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世界首次,這座橋把多線公路和高鐵放在同層

科技日報記者 矯陽 魏依晨

5月31日,新建川南城際鐵路宜賓臨港長江大橋順利合龍,這也是世界橋樑最新設計,首次將多線公路與高鐵放在同層,速度、跨度和寬度均為世界之最。

宜賓臨港長江大橋全長1742。1米,橋面寬63。9米,主跨522米。大橋中間為蓉昆、渝昆4線時速300公里高鐵,兩側為雙向6車道城市快速路,最外側為非機動車道、人行道。

這座速度最高、寬度最寬的公路高鐵平層橋是如何誕生的?

“最初設計方案是傳統的雙層鋼桁梁方案,四線鐵路在下層,六車道公路在上層。”中鐵二院川南城際鐵路宜賓臨港大橋設計負責人王亮說。

然而,由於宜賓臨港橋位於特殊地形,大橋前後的臨港站和宜賓站限制了高鐵橋面標高,採用傳統設計方案工程造價及後期維護成本極高。

可否把公路和高鐵放在一個平層?“公鐵平層設計,已有的先例是速度較慢的普速鐵路和公路,且線路少,設計六車道公路和四線高鐵同層橋,前所未有。”王亮說。

設計團隊對近年來長江上游地區科技發展成果進行了充分調研,包括大型梁段加工製造、運輸吊裝、焊接技術水平、結構變形控制技術等,交出了公路高鐵多線平層合建的設計方案。

新的設計方案都有哪些創新?攻克了什麼難點?

“新方案減少了公路引橋長度,將公路爬坡高度降低15米,不僅節約工程投資,而且最大程度實現了碳減排,推動築牢長江上游生態屏障。同時大大降低橋樑維護的成本和難度,相較於雙層橋樑,油漆塗裝面積減小一半,且公路和鐵路檢修互不干擾。”王亮說。

公鐵平層佈置後,橫向寬度較大,主樑的變形值難以滿足鐵路執行。對這個問題,設計團隊一改將斜拉索佈置在主樑兩側的傳統方法,創新提出將一根拉索分成兩根拉索,佈置在公路和高鐵之間,且單根斜拉索重量控制在26噸,既利用了公鐵之間的物理隔離空間,又解決了主樑橫向變形問題,保證了鐵路的安全運營,還方便了斜拉索製造、運輸、安裝。

四線高鐵和六車道高速公路,大橋承載的荷載巨大。“若採用傳統的固定+活動約束體系,結構在地震作用下將產生較大內力,而若採用半漂浮體系,在列車走行、制動等工況下,大橋又會產生較大的縱向位移。”王亮說,新設計方案採用了可剪斷半固定的結構體系,讓不同構件在不同時期發揮作用,在運營期為固定支座發揮縱向約束作用,在較大的地震作用時,固定支座剪斷,阻尼器發揮作用,大幅減少地震力對橋塔的影響。

公路、高鐵、非機動道、人行道同層,如何解決眩光、拋物、噪音、氣動衝擊等方面帶來的嚴重干擾?“設計團隊首次提出了一種防眩、降噪、減輕氣動衝擊的公鐵並行段綜合防護措施,並開展相關理論研究、建模計算和模擬試驗,研究出一種公鐵並行段綜合防護屏障,該技術屬全國首例,成功授權公鐵並行段防護裝置的施工方法等多項發明專利。”王亮說。

在建設過程中,中鐵大橋局攻克水下基礎、索塔施工、鋼箱梁吊裝三大技術難題,施工中在國內首次採用“8”字型咬合樁—雙壁鋼組合圍堰、“邊跨來梁—矮支架存梁”、在高速鐵路施工中採用“鋼—混凝土結合梁”工藝,填補了高速鐵路橋樑施工的一項技術空白。

(中鐵二院供圖)

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