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张靖皋长江大桥:三年拔节 健康“生长”

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张靖皋长江大桥:三年拔节 健康“生长”

张靖皋长江大桥:三年拔节 健康“生长”

中国网讯 近处是稻田耕种的夏日农忙,远处是索塔林立的繁忙景象(jǐngxiàng),在张靖皋(zhāngjìnggāo)长江大桥的施工现场,南锚碇区(qū)浇筑作业如火如荼,“游龙过江”已颇具雏形。

2022年6月28日,由中(zhōng)交公规院主持设计,中交二航局、中交一公局、中交二公局、中交路建等单位参建(cānjiàn)的世界最大跨度悬索桥——江苏张靖皋(zhāngjìnggāo)长江大桥举行了奠基仪式,10月项目主体工程全面动工。三年后,大桥南北主塔拔节“生长”,建设(jiànshè)进展(jìnzhǎn)顺利,大桥预计2028年年底建成。

张靖皋长江大桥是国家“十四五”期间重点推动建设(jiànshè)的(de)过江通道项目,连通沪陕、沪武高速公路,贯通苏州张家港市、泰州靖江市和南通如皋市,全长约(quánzhǎngyuē) 29.85公里。其中,跨江段全长 7.859 公里,包括(bāokuò)两座航道桥,分别为主跨2300米的南航道桥和主跨1208米的北航道桥。建设过程中,建设者(jiànshèzhě)们克服了超高索塔、超大规模锚碇基础建设等世界级(shìjièjí)技术难题,展现了中国(zhōngguó)桥梁建设者的智慧和实力。

突破(tūpò)定式 创造多项“世界之最”

“主跨(kuà)2300米(mǐ)的悬索桥此前没有人建过,这个设计方案(fāngàn)我们(wǒmen)光论证就花了3年时间。”走上钢栈桥,负责大桥设计的中交公规院副总经理、全国工程勘察设计大师、张靖皋长江大桥总设计师王仁贵娓娓道来,从(cóng)一开始提出的主跨1780米悬索桥方案,到主跨2230米三跨吊悬索桥方案,再到主跨2300米两跨吊悬索桥方案,设计方案确定几经波折(bōzhé)。

张靖皋长江大桥(chángjiāngdàqiáo)设计方案要考虑通航(tōngháng)、码头、岸线、锚地、河势、防洪、安全风险等诸多(zhūduō)因素(yīnsù),其中最重要是要满足长江黄金水道的通航要求。这里跨越(kuàyuè)长江主航道,往来船只众多,12.5米深槽摆动范围达1890米,要确保通航不受深槽摆动的影响,大桥主跨至少需要2000米以上。

历经3年的反复论证后(hòu),2300米(mǐ)主跨的设计方案惊艳(jīngyàn)亮相。设计方案蕴含6项“世界之最”:最大(zuìdà)跨度悬索桥(2300米)、最高悬索桥索塔(350米)、最长高强度主缆(4450米长、强度2200兆帕)、最大地连墙锚碇基础(jīchǔ)(长110米、宽75米,高度83米)、最大连续长度(chángdù)钢箱梁(3017米)、最大位移量伸缩装置(3120毫米)。“现在的方案不仅能够覆盖12.5米深水航道摆动范围(fànwéi),还能有效解决岸坡守护难题和防洪的相关(xiāngguān)要求,对建设条件的适应性最好。”王仁贵介绍。

悬索桥跨径突破2000米后,“量变”引起(yǐnqǐ)“质变”。张靖皋(zhāngjìnggāo)长江大桥需要面对超大跨径带来的诸如几何非线性、材料(cáiliào)非线性、接触非线性、结构非线性等诸多技术难题(jìshùnántí),以及如何将巨大主缆缆力通过索塔和锚碇有效传给地基的技术难题。

“大胆创新,小心论证。”王仁贵带领设计团队结合本项目建设(jiànshè)条件特点,针对性地(dì)提出(tíchū)了悬索桥主缆(zhǔlǎn)缆力自平衡结构体系、超高钢箱—钢管约束混凝土组合索塔、超大规模刚性接头(jiētóu)地连墙锚碇基础、热轧L肋隔板连续正交异性钢桥面板系统、具有智能感知功能的可更换主缆锚固体系和全桥(quánqiáo)一体化智能防腐体系等6个“世界首创”技术,确保张靖皋长江大桥结构受力合理,在建设和运营期安全耐久。

