设计方案呢?这1700吨的钢桁梁巨无霸又是如何架设的呢?

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梁式体系的大桥根据梁的形式可以分为:板梁桥、桁梁桥、箱梁桥、结合梁桥等。沪通长江大桥主航道桥采用钢桁梁形式,这也是特大型桥梁的一种主要形式。钢箱梁比较轻盈,一般的公路桥更多使用钢箱梁形式。钢桁梁结构刚度大,铁路桥和公铁两用桥更多采用钢桁梁的形式。尤其是公铁两用大桥,由于上下层都要行车,一般只适合使用钢桁梁形式。沪通长江大桥为世界最大跨度的公铁两用大桥,因此,中铁大桥院设计专家将其设计为双塔五跨连续钢桁梁斜拉桥。

要想在长江江面70米高的上空,架设重达1500吨—1750吨的钢桁梁,还不能影响长江航运,这可绝非易事。承担沪通长江大桥的中铁大桥局建设者和相关单位,专门为此研发制造发明了一系列独门神器和神秘武功。接下来,超级建筑按照大桥施工的时间线,给大家进行图文分析。

沪通长江大桥28号主塔的塔座、下塔柱、下横梁施工完毕后,等中塔柱施工到一定高度时,就要提前为钢桁梁的架设安装做准备了。从2017年11月8日拍摄的上图可以看到,塔座紧贴着下塔柱到下横梁的空间,已经架设起了橘黄色的施工膺架(俗称脚手架)。

2017年12月拍摄的上面也可以看到,下横梁两侧都搭建了脚手架,高度与下横梁持平。这里还将安装托盘平台和滑道,用来承载即将安装的首片及接下来的2、3、4、5片钢桁梁。等墩顶的钢桁梁安装完毕后,脚手架将被拆除。

万事开头难。2018年5月11日,沪通长江大桥主航道桥迎来首节钢梁安装的紧张时刻。

沪通长江大桥主航道桥的钢桁梁由中铁山桥集团制造,采用整节段焊接的工法在如皋基地生产,制造工艺十分复杂,生产要求很高、难度极大。以后的文章中,超级建筑再就钢桁梁的生产制造做专门介绍,本文主要聚焦钢桁梁的安装环节。精彩呈现,请往下看。

2018年5月11日上午,为沪通长江大桥主航道桥制造的首节段钢梁(Z45节段)整节装运抵达大桥28号墩下方。这是一个蓝色的钢铁巨无霸,长度14米、桁宽35米、桁高16米、重达907吨。这相当于600辆家用小轿车的重量或者200多头成年大象的重量。蓝色钢桁梁下方的绿色的浮运船只名字叫做“金马331”万吨轮。

不过,这个重量对于承担沪通长江大桥水上吊装任务的“稳强8号”非自航起重船来讲,却算是小菜一碟。“稳强8号”起重船又称大型浮吊,就是上图右侧带着红色长长的起重臂的船型巨物,它的最大起重能力是1800吨,起吊高度达110米,号称“水上大力士”。

此次的吊装任务是,把907吨的钢梁吊装到70多米的高度。尽管这难度很大,但“稳强8号”却感觉有些不过瘾。因为,它的能力还远非如此。

首节段钢梁被“稳强8号”的神钩轻松地提到主塔下横梁以上的高度,放置在脚手架顶部的墩旁托架的钢梁滑道上。然后,建设者启动早已准备好的采用千斤顶加钢绞线牵引系统,连续拖拽将钢梁纵向滑移至设计位置。

沪通长江大桥主航道桥首节钢梁架设顺利完成,标志着世界首个全焊接节段箱桁组合结构钢梁吊装取得成功。在高达330米的世界最高斜拉桥塔的对比下,首节段钢梁看起来比较小巧,似乎没有600辆小轿车那么震撼。好吧,我们爬到大桥下横梁作业平台上再看一下吧。

站在首节段钢梁前面,桥梁建设者犹如一只只勤劳智慧又可爱的小蚂蚁。大桥建好后,这个位置下层位为四线铁路,上层是六车高速公路。条幅上的字定格了这一珍贵的历史瞬间。

此后的两周时间里,沪通长江大桥建设者又用浮吊先后安装了28号墩下横梁附近的另外4个节段的钢梁。其中,5月28日,重达826.72吨的Z41节段钢梁稳稳落在沪通长江大桥主航道桥28号墩主塔下横梁既定位置,与已安装的Z42节段实现精准对接,标志着28号墩墩顶5个节间的钢桁梁全部架设完成!沪通长江大桥主航道钢梁安装又进入了新阶段。

