《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第二部分橋梁《準(zhǔn)朔鐵路黃河上承式鋼管拱特大橋施工技術(shù)研究》?

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 中鐵六局集團(tuán)有限公司、 中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司、 中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司、 福州大學(xué)

主要完成人: 蘇偉、 王振、 王釗祜、 王鋒、宋順忱、 王建軍、 左家強(qiáng)、 周岳武、 任亞杰、 姚予東

項(xiàng)目簡介

　　(一)項(xiàng)目背景

　　世界上最早修建的鋼管混凝土拱橋在蘇聯(lián)地區(qū),分析認(rèn)為與鋼拱橋相比,鋼管混凝土拱橋可節(jié)約鋼材52%,降低造價(jià)20%。然而,蘇聯(lián)最早兩座橋的施工方法是在現(xiàn)場將鋼管拱架分段預(yù)澆混凝土以后,在滿堂支架上拼裝成橋,因而鋼管混凝土在施工安裝方面的優(yōu)越性能并未得到體現(xiàn)。這兩座橋中只有第二座才算是真正意義上的鋼管混凝土拱橋。

　　在我國,20世紀(jì)60年代南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院在山西省中條山銅礦尾礦輸送線的27m跨桁架橋中,應(yīng)用了鋼管混凝土材料,其桁架壓桿為外徑140mm的鋼管混凝土,這是我國在橋梁上部結(jié)構(gòu)中首次應(yīng)用鋼管混凝土材料。目前我國已修建了大量鋼管(箱)混凝土拱橋,其中重慶菜園壩公路大橋跨度達(dá)420m(中承式鋼箱拱),貴州水柏鐵路北盤江大橋跨度236米(上承式鋼管拱)。

　　準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋主橋?yàn)榭缍?60m上承式鋼管混凝土提籃拱橋,橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大,對其開展大跨度大噸位纜索吊裝系統(tǒng)、大直徑厚管壁鋼管拱加工工藝及安裝精度控制、鋼管拱施工過程監(jiān)測及變形控制等關(guān)鍵技術(shù)研究,不僅可以形成一種安全經(jīng)濟(jì)的大跨度鐵路鋼管拱橋的施工技術(shù)方案,確保該橋安全可靠的由圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),還可以形成一套施工研究成果指導(dǎo)類似橋梁施工。

　　(二)技術(shù)概況

　　準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋全長655郾53m,造價(jià)2郾49億元。全橋孔跨布置形式為(2-24+3-32)m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁+1-360m上承式鋼管混凝土拱+(2-32+2-24)m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁,主橋?yàn)?-360m上承式鋼管混凝土拱,一跨跨越黃河,是目前已建成的鐵路同類型結(jié)構(gòu)最大跨度的橋梁。

　　(三)適用范圍

　　適用于公路、鐵路等上承式鋼管混凝土提籃拱橋的建造施工。

　　(四)獲獎(jiǎng)情況

　　(1)山西省建筑工程汾水杯獎(jiǎng);

　　(2)山西省第十五屆太行杯土木建筑工程大獎(jiǎng);

　　(3)全國優(yōu)秀焊接工程一等獎(jiǎng);

　　(4)山西省優(yōu)良工程;

　　(5)中國鐵路工程總公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng);

　　(6)“海河杯冶天津市優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)市政公用工程-道路與橋梁工程一等獎(jiǎng);

　　(7)中鐵六局集團(tuán)有限公司科技進(jìn)步特等獎(jiǎng);

　　(8)省級工法14項(xiàng),發(fā)明專利6項(xiàng),實(shí)用新型專利7項(xiàng)。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　1.首次研制了大摻量級配鋼纖維頂升混凝土及其制備方法研制了高摻量、高工作性能、力學(xué)性能、耐久性能的級配鋼纖維混凝土,提出級配鋼纖維頂升混凝土及其制備方法,滿足了鋼纖維混凝土的技術(shù)指標(biāo)及泵送頂升要求,為國內(nèi)后續(xù)鋼纖維頂升混凝土的設(shè)計(jì)、施工開了先河。