“一般情况下,大桥主缆(zhǔlǎn)(zhǔlǎn)与索塔(suǒtǎ)之间采用固定连接方式,但在张靖皋长江大桥(chángjiāngdàqiáo),主缆和索塔间并非固结的,而是设置的可(kě)自由滚动的滚轴索鞍结构,让主缆通过滚动实现主缆缆力自平衡。”张靖皋长江大桥设计副负责人魏乐永介绍,这一结构叫自行走滚轴式主索鞍,想实现缆力自平衡,就要求滚轴摩擦系数要够(yàogòu)小。为此,设计团队跳出传统公路范畴,积极借鉴冶金、机械等行业在材料应用方面的好做法好经验(jīngyàn),通过小心谨慎的试验(shìyàn)论证,最终成功使滚轴摩擦系数达到千分之一的量级,塔顶不(bù)平衡水平力大幅度降低,从而达到优化索塔结构内力的目的。

据悉,项目通过应用主缆缆力自平衡体系这项创新(chuàngxīn)技术,能够(nénggòu)大幅降低索塔塔底弯矩,与钢箱(gāngxiāng)——钢管约束混凝土组合索塔相结合,全桥减少138根直径2.8米的钻孔灌注桩(guànzhùzhuāng),节省混凝土15.7万立方米,钢筋12560吨,仅此(cǐ)一项即可减少二氧化碳排放8万吨以上。

守护“超级(chāojí)工程”的“千里眼”与“顺风耳”

“张靖皋长江大桥(chángjiāngdàqiáo)是落实长三角一体化和长江经济带发展国家战略(zhànlüè)以及江苏省跨江融合发展战略的重大举措。我们致力于将(jiāng)大桥打造为交通强国建设江苏样板标志性工程、中国桥梁科技创新引领代表性工程、世界特大跨悬索桥建设里程碑(lǐchéngbēi)工程。”张靖皋长江大桥建设指挥部指挥长李洪涛(hóngtāo)表示。

为了有效把握张靖皋长江大桥(chángjiāngdàqiáo)施工(shīgōng)走向,控制施工风险,保证桥梁(qiáoliáng)施工达到设计预期,张靖皋长江大桥项目成立了桥梁施工及运营期监控监测中心,施工监控工作由中交公路规划设计院有限公司承担,覆盖了从(cóng)锚碇基础到上部结构的全施工周期。

“张靖皋大桥的(de)施工监控不仅是一次技术挑战,更是一次创新实践。”张靖皋长江大桥JK1标监控中心现场负责人耍荆荆表示,通过高精度测量、自动化监测、5G云共享数据平台、异常(yìcháng)数据处理等技术手段(jìshùshǒuduàn),施工监控团队实时(shíshí)掌握(zhǎngwò)桥梁结构的状态变化,及时发现并纠正施工中的偏差。

张靖皋长江大桥(dàqiáo)的监测工作贯穿建设与运营全过程(guòchéng),分为施工监控和运营期健康(jiànkāng)监测两大阶段。施工监控旨在确保大桥在建设过程中线形平顺、结构安全、内力分布(fēnbù)合理,最终达到设计(shèjì)预期;而运营期健康监测则致力于实时感知桥梁状态,及时发现潜在风险,为大桥的长期安全运营提供科学依据。

大桥南航道桥主跨2300米,采用刚性接头(jiētóu)地连墙锚碇(dìng)基础、钢箱-钢管约束混凝土组合索塔、主缆缆力自平衡体系等创新结构,这些(zhèxiē)新型结构对施工监控和运营监测(jiāncè)提出了更高的要求。为(wèi)应对这些挑战,监测团队采用了多项创新技术(jìshù)。例如,针对锚碇基础的施工监控,团队通过三维数值模拟分析,结合现场监测数据,实时优化施工方案,确保锚碇在复杂地质条件下的稳定性。在索塔施工过程中,团队利用高精度GNSS(全球导航卫星系统)技术,对索塔的线形和偏位进行毫米级监测,确保其符合(fúhé)设计(shèjì)要求。

大桥建成通车(tōngchē)后,运营期健康监测系统将全面接管监测工作。该系统通过布设在大桥关键部位(guānjiànbùwèi)的传感器,实时采集风速、温度、湿度、车辆荷载等环境数据(shùjù),以及(yǐjí)主缆索力、主梁挠度、索塔倾斜等结构(jiégòu)响应数据。这些数据通过无线传输技术实时传送到监测中心,经过分析后,为大桥的运营管养提供科学决策依据。

滚滚长江(chángjiāng)奔流不息,创新脚步永不停歇。从设计图纸到巍然屹立,建设者们(men)用智慧和汗水攻克了超高索塔、超大锚碇基础等世界级(shìjièjí)难题,创造了多项“世界之最”。这座大桥不仅是地理空间的连接者,更是路桥建设的里程碑。待到建成,这颗“长江上的明珠”将成为(chéngwéi)助力(zhùlì)长三角一体化发展的新引擎,书写路桥建设新篇章。

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