5月27日,世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋——溫州甌江北口大橋建成通車。天青色的鋼桁梁狀如巨龍,飛躍天塹。
大橋上部結構由110榀鋼桁梁構成,總長2087米,總重量約8萬噸,單節段最大吊重1050噸。項目團隊研發建造出世界最大吊重能力的千噸級纜載吊機專門應對針對大重量鋼桁梁吊裝。
針對多塔連跨復雜環境,項目團隊從2020年10月開始,歷時半年最終形成跨中纜梁相交區采用“千噸級纜載吊機+分體式纜載吊機”接力提升等10多種工藝。“其中最復雜的要屬纜梁相交區。”項目總工郝聶冰說,在國內懸索橋中主纜大多高于橋面,但這里南北兩個跨中300米區域主纜位于橋面以下。由于臨近機場,主塔高度受限,又要滿足3萬噸級貨輪通航,結合大橋矢跨比、受力合理性等多種因素,便產生了纜梁相交區。
千噸級纜載吊機的千斤頂、行走機構分別騎跨在兩根主纜上,中間通過鋼桁架連接,鋼桁梁無法提升到超越鋼桁架的高度,自然無法提升到主纜以上。這就要將鋼梁提升到一定高度后,再安裝分體式纜載吊機對鋼梁進行接力,進而將鋼梁提升到設計位置。
你方唱罷我登場
2021年7月6日,在大橋南塔與中塔、中塔與北塔間兩個跨中位置的纜梁相交區,兩艘運梁船已拋錨就位。主纜上的4臺千噸級纜載吊機隨時待命。
“梁體提升將于8:40時準時開始!注意觀測!”四標項目負責人蔣建發出指令。“收到!纜載吊機指揮員請注意,液壓泵站分5級加載,單個千斤頂每次加載50噸。”項目生產副經理張平回應道。
隨著吊機油缸啟動,每加載一級張平都會爬到梁上觀察。待加載到200噸時,吊機開始受力,張平帶領工人再次檢查甲板,排除所有障礙物。吊機加載到1000噸時,船上鋼梁開始脫空。45分鐘后,一千多噸的鋼桁梁在吊機牽引下超越船頭。大伙心情非常激動:終于穩了!
下一步,張平轉乘交通船迅速趕往南塔,結合測量觀測的鋼桁梁上下游高差變化,及時通知設備操作人員微調千斤頂。歷經4個半小時持續吊裝,鋼桁梁提升至距離江面約50米高位置。
“千噸級纜載吊機的使命告一段落,但還要持續受力提著鋼梁,下一步就該分體式纜載吊上場了!這期間還有更關鍵的軟吊帶安裝。”張平說,“軟吊帶是承載工具,上方與主纜永久吊索連接,下方與鋼桁梁吊耳連接。”
上下游共6根軟吊帶,單根長30米。要把軟吊帶掛到永久吊索上并不容易,要工人沿著吊桿下去高空安裝。張平他們提前加工一套高空雙爬梯,在兩個爬梯間搭設踏板,防止工人踩空,并準備雙保險安全帶和專用防墜器。最終,歷經2天半軟吊帶掛設完成。
當千噸級纜載吊機完成卸載并移開,分體式纜載吊機和托梁安裝也擺上日程。正所謂“你方唱罷我登場”。
“托梁要順橋向安裝,這就要求船舶橫在江中擺放,那么就會受到更強的水流沖擊,姿態難以穩定。”張平回憶,我們通過多種拋錨方式對比,添加了輔助船才穩住運輸船。
7月13日,隨著分體式纜載吊機將鋼桁梁再提升15米,鋼桁梁超越主纜達到設計位置,首節鋼桁梁成功吊裝。隨后,溫州遭遇臺風侵襲,大橋停工近20天,而8月初揚州地區疫情反彈導致鋼桁梁無法運輸。期間項目部則結合首次吊裝經驗得失,為后續提升效率精心籌劃。經過大干快上,10月15日,纜梁相交區32榀鋼桁梁全部吊裝完成,全橋最難的吊裝環節被攻克。
“窗口剛接法”串珠成線
“窗口期來臨,請做好第17至18號節段鋼桁梁剛接準備,10月23日正式啟動剛接……”2021年10月20日,項目部收到來自大橋線形監控單位的提示信息。
所謂“剛接”,就是將相鄰兩榀鋼桁梁通過高強螺栓和焊接的形式緊固連接,從而真正形成整體。
“為確保在臺風區鋼桁梁吊裝后的穩定性,前期鋼桁梁吊裝時每兩榀梁之間都要臨時‘鉸接’,就是焊接一套活動裝置通過銷軸將兩者相連,鉸接裝置保留了調位空間,待大橋合龍后將會割除。”技術人員高鴻介紹說,“鉸接”是“剛接”的基礎。
全橋鋼桁梁在合龍前,受重力作用會有多種形態變化。起初是向下垂墜的‘凹型’,隨著后續梁段增加,結合調位和剛接逐漸趨于平坦,最后將變成微微上拱的設計狀態。這其中“剛接”是關鍵。
傳統鋼桁梁懸索橋,是在全部梁段吊裝后才能進行梁段剛接,且根據線形要求模擬壓重,以確保鋼桁梁成橋線形和內力,需耗費大量時間和人力、物力。
若按傳統方法,大橋將面臨更大的調位難度和工期壓力。項目部提出“窗口剛接法”,即一邊吊梁一邊固接梁段,確保鋼桁梁吊裝和剛接同步進行。“但從哪個位置開始接是有講究的,我們聯合監控單位全面監測大橋受力狀況,結合溫度等多種因素確定剛接窗口期。”郝聶冰說。
全橋鋼桁梁共約47.3萬套高強螺栓,每個螺栓孔都要精準對位。“之所以選擇10月23日開啟剛接,是因為通過計算分析認為在17-18號墩之間開始剛接,最有利于精確調位和栓接,花費人力物力也最小。”從第一次開啟剛接到施工全程,項目部精確選擇后續剛接“窗口期”,避免了一邊吊一邊等的情況。
2021年12月30日,大橋成功合龍,所有鋼桁梁像串珠一樣形成整體。通過“窗口剛接法”相比傳統方法節省工期近1個月。(杜才良)