近日,廣西北投公路建設(shè)投資集團(tuán)(以下簡稱“北投公路集團(tuán)”)投資建設(shè)的飛龍大橋6號主墩澆筑完成,標(biāo)志著“世界第一跨徑波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋”施工取得新突破。
【資料圖】
▲飛龍大橋6#墩封底澆筑 廖永騰 攝
飛龍大橋位于南寧市橫州市平馬鎮(zhèn)與新福鎮(zhèn)交界處,由北至南跨越郁江,全橋長940米,是省道210線橫縣平馬至靈山沙坪公路的控制性工程,總投資超1.9億元。該橋主橋?yàn)樗目绮ㄐ武摳拱孱A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,主跨跨徑達(dá)185米,已成為同類型波形鋼腹板組合連續(xù)剛構(gòu)橋史上新的里程碑。
飛龍大橋的建造工藝處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。依托飛龍大橋,北投公路集團(tuán)在波形鋼腹板組合橋梁科技創(chuàng)新領(lǐng)域不斷取得新突破。2021年,飛龍大橋被評為“廣西交通運(yùn)輸科技示范工程”,為助推廣西新型橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展注入新活力。
創(chuàng)新驅(qū)動 助力工程建設(shè)
作為公路橋梁建設(shè)趨于輕型化、雙碳背景下的新型組合結(jié)構(gòu)橋梁,飛龍大橋采用波形鋼腹板替代傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)橋的混凝土腹板,引入體外預(yù)應(yīng)力體系,減輕了橋梁結(jié)構(gòu)重量,是解決傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁端腹板開裂和跨中下?lián)蟽纱蟛『Φ淖顑?yōu)方案,在我國100米至300米跨徑橋梁領(lǐng)域內(nèi)極具發(fā)展前景。
為助推波形鋼腹板組合連續(xù)剛構(gòu)橋向更大跨徑發(fā)展,北投公路集團(tuán)集中人力物力財(cái)力,攻堅(jiān)克難,以科技創(chuàng)新為抓手,搭建“產(chǎn)學(xué)研用”平臺,剖析飛龍大橋建造的重點(diǎn)難點(diǎn),并針對該橋的結(jié)構(gòu)性能,進(jìn)行大量科技研發(fā)工作,為該類橋梁在更大跨徑方向全面替代傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)橋積累了豐富的理論經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。截至目前,飛龍大橋科技創(chuàng)新工作累計(jì)獲9項(xiàng)省部級、廳級科技項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持,在編標(biāo)準(zhǔn)4部,發(fā)表SCI論文8篇、中文核心1篇,授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)、軟件著作權(quán)1項(xiàng)。
飛龍大橋主跨跨徑達(dá)185米,根部最大腹板有效高度為8.25米。針對大跨徑波形鋼腹板組合橋梁端部鋼腹板穩(wěn)定性的需求,北投公路集團(tuán)研發(fā)了1800型波形鋼腹板,進(jìn)一步發(fā)揮鋼腹板整體屈曲強(qiáng)度控制優(yōu)勢,提高大跨徑橋支點(diǎn)區(qū)段波形鋼腹板的整體剪切屈曲穩(wěn)定性。
在大跨徑波形鋼腹板組合橋梁中,一般為避免腹板發(fā)生整體屈曲破壞,緩和腹板與橫梁之間剛度突變,在設(shè)計(jì)中對于大于5米高的波形鋼腹板均需設(shè)置內(nèi)襯混凝土。飛龍大橋創(chuàng)新發(fā)明了組合腹板結(jié)構(gòu),即從跨中向外側(cè)依次設(shè)置波形鋼腹板、加勁肋波形鋼腹板、內(nèi)襯混凝土組合腹板3種腹板構(gòu)造形式,有效提高了腹板的整體屈曲臨界應(yīng)力,減少內(nèi)襯混凝土設(shè)置長度。據(jù)統(tǒng)計(jì),飛龍大橋內(nèi)襯混凝土段長11.25米,加勁肋段長21.6米,較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)襯長度減小約61.4%,主梁混凝土自重減小4.61%。
優(yōu)化結(jié)構(gòu) 推行環(huán)保建造
傳統(tǒng)的波形鋼腹板與混凝土底板的連接方式為翼緣型和嵌入型。兩種類型的連接方式在生產(chǎn)安裝過程中,均會不同程度地出現(xiàn)混凝土密實(shí)性差、抗剪性降低、耐久性不足等問題。
為此,飛龍大橋波形鋼腹板與混凝土底板采用外包型結(jié)合部,在該構(gòu)造下,下翼緣鋼板和波形鋼腹板緊貼底板外側(cè)表面包裹住混凝土底板,同時在腹板和下翼緣鋼板上布置連接件。外包結(jié)合部鋼混界面位于箱梁內(nèi)部,無需擔(dān)心界面滲水等耐久性問題;
結(jié)合部位置混凝土自上而下澆筑,有效保證澆筑質(zhì)量,進(jìn)一步提高連接件的抗剪性能;底板混凝土可采用先搭設(shè)預(yù)制底板,再現(xiàn)澆混凝土的方式,成功實(shí)現(xiàn)無模板施工底板結(jié)合部;而使用鋼腹板作為施工承重構(gòu)件時,增加了受力梁高,提供了更大的抗彎承載力。
飛龍大橋橋址區(qū)位于一級水源保護(hù)區(qū)的西津水庫,為同時做好橋梁建設(shè)工作和環(huán)境保護(hù)工作,大橋創(chuàng)造性應(yīng)用Q420qD耐候鋼型波形鋼腹板,有效避免裝防銹漆造成的環(huán)境污染;耐候鋼材料在干濕交替的環(huán)境變化中,能夠形成致密且連續(xù)的安定銹層,阻止內(nèi)部鋼材銹蝕,養(yǎng)護(hù)時只需定期評估大橋外觀,能夠降低大量反復(fù)刷漆帶來的環(huán)境污染風(fēng)險,有效減少波形鋼腹板的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,降低橋梁全壽命周期建設(shè)成本。
▲飛龍大橋與周邊美景融為一體 廖永騰 攝
此外,為進(jìn)一步提升大橋懸臂施工效率,北投公路集團(tuán)主導(dǎo)多單位合作的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)智能回轉(zhuǎn)吊機(jī)、翼板模板結(jié)構(gòu)、橫向液壓式支撐裝置,形成基于智能回轉(zhuǎn)吊機(jī)的異步懸臂澆筑施工技術(shù),進(jìn)一步節(jié)省人工、精簡工序、縮短工期,有效推動該類橋型施工設(shè)備輕型化的發(fā)展。
關(guān)鍵詞: 飛龍大橋 連續(xù)剛構(gòu)橋 預(yù)應(yīng)力混凝土
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