8月21日10时18分,随着乌鲁木齐铁路局兰新第二双线(新疆段)乌鲁木齐铁路枢纽建设指挥部指挥长郑勇一声令下,跨乌奎高速公路的转体大桥开始转身。数十根直径1.5米的钻孔桩深入地下,牢牢地抓住地基,地面上的承台中间有一个大转盘,通过千斤顶的作用,钢绞线和大转盘一起发力,托着重3500吨的桥板缓慢旋转,现场所有人员屏息仰望。大桥以每分钟约0.02度的速度逆时针匀速旋转,5度、15度、25度……11时18分大桥转体45度,12时18分大桥顺利逆时针旋转90度,与之前已转好的另一座转体桥精准对接,全场欢呼雀跃。



据中铁二十一局副局长兼跨连霍高速公路大型转体大桥施工指挥部指挥长庄纪栋介绍,跨乌奎高速公路转体桥属于双桥转体,主桥梁在平行于高速公路两侧采用支架现浇施工,现浇完成后形成两个长59米的T形构架,然后转体90度合龙。两座转体桥的标号分别为32号和33号,跨度为61米。
庄纪栋说:“大桥转体的原理就像推磨盘,在桥墩上装个转盘,利用千斤顶推着桥转。而这种桥梁转体施工的好处是,避免传统施工方式需要对高速公路实施封闭及限行措施的弊端,既节省时间,又不影响交通,还加快施工进度。施工期间也不用封闭道路,只在两座转体桥合龙时,对过往车辆暂时限行两个小时。”
兰新铁路第二双线东起甘肃兰州,西至新疆乌鲁木齐,全长1776公里,是新疆首条高速铁路,预计2014年底建成通车。
据了解,桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作(浇注或拼接)成形后,通过转体就位的一种施工方法。随着我国交通设施的立体化发展,公路、铁路桥的转体施工在国内并不少见,在新疆尚属首次。
揭秘 :桥梁转体有玄机
其实很简单,原理就像推石磨。关键在于转体体系,其中包括球铰、撑脚、滑道、反力架、牵引索等。
庄纪栋说:“转动牵引力动力在于在两个桥墩底下各放置一个500吨的千斤顶,两个千斤顶同时进行张拉,形成力偶,然后牵拉桥体进行转动。”
旋转的秘密在于一个被称作转体球铰的大型传动件。球铰分上下两部分,其中下球铰直径2.3米,成凹形球缺状。
根据中铁二十一局提供的跨乌奎高速公路连续梁转体桥施工动画效果片演示,下球铰安装在下转盘上,被固定于大桥承台的中心位置,相当于石磨的底座;上球铰固定在上转盘上,相当于磨身;插在上下球铰中心的定位转轴相当于石磨的中心轴。转体时,千斤顶拉动牵引索带动上转盘,上球铰则沿球铰中心轴在下球铰上转动。另外,还要在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装润滑剂,不但能降低摩擦系数,而且还能承载巨大重量,起到“四两拨千斤”的作用。
方向相反的牵引力作用点在上转盘直径上,相对转盘中心形成水平方向的力偶矩,对桥体不会产生倾覆力矩,因而桥体只会水平旋转,不会平移。另外,为了保证桥梁在空中完成转体时保持平衡,转盘之间还放了8个撑脚。8个撑脚均匀地安装于转盘之间,桥梁在转动发生倾斜时,撑脚可以保证其平衡。
庄纪栋解释说,新疆气候干燥,昼夜温差大,容易造成桥梁阴面和阳面混凝土表面张力不一样。如果张力不一样,在转动过程中就容易失去平衡,容易出现安全问题。根据昼夜温差计算对张力的影响,最后将转速设为每分钟不超过0.02度,以便在桥梁转动过程中保持平衡。
该桥的转体时间计划为120分钟,从目前来看,转体非常顺利。但转体后桥梁并未完工,还有个长2米的中跨合龙段需要施工。为了减少施工对高速公路的影响,采取在桥下焊接完成长1.4米的中间合龙段钢箱外壳后,再用吊车吊装到合龙位置,焊接到桥上,最后浇筑水泥。
转体桥一般选择在跨越险滩、峡谷、铁路时建造。连霍高速乌奎段每天车流量达到8万辆,由于施工工期长,为了不影响交通,于是选择建转体桥。兰新铁路第二双线乌鲁木齐枢纽工程工期为36个月,由于新疆自然气候环境特殊,每年有效工期只有7个月左右。如果直接搭建施工需要6个月,现在采取转体施工只需4个月。采用转体法施工既可以保证高速公路的行车安全,又可加快施工进度。




