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新聞背後 | 世界首座高速鐵路懸索橋是座什麼橋
2020-08-19 07:12:17 來源: 中央紀委國家監委網站
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  五峰山長江大橋 (中鐵大橋院集團供圖)

  世界首座高速鐵路懸索橋——連鎮(連雲港-淮安-揚州-鎮江)鐵路五峰山長江大橋15日順利通過靜載試驗,此次靜載試驗加載重量達到約8200噸,創下國內懸索橋靜載試驗加載重量之最。

  長江下遊河段因水深條件好,水上運輸繁忙,航道限制要求苛刻,所以鐵路一直繞道南京,無法用橋梁實現直接跨越。懸索橋雖然具有最強的跨越能力、但結構容易變形,通行高速鐵路國際上沒有成熟經驗,面臨許多技術挑戰。五峰山長江大橋橋位地形符合修建懸索橋的條件,但是規劃預留了60多年,一直沒有能力和足夠的技術把握去付諸實施。

  這次作為我國第一座鐵路懸索橋,率先在五峰山橋位實施,鐵路行業技術決策各方面對前期工作都進行了周密考量和慎重評估。其懸索橋的跨度是根據水文地質和河道地形等條件做出的,大橋上層通行8車道高速公路,設計時速100km/h;下層通行4線客運專線,設計時速250km/h。主跨1092m剛好覆蓋一跨過江的水域,第一次使鐵路橋梁實現一跨越過長江,國內外均無類似的工程案例。

  與國外僅有的幾座公鐵兩用懸索橋相比,五峰山長江大橋具有公路和鐵路車道數更多、設計荷載更大、鐵路運營速度更高等特點。

  採用全新的結構設計、理論分析和技術對策,解決大跨、多線鐵路懸索橋面臨的行車安全性和舒適性問題。為提高結構整體剛度,五峰山長江大橋懸索橋加勁梁上下層橋面均採用板桁結合的正交異性板整體鋼橋面,是世界首次採用的板桁結合新型加勁梁結構。為提高鐵路橋梁的耐久使用性能,五峰山長江大橋新型鋼桁梁結構設計採用工廠焊接整體制造,將現場連接減到最少;鐵路道砟橋面世界首次採用軋制不銹鋼復合鋼板,並研發了鐵路橋面復合鋼板焊接工藝及無損檢測的整套技術及設備;為改善公路橋面正交異性橋面板受力及疲勞性能,研發了正交異性橋面板U肋與頂板之間全熔透焊接及檢測新工藝。

  此外,五峰山長江大橋主纜直徑達1.3m,是世界上主纜直徑最大的懸索橋,全過程從嚴控制主纜鋼絲制造和架設精度,研制新型設備對索夾所有螺栓實現同步緊固施工。五峰山長江大橋北岸錨碇採用大型沉井基礎,沉井縱向長100.7m,橫向寬72.1m,豎向高56m,面積超過一個標準足球場,是世界上最大面積的橋梁沉井基礎。

  五峰山長江大橋靜載試驗火車加載(中鐵大橋院集團供圖)

  作為我國首座公鐵兩用懸索橋,也是世界首座高速鐵路懸索橋,高速、重載列車運營對五峰山長江大橋整體剛度提出極高的要求,國內外均無同類工程實例可供參考借鑒。

  “為了提高結構整體剛度、確保列車運營安全性和舒適性,設計過程結合靜力分析、風車橋耦合振動分析、軌道形位分析等,確定了懸索橋鋼桁梁單跨懸吊、五跨連續結構體係方案,設計了板桁結合新型加勁梁結構,優選了縱向阻尼器、帶預緊力的橫向抗風支座,研制了1760mm的大位移量梁端伸縮裝置及鋼軌伸縮調節器,通過上述一係列措施最終實現了本橋通行高速鐵路的目標。”全國工程勘察設計大師、中鐵大橋院集團副總工程師徐恭義介紹。

  經過4天連續作業,五峰山長江大橋順利通過靜載試驗。靜載試驗主要用于驗證橋梁結構的承載能力,測試主要檢測指標有活載下加勁梁應力、主纜及吊索拉力、加勁梁撓度、塔偏、支座反力及位移等。而與之相對的動載試驗主要用于驗證列車在橋梁上行駛的安全性和舒適性,主要檢測指標有橋梁自振特性、橋梁動力響應、列車脫軌係數及舒適性指數等。

  為避免溫度影響,靜載試驗均安排在夜間至淩晨時段進行。靜載試驗荷載效應通常在0.8-1.0之間,即需達到設計荷載效應的80%以上;試驗加載約8200噸,就是按照上述原則確定的,結構響應值小于理論響應值即為安全。簡單做個比較,下遊已通車多年的泰州長江公路大橋,主跨2x1080m,雙向6車道高速公路,其靜載試驗加載重量約2160噸,僅為五峰山長江大橋1/5的加載量。此外,為滿足高速列車運行需要,對其動載試驗也提出了極高要求。

  五峰山長江大橋是新建連雲港至鎮江鐵路跨越長江的關鍵工程,大橋建成通車後,可提高江蘇省中北部地區鐵路運輸能力和質量,適應沿線城際運輸需求,完善地區綜合運輸體係;加快蘇北、蘇中與蘇南區域互動協調發展,促進沿線經濟社會發展和推進沿線城鎮建設進程。五峰山長江大橋在高速鐵路懸索橋技術史上開辟嶄新的一頁,相關技術實踐經驗將引領和促進國際懸索橋行業的技術發展。(中央紀委國家監委網站 王小寧)

【糾錯】 責任編輯: 李志強
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