科技日報記者 都芃
走近張靖皋長江大橋的施工現場,南錨碇區澆筑作業正如火如荼,“過江游龍”已初具雛形。
6月28日,由中交公規院主持設計,中交二航局、中交一公局、中交二公局、中交路建等單位參建的世界最大跨度懸索橋——江蘇張靖皋長江大橋迎來奠基三周年。目前,大橋南北主塔正拔節“生長”,建設進展順利,大橋預計2028年底建成。
張靖皋長江大橋是國家“十四五”期間重點推動建設的過江通道項目,連通滬陜、滬武高速公路,貫通蘇州張家港市、泰州靖江市和南通如皋市,全長約29.85公里。其中,跨江段全長7.859公里,包括兩座航道橋,分別為主跨2300米的南航道橋和主跨1208米的北航道橋。
“主跨2300米的懸索橋此前沒有人建過,這個設計方案我們光論證就花了3年時間。”走上鋼棧橋,負責大橋設計的中交公規院副總經理、全國工程勘察設計大師、張靖皋長江大橋總設計師王仁貴娓娓道來。
張靖皋長江大橋設計方案要考慮通航、碼頭、岸線、錨地、河勢、防洪、安全風險等諸多因素,其中最重要是要滿足長江“黃金水道”的通航要求。大橋跨越長江主航道,往來船只眾多,12.5米深槽擺動范圍達1890米,要確保通航不受深槽擺動的影響,大橋主跨至少要達2000米。
歷經3年的反復論證,2300米主跨的設計方案驚艷亮相。設計方案蘊含6項“世界之最”:最大跨度懸索橋(2300米)、最高懸索橋索塔(350米)、最長高強度主纜(4450米長、強度2200兆帕)、最大地連墻錨碇基礎(長110米、寬75米,高度83米)、最大連續長度鋼箱梁(3017米)、最大位移量伸縮裝置(3120毫米)。“現在的方案不僅能夠覆蓋12.5米深水航道擺動范圍,還能有效解決岸坡守護難題和防洪的相關要求,對建設條件的適應性最好。”王仁貴介紹。
懸索橋跨徑突破2000米后,大橋需要面對超大跨徑帶來的諸如幾何非線性、材料非線性、接觸非線性、結構非線性等技術難題,以及如何將巨大主纜纜力通過索塔和錨碇有效傳給地基的技術難題。
王仁貴帶領設計團隊結合該項目建設條件特點,針對性地提出了懸索橋主纜纜力自平衡結構體系、超高鋼箱—鋼管約束混凝土組合索塔、超大規模剛性接頭地連墻錨碇基礎、熱軋L肋隔板連續正交異性鋼橋面板系統、具有智能感知功能的可更換主纜錨固體系和全橋一體化智能防腐體系等6項“世界首創”技術,確保張靖皋長江大橋結構受力合理,在建設和運營期安全耐久。僅主纜纜力自平衡體系這一項技術創新,便能夠大幅降低索塔塔底彎矩,與鋼箱—鋼管約束混凝土組合索塔相結合,全橋減少138根直徑2.8米的鉆孔灌注樁,節省混凝土15.7萬立方米,鋼筋12560噸,減少二氧化碳排放8萬噸以上。
為了有效把握張靖皋長江大橋施工走向,控制施工風險,保證橋梁施工達到設計預期,張靖皋長江大橋項目成立了橋梁施工及運營期監控監測中心,施工監控工作由中交公路規劃設計院有限公司承擔,覆蓋了從錨碇基礎到上部結構的全施工周期。
“張靖皋大橋的施工監控不僅是一次技術挑戰,更是一次創新實踐。”張靖皋長江大橋JK1標監控中心現場負責人耍荊荊表示,通過高精度測量、自動化監測、5G云共享數據平臺、異常數據處理等技術手段,施工監控團隊實時掌握橋梁結構的狀態變化,及時發現并糾正施工中的偏差。
大橋建成通車后,運營期健康監測系統將全面接管監測工作。該系統通過布設在大橋關鍵部位的傳感器,實時采集風速、溫度、濕度、車輛荷載等環境數據,以及主纜索力、主梁撓度、索塔傾斜等結構響應數據。這些數據通過無線傳輸技術實時傳送到監測中心,經過分析后,為大橋的運營管養提供科學決策依據。
(中交二航局供圖)