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406米高空上 原来世界第二高桥是这样造出来的

来源:国资小新 | 2016-01-18 09:10
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“这是世界第二高桥,406米深、2171米长。”过去两年多,中国交通建设股份有限公司第二工程局的工程师张明和同事们扎在贵州绵延起伏的大山里,攻克着深谷中的一个又一个“世界之最”的技术难题。

“这是世界第二高桥,406米深、2171米长。”最近半个月,张明闪时常站在山腰上,指着身后的贵瓮高速公路清水河大桥,不紧不慢地重复这句话。总工程师张明闪心里清楚,这座大桥承载着西部省份贵州县县通高速公路的希望。

 

2015年1231日,清水河大桥正式通车,贵州也成为西部地区第一个县县通高速公路的省份。“有了桥,通了路,这里的老百姓会方便点。”张明闪平淡地说。

 

其实,张明闪的心里并不平静,技术团队全部由8090后组成,普通工人峰值超过2000人,约900天的奋战。热火朝天的画面时常“闪”现其眼前。

 

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>> 一个个不可能变成可能

 

2005年从东北大学土木工程系毕业到现在,1980年出生的张明闪没有想到,世界第二高桥的“超级工程”会成为自己肩头的重任。他清楚地记得,自己第一次踏上贵州山区的土地是2012128日,任务是为大桥建设选址。

 

行驶3个多小时的盘山公路,汽车在山路上左摇右晃,从不晕车的自己和同事都吐了。实地勘查后,他发现,长期在沿海地区修桥积累的经验“不灵”了。以前沿海修建悬索桥时,梁段可以通过船只直接运送到大桥的正下方,然后用起重机垂直起吊,将梁段一一吊起,再拼接组装。

 

而在清水河大桥选址中,工程师们发现根本找不到让大型起吊设备进入施工现场的通道,即使机械从天而降,喀斯特地貌的特殊构造也无法承受大型起吊设备带来的巨大压力,与此同时,清水河河道狭窄,大型运输船只根本无法进来。

 

一个又一个的“不可能”摆在面前,这道406米深、2171米长的世界难题到底该怎么攻克?

 

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一位国外的网友在网上留言调侃说,如果在他们国家,很可能先讨论10年,再花5年的时间规划,最后花5年建造,最终花费可能是预估的4倍。

 

张明闪知道,自己和工程一刻都等不起。

 

他和技术员们没日没夜地画着草图,再进行演算,反复论证后,团队决定用悬索桥的形式,打开这道难题的突破口,技术团队给这个设想取了个学术味很浓的名字——世界上最大的单跨板桁结合加劲梁悬索桥。

 

回到具体的技术操作中,过去是先吊装桥面钢板和下层桁架,再拼装焊接,这次能不能将顺序倒过来?“在地面将上层桥面钢板和下层支撑桁架梁焊接起来,然后一段一段地在高空中拼成一座整桥。”张明闪说,团队设想出的这个办法类似“拼图”,可以最大程度地提高材料运输、使用效率。

 

但此前,世界桥梁建筑史上并没有过这样建设的先例。“先试试吧。”清水河大桥设计室负责人艾磊轻描淡写的一句话背后,是整个团队没日没夜地实验、计算。

 

焊接时,怎么防止桥面钢板和下层桁架变形?

 

用什么焊接方法最好?

 

焊点分布在什么部位最合适?

 

一段段板桁结合体吊在空中怎么保证拼接整齐?

 

万一错位变形了怎么办?

 

一串串问题摆在技术团队面前,很多技术员的梦中都充斥着重达180吨的板桁结合体,这些结合体的耐受性直接决定了桥梁的质量,按照技术要求,这座桥梁必须确保至少使用10年不大修。

 

实验、计算几个月后,张明闪心里有了底,他开始从沿海往大山里调运建材。“为了让货运司机把这些大家伙运过来,我成了一个‘大忽悠’。”张明闪说,桥梁主缆一共两根,每根重5000多吨,长1900多米。每根主缆由179根基准索组成,每根基准索又由91根钢丝组成,每根基准索重30吨。由于工地山路崎岖,每一个货车司机都是骂骂咧咧回去,临走前都会因为山路难行撂下这样一句话:“再也不来了。”