　　2.創(chuàng)新研制了大噸位大跨度纜索起重機(jī)纜索起重機(jī)起重能力320噸,額定凈吊重280噸,跨度479.7m,實(shí)現(xiàn)了同一座橋采用支架法、單榀吊裝法、雙榀吊裝法三種方法完成鋼管拱懸臂拼裝;并采用纜索吊完成拱上結(jié)構(gòu)的架設(shè)。

　　3.創(chuàng)新提出了“預(yù)制、安裝、濕接冶的方法施工拱上結(jié)構(gòu)充分利用現(xiàn)場鋼管拱預(yù)拼場地和大型纜索起重機(jī)的有利條件,成功解決了高空臨河拱橋拱上結(jié)構(gòu)施工難題。

　　4.創(chuàng)新了大直徑、大壁厚拱管的制造工藝采用國內(nèi)最先進(jìn)的具有自預(yù)壓功能的三輥軸卷板機(jī)和先進(jìn)的焊接工藝,加工制造了直徑1.5m、壁厚35mm的鋼管拱弦管,高精度加工制造、安裝了大跨度提籃拱活動(dòng)鉸支座,保證了架設(shè)過程中龐大的提籃型鋼管拱的轉(zhuǎn)動(dòng),形成了一整套鐵路鋼管拱工藝文件。

　　5.研發(fā)了懸臂拼裝的鐵路大跨度鋼管拱合龍技術(shù)首次應(yīng)用椎594花籃螺栓完成鋼管拱瞬時(shí)高精度合龍,滿足了拱肋7.5益下合龍內(nèi)力的需求,確保了主拱肋的整體線型。

同類項(xiàng)目比較

同類項(xiàng)目比較見表 1。

應(yīng)用案例

　　由中鐵六局集團(tuán)有限公司承建施工的準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋已成功投入運(yùn)營。依托該工程施工,對準(zhǔn)朔鐵路黃河上承式鋼管拱特大橋施工技術(shù)研究,成功解決了“大噸位大跨度纜索起重機(jī)的設(shè)計(jì)冶“大直徑、大壁厚拱管的制造與安裝冶“大摻量級配鋼纖維頂升混凝土及其制備方法冶“上承式拱橋拱上結(jié)構(gòu)施工冶等方面諸多難題,保證了準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋工程安全順利完成。該項(xiàng)成套技術(shù)的各項(xiàng)成果已成功推廣應(yīng)用于準(zhǔn)朔鐵路黃河上承式鋼管拱特大橋、太興鐵路柳林河1號大橋等工程建設(shè)中,均取得了滿意的效果,發(fā)揮了積極的作用,得到了各級領(lǐng)導(dǎo)及群眾的高度好評。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　本項(xiàng)目的成功實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了投資方和施工方雙贏,既降低了施工成本,又實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量的控制,工程質(zhì)量得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的高度認(rèn)同,中央電視臺(tái)等多家主流媒體都進(jìn)行了報(bào)道,《新聞聯(lián)播》進(jìn)行過相關(guān)報(bào)道,當(dāng)?shù)卣呀?jīng)將該黃河橋列為旅游景點(diǎn),社會(huì)效益顯著。

　　同時(shí)該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益顯著,合計(jì)節(jié)約費(fèi)用6416.75萬元。其中鋼管拱吊裝采用單雙榀結(jié)合的吊裝方法;鋼管拱轉(zhuǎn)鉸結(jié)構(gòu)的制造,采用對轉(zhuǎn)鉸進(jìn)行分段;鋼管拱扣掛系統(tǒng)利用地形扣索錨碇采用巖錨形式;鐵路大跨度鋼管拱橋合龍施工;級配鋼纖維頂升混凝土及其制備方法;上承式拱橋拱上仔型鋼架施工;上承式拱橋拱上墩K撐施工;分別節(jié)約費(fèi)用1500萬元、40萬元、470萬元、50.9萬元、423.88萬元、63.04萬元、3868.93萬元。