武汉沌口长江大桥:中交集团承建的最能“扛重”的长江大桥

发布时间:2021-09-15 分享:
        2017年12月28日,中交投资、二航局、二公院以BOT+EPC模式建设运营的当时长江上最宽大桥——武汉沌口长江大桥正式通车。

        沌口长江大桥是武汉市第九座长江大桥,位于白沙洲长江大桥和军山长江大桥之间,起点接武汉四环线西段,终点接四环线南段,全长约8.6公里。大桥桥型为五跨一联双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥全长1510米,宽46米,主跨长760米,采用双向八车道标准建设,设计时速100公里,是当时长江上最宽大桥。

        沌口长江大桥以货运车辆为主,其荷载能力要比普通高速公路高出30%,是武汉当时已有桥梁中最能“扛重”的一座。“宽幅大跨、重载交通”的特点对桥梁的耐久性和抗压防裂能力都是考验。

        “钢箱梁疲劳开裂”是世界范围内广泛面对的难题,沌口长江大桥“重载交通”的特征进一步增加了“钢箱梁抗疲劳”设计难度。经过建设团队的不断努力,创新性地提出了“U肋与面板双面焊技术”。U肋是钢箱梁桥面板下焊接的一种U形钢筋,它可以增强桥梁抗扭、抗压等关键性能。大桥每块钢板长12米,钢板下需纵铺6根U肋,每根U肋长12米,密闭凹槽仅28厘米高、30厘米宽,人无法钻入焊接,因此一般采用外焊工艺。但如此一来,焊缝根部未熔透部位反复受到通行车辆重压便容易疲劳开裂,导致钢桥焊缝往往经过15年左右就需大修。如果采用双面焊接,可有效提升U肋焊缝熔透率,使焊缝疲劳应力幅明显降低,大幅延长钢桥焊缝寿命。

        U肋内焊是世界性难题。为此,建设团队与当地技术公司联手攻关,最终研发出比拳头略大的机器人,让其钻入U肋焊接,成功解决了U肋内焊问题。数据显示,仅采用外焊,在120兆帕至160兆帕的压强下,U肋焊缝承受470万次重压后,便可见裂纹,但加用内焊后,在120兆帕至220兆帕压强下,承受900万次重压,仍无裂纹,大大提高了钢板抗疲劳性能。

        为了提升桥梁抗震性能,项目团队进一步优化粘滞阻尼器,创新采用大吨位“弹性+阻尼”复合式新型阻尼器,通过在阻尼器里增设刚度大、缓冲吸振能力强的碟形弹簧,发挥叠加减震效应。复合减震阻尼器重达16.8吨,对弹簧刚度也有更高要求,许多厂家受设备制约,无法达到相应生产能力与测试水平。在对国内外厂家进行多番比选后,项目最终锁定上海的一家研究所,完成了技术设计向产品制造的转化。新型阻尼器不仅能保证抗震安全,同时还大幅提高了全桥安全系数,解决了伸缩缝、支座易磨损的问题。

        为保证大桥安全运营,建设团队从系统的组成角度出发,深入探索桥梁施工监控系统和健康监测系统在硬件、软件、传输方式和数据处理等方面的共性特征,开发出“沌口长江公路大桥全寿命安全监控系统”。通过全天24小时无线传输的方式将桥梁的结构状态信息采集到本地服务器进行分析,构建了基于云数据的智能监测平台,在桥梁全寿命的早期关注结构易损件,在中后期关注结构整体性能,更准确地把握桥梁结构状态,更科学地指导桥梁养护维修,从而显著提高桥梁结构运营质量,既实现了施工过程与运营维护的无缝对接,节约系统运营成本,也使桥梁安全监控更具针对性与精准度。

        沌口长江大桥的通车,极大缓解了武汉白沙洲长江大桥、军山长江大桥的通行压力,拓展城市发展空间,推进“两圈一带”建设,促进沿线经济社会协调发展。作为世界上首次应用U肋内焊技术的工程,沌口大桥不仅有力推动了我国桥梁技术进步,也增强了中国企业在国际建桥领域的核心竞争力。(中交投资、二航局供稿)
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