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新闻背后 | 世界首座高速铁路悬索桥是座什么桥

发布时间:2020-08-19 16:09:07|来源:新华网

  五峰山长江大桥 (中铁大桥院集团供图)

  世界首座高速铁路悬索桥——连镇(连云港-淮安-扬州-镇江)铁路五峰山长江大桥15日顺利通过静载试验,此次静载试验加载重量达到约8200吨,创下国内悬索桥静载试验加载重量之最。

  长江下游河段因水深条件好,水上运输繁忙,航道限制要求苛刻,所以铁路一直绕道南京,无法用桥梁实现直接跨越。悬索桥虽然具有最强的跨越能力、但结构容易变形,通行高速铁路国际上没有成熟经验,面临许多技术挑战。五峰山长江大桥桥位地形符合修建悬索桥的条件,但是规划预留了60多年,一直没有能力和足够的技术把握去付诸实施。

  这次作为我国第一座铁路悬索桥,率先在五峰山桥位实施,铁路行业技术决策各方面对前期工作都进行了周密考量和慎重评估。其悬索桥的跨度是根据水文地质和河道地形等条件做出的,大桥上层通行8车道高速公路,设计时速100km/h;下层通行4线客运专线,设计时速250km/h。主跨1092m刚好覆盖一跨过江的水域,第一次使铁路桥梁实现一跨越过长江,国内外均无类似的工程案例。

  与国外仅有的几座公铁两用悬索桥相比,五峰山长江大桥具有公路和铁路车道数更多、设计荷载更大、铁路运营速度更高等特点。

  采用全新的结构设计、理论分析和技术对策,解决大跨、多线铁路悬索桥面临的行车安全性和舒适性问题。为提高结构整体刚度,五峰山长江大桥悬索桥加劲梁上下层桥面均采用板桁结合的正交异性板整体钢桥面,是世界首次采用的板桁结合新型加劲梁结构。为提高铁路桥梁的耐久使用性能,五峰山长江大桥新型钢桁梁结构设计采用工厂焊接整体制造,将现场连接减到最少;铁路道砟桥面世界首次采用轧制不锈钢复合钢板,并研发了铁路桥面复合钢板焊接工艺及无损检测的整套技术及设备;为改善公路桥面正交异性桥面板受力及疲劳性能,研发了正交异性桥面板U肋与顶板之间全熔透焊接及检测新工艺。

  此外,五峰山长江大桥主缆直径达1.3m,是世界上主缆直径最大的悬索桥,全过程从严控制主缆钢丝制造和架设精度,研制新型设备对索夹所有螺栓实现同步紧固施工。五峰山长江大桥北岸锚碇采用大型沉井基础,沉井纵向长100.7m,横向宽72.1m,竖向高56m,面积超过一个标准足球场,是世界上最大面积的桥梁沉井基础。

  五峰山长江大桥静载试验火车加载(中铁大桥院集团供图)

  作为我国首座公铁两用悬索桥,也是世界首座高速铁路悬索桥,高速、重载列车运营对五峰山长江大桥整体刚度提出极高的要求,国内外均无同类工程实例可供参考借鉴。

  “为了提高结构整体刚度、确保列车运营安全性和舒适性,设计过程结合静力分析、风车桥耦合振动分析、轨道形位分析等,确定了悬索桥钢桁梁单跨悬吊、五跨连续结构体系方案,设计了板桁结合新型加劲梁结构,优选了纵向阻尼器、带预紧力的横向抗风支座,研制了1760mm的大位移量梁端伸缩装置及钢轨伸缩调节器,通过上述一系列措施最终实现了本桥通行高速铁路的目标。”全国工程勘察设计大师、中铁大桥院集团副总工程师徐恭义介绍。

  经过4天连续作业,五峰山长江大桥顺利通过静载试验。静载试验主要用于验证桥梁结构的承载能力,测试主要检测指标有活载下加劲梁应力、主缆及吊索拉力、加劲梁挠度、塔偏、支座反力及位移等。而与之相对的动载试验主要用于验证列车在桥梁上行驶的安全性和舒适性,主要检测指标有桥梁自振特性、桥梁动力响应、列车脱轨系数及舒适性指数等。

  为避免温度影响,静载试验均安排在夜间至凌晨时段进行。静载试验荷载效应通常在0.8-1.0之间,即需达到设计荷载效应的80%以上;试验加载约8200吨,就是按照上述原则确定的,结构响应值小于理论响应值即为安全。简单做个比较,下游已通车多年的泰州长江公路大桥,主跨2x1080m,双向6车道高速公路,其静载试验加载重量约2160吨,仅为五峰山长江大桥1/5的加载量。此外,为满足高速列车运行需要,对其动载试验也提出了极高要求。

  五峰山长江大桥是新建连云港至镇江铁路跨越长江的关键工程,大桥建成通车后,可提高江苏省中北部地区铁路运输能力和质量,适应沿线城际运输需求,完善地区综合运输体系;加快苏北、苏中与苏南区域互动协调发展,促进沿线经济社会发展和推进沿线城镇建设进程。五峰山长江大桥在高速铁路悬索桥技术史上开辟崭新的一页,相关技术实践经验将引领和促进国际悬索桥行业的技术发展。(中央纪委国家监委网站 王小宁)


责任编辑:杨文博

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