 

两个月里,张明闪和同事们变着法儿的一个个哄着货车司机。只有一个司机勉强跑了两个来回,总共拉366趟货到最后换了365个司机。

 

当第一段板桁结合体在空中和第二段稳稳合上时,张明闪感觉不可能已经变成了可能。他和技术员们吃住都在清水河大桥的项目部。有人问他工作时间,他略带幽默地回答:“365天减7天,那7天是回家过年。”

 

>> 国内首创千米级缆索吊

 

如果说,大胆的板桁结合设计是清水河大桥在科技创新上最大的亮点,那么,国内首次尝试在同类型桥梁中使用超千米、大吨位缆索吊设备,则是最好的辅助。这样的缆索吊运在国内山区也属首次应用。

 

板桁结合体和缆索吊的关系是相互支撑、缺一不可,张明闪做过计算,最大能吊装200吨的缆索吊每天能吊装一个节段,清水河大桥总共75个节段,差不多3个月的时间就完成吊装,这比其他同类桥梁吊装节约三分之二的时间。

 

张明闪说,要实现这些想法,主缆内总重数千吨的179根基准索高度误差值不能超过两毫米,“让以吨计的材料误差以毫米计,精细程度可想而知”。

 

由于主缆的材质容易受到热胀冷缩的影响,白天温差大,不利于测量是否合格,测量工作必须晚上进行,同时还需要温度保持在一定的范围内。

 

在测量数据的那段时间里,张明闪每天早上起来的第一件事就是问测量队队长,数据测好了吗?得到的回答总是昨晚12点又下了点雨,“这意味着之前的测量数据又白费了”。

 

来贵州之前,张明闪专门上中国天气网查阅了贵州近几年的天气情况,资料显示,施工地超过三分之二的时间都在风雨中度过。尽管心理上早有准备,但测量缆绳的工作竟然足足花了一个月。

 

为了让缆绳在空中“各走各的路”,张明闪和他的团队还专门设计了一系列设备,在不断创新解决问题的过程中,清水河大桥的施工进展顺利,原计划在2016年年底完工的清水河大桥,工期整整提前了一年。

 

>> 80后90后团队拼出中国加速度

 

除了“世界第二高桥”的名头,清水河大桥头顶上的光环还有很多——全球最大的单跨板桁结合加劲梁悬索桥、亚洲第一山区钢桁梁悬索桥……

 

在清水河大桥通车典礼现场,展板上写着三大主要新技术:首次将板桁结合结构的钢桁梁形式应用到山区悬索桥领域,首次采用千米级大吨位缆索吊技术,填补了山区长距离大吨位吊装技术的空白。

 

许多在现场见证大桥通车的人根本看不懂这些特别专业的说法,只有张明闪和同事们心里清楚,每一项专业化的表述背后,都是8090后技术团队无数次的讨论、实验、计算,“每一个人的创造性,支撑起了整个大桥”。

 

今年28岁的清水河大桥工程设计室负责人艾磊感觉,眼前的大桥好像突然从图纸上搬到了青山绿水之间,过程中每一个难点的技术攻关都是自己成长的重要一步。

 

艾磊记忆深刻的是,由于缆索吊跨度超千米,如何保证重达180吨板珩结合梁在406米的高空中水平运输的速度,是摆在团队面前的一个大难题。艾磊和同事们仔细分析难点,发现施工规模和系统有效性是影响速度的关键因素,于是通过实验室里一次又一次实验,摸索出一套全新的方法。

 

在桥面的中央分隔带加设导流板,其作用如同飞机机翼,将风对桥的影响减到最少;将大桥的伸缩缝缩减到两个,相对于同等跨度200米一个伸缩缝的悬索桥来说,增强行车舒适度;在特殊地形环境下,采用人工牵拉的先导索,节约成本数十万元,节约工期一个月……来自这个8090后技术团队的创新实践,解开了这道406米深、2171米长的难题,也为今后山区大跨径悬索桥的建设提供了宝贵的经验。

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