三、让钢梁起飞

建设者与水上大力士“稳强8号”一起,开始了一项新任务,他们要为沪通长江大桥北主塔插上一对飞翔的翅膀。7月18日,全球首台1800吨架梁吊机成功吊装至沪通长江大桥28号主墩墩顶预定位置。8月22日28号主墩第二台1800吨架梁吊机安装完毕。大桥施工转入双悬臂钢梁架设的新阶段。

全球首台1800吨的桥梁吊机由我国自主研制,未来这两个钢铁大力士就承担起大桥主航道桥大节段钢梁的架设重任。这一为沪通长江大桥量身定制的“架梁神器”,整机自重1033吨,额定起重量1800吨,最大起吊幅度22.15米,在全球也是首次制作和应用。

沪通长江大桥1800吨架梁吊机由机架结构、走行系统、顶升系统、卷扬机、起升系统、吊点纵移系统、电气液压系统、走道栏杆组成。1800吨的桥梁吊机有多大?我们还是用人做个参照物来看一下吧。上图是发运时的照片,你能看到地面的工人么?

中铁大桥局为沪通长江大桥主桥量身定制了4台同样型号的1800吨专用架梁吊机,将分别安装于28、29号主墩。下图为“稳强8号”吊装28号墩的一个桥梁吊机的瞬间。随后,桥梁吊机被稳稳地安装到墩顶钢桁梁上。

桥梁架设的施工方案可以分为支架施工、悬臂施工和整体架设三类。沪通长江大桥主航道桥采用双悬臂钢梁架设技术。1800吨桥梁吊机安装好后,大桥施工就逐步转入到钢梁悬拼的阶段。

沪通长江大桥主桥钢梁采用整体焊接的箱桁组合结构,首次采用主桥钢梁两节间全焊接、桥位整体吊装施工工艺,突破了单根杆件制作和安装的传统工艺,减少了吊装次数,提高了施工工效,体现了世界钢桥结构发展的“工厂化、装配化”发展方向,实现了钢梁架设的技术突破,提升了建桥技术和水平。

9月14日,两部“巨无霸”架梁机首次投入“实战”,对Z40、Z46两个单节段进行对称吊装,其中Z40节段重842.3吨,Z46节段重842.9吨。南北两侧单节段钢桁梁及吊具等构件由运梁船一起发运停靠至架梁吊机正下方,通过调整位置, 待架梁吊机“C”型框架下降后安装连接。两侧的空中“大吊车”将整节段钢桁梁安全、精准地同步起吊,并最终到达70余米高空的设计位置。


不过,事实上,这一次还属于1800吨桥梁吊机安装后的试吊。1800吨架梁吊机完成起升、变幅试验后,将钢桁梁安装就位,完成高栓及工地焊接施工,然后准备1800吨架梁吊机向前走行14米试验。建设者根据试吊数据,对吊机参数进行精细调整后,将迎来主桥钢桁梁的正式悬拼阶段。

在钢梁悬拼架设作业中,28号主墩两侧的两台国内吊重最大的1800吨架梁吊机同时大显神威,进行对称悬臂吊装节段钢梁。上图为钢梁试吊对称悬臂拼装顺利完成。大桥吊机正式开启“南征北战”的新征程。

2018年10月9日,大桥主航道桥大节段钢桁梁双悬臂架设正式开始。19点30分,28号主墩南北两侧的1800吨架梁吊机顺利将两节重约1620吨的大节段钢桁梁安全、准确地同步起吊至70余米高空设计位置,与已架设的墩顶7个单节段钢梁完成精准对接。

细心的朋友一定注意到了,这一次正式架设的钢桁梁与试吊的并不一样。试吊的钢梁长14米,重840吨。而正式吊装的是标准双节段(大节段)钢梁,长28米,重1620吨。从上面照片中钢梁的形状和大小一看便知,其实是两个焊接在一起的试吊钢梁,不过其实这才是标准节段。吊装的难度当然也随之翻倍。

1800吨架梁吊机自重达1033吨,起吊重约1620吨的大节段钢桁梁后总重量超过2600多吨,这对架梁吊机和已架设好的钢桁梁真是重大考验。不过,克服一切困难早已成为基建狂魔的行为习惯。

截止到今天,沪通长江大桥主航道桥的28号主塔已经封顶,29号主塔正在加快建设,164个节段钢梁已经完成了11个节间架设。此后,将一边架梁一边同步挂设斜拉索,直至辅助跨、边跨合龙,最后中跨合龙。届时,拥有全球最高主塔的世界最大跨度公铁两用斜拉桥将横空出世。

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