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北路集团:科技赋能助力新桥型突破更大跨径

更新时间:2022-09-12 03:11:23 作者:乐鱼平台官网首页 来源:乐鱼在线登录网页版

  项目名片:飞龙大桥位于广西壮族自治区南宁市横州市平马镇与新福镇交界处的飞龙村附近,由北至南跨越郁江,全桥长940米,是210省道横县平马至灵山沙坪公路的控制性工程,总投资超1.9亿元。

  近日,广西北部湾投资集团直属企业广 西北路建设投资集团有限公司(简称北 路集团)投资建设的飞龙大桥 6#主墩浇 筑完成,标志着“世界第一跨径波形钢腹板预 应力混凝土连续刚构桥”下部结构施工取得 新突破。

  作为公路桥梁建设趋于轻型化、双碳背景 下的新型组合结构桥梁,飞龙大桥的建造工艺 处于国内领先水平。大桥采用波形钢腹板替 代传统连续刚构桥的混凝土腹板,引入体外预 应力体系,减轻了桥梁结构重量,是解决传统 预应力混凝土连续刚构桥梁端腹板开裂和跨 中下挠两大病害的最优方案,在我国 100 米— 300 米跨径桥梁领域内极具发展前景。

  大桥主桥跨径布置为(100+2×185+100) 米,为四跨波形钢腹板预应力混凝土连续刚构 桥,主跨达 185 米,已超过主跨 179 米的日本新 名神高速公路安威川大桥,成为同类型波形钢 腹板组合连续刚构桥史上新的里程碑。

  为助推波形钢腹板组合连续刚构桥向更 大跨径发展,北路集团集中人力物力财力 攻坚克难,以科技创新为重要抓手,搭建“产学 研用”平台,全面剖析飞龙大桥建造的重难点, 并针对该桥的结构性能,进行了大量的科技研 发工作,为该类桥梁在更大跨径方向全面替代 传统连续刚构桥积累了丰富详实的理论和实 践经验。

  创新发明新型钢腹板。现行规范中规定 的波形钢腹板的型号主要有 1000 型、1200 型 和 1600 型 3 种。国内跨径超过 80 米的波形钢 腹板组合梁桥均采用 1600 型波形钢腹板。飞 龙大桥主跨跨径达 185 米,根部最大腹板有效 高度为 8.25 米。针对大跨径波形钢腹板桥梁 端部钢腹板稳定性的需求,北路集团研发 了 1800 型波形钢腹板,抗剪模型试验及数值 分析结果表明,与 1600 型波形钢腹板相比,当 支点梁高大于 6 米,板厚大于 24 毫米时,研发 的新型 1800 型钢腹板更能发挥钢腹板整体屈 曲强度控制优势,能够提高大跨径桥支点区段 波形钢腹板的整体剪切屈曲稳定性。

  创新发明钢腹板防屈曲构造。在大跨径 波形钢腹板组合梁桥中,为避免腹板发生整体 屈曲破坏,缓和腹板与横梁之间刚度突变,在 设计中对于大于 5 米高的波形钢腹板均需设 置内衬混凝土。但过长的内衬混凝土增加了 桥梁自重,限制了波形钢腹板纵向伸缩变形, 降低了预应力施加效率。飞龙大桥创新发明 焊接横竖向加劲肋的组合腹板结构,从跨中向 桥梁根部腹板依次设置波形钢腹板、加劲肋波 形钢腹板、内衬混凝土组合腹板 3 种构造。试 验表明,刚度足够的横向加劲肋将腹板沿高度 方向分割成若干独立板面,从而降低整块腹板 有效计算高度;竖向加劲肋增加了截面的抗弯 惯性矩,从而提高腹板面外刚度,二者均可提 高腹板的整体屈曲临界应力;同时加劲肋波形 钢腹板作为纯钢腹板与内衬混凝土组合腹板 之间的过渡,有效减少了内衬混凝土设置长 度。飞龙大桥内衬混凝土段长 11.25 米,加劲 肋段长 21.6 米,较传统设计内衬长度减小了约 61.4%,主梁混凝土自重减小 4.61%。

  创新采用钢腹板与底板外包型结合部构 造。传统的波形钢腹板与混凝土底板的连接 方式为翼缘型和嵌入型。翼缘型结合部的钢 翼缘板下的混凝土逆向浇筑,混凝土的密实性 难以保证,且连接件处于倒立状态,抗剪性能 降低。嵌入型结合部的腹板与混凝土底板结 合面易产生分离,出现构造裂缝,钢混结合面 一般需采取防水处理等措施,耐久性差。飞龙 大桥波形钢腹板与混凝土底板采用外包型结 合部,下翼缘钢板和波形钢腹板紧贴底板外侧 表面包裹住混凝土底板,同时在腹板和下翼缘 钢板上布置连接件。外包结合部钢混界面位 于箱梁内部,无需担心界面渗水等耐久性问 题;结合部位置混凝土自上而下浇筑,浇筑质 量易得到保证,有效提高连接件的抗剪性能; 底板混凝土可采用先搭设预制底板,再现浇混 凝土的方式,达到无模板施工底板;在使用钢 腹板作施工承重构件时,有效受力梁高增加, 可提供更大的抗弯承载力。

  创新采用环保耐候钢材料。飞龙大桥桥 址区位于一级水源保护区的西津水库,环保要 求严格,大桥创新规模应用 Q420qD 耐候钢型 波形钢腹板,建设时无需涂装防锈漆,避免了 环境污染;耐候钢材料在干燥与潮湿的环境交 替变化中,其表面能够形成由铜、铬、磷等元素 浓缩后形成致密且连续的安定锈层,从而阻止 内部钢材的进一步锈蚀,养护时只需定期评估 大桥外观,在降低大量反复刷漆带来环境污染 风险的同时,可有效减少波形钢腹板的养护费 用,进一步降低桥梁全寿命周期建设成本。 为进一步提升大桥悬臂施工效率,北 路集团还主导多单位合作的科研团队研发了 智能回转吊机、翼板模板结构、横向液压式支 撑装置,形成了基于智能回转吊机的异步悬臂 浇筑施工技术,进一步节省了人工,精简了工 序,缩短了工期,有效推动该类桥型施工朝设 备轻型化发展。 依托飞龙大桥,北路集团在波形钢腹 板组合梁桥科技创新领域不断取得新突破。 2021 年,飞龙大桥被评为“广西交通运输科技 示范工程”,为助推广西新型桥梁结构发展注 入了活力。截至目前,飞龙大桥科技创新工作 累计获 9 项省部级、厅级科技项目经费支持, 在编标准 4 部,发表 SCI 论文 8 篇、中文核心 1 篇,授权发明专利 8 项、实用新型专利 4 项、软 件著作权 1 项。 “飞龙大桥结构较新颖、科研价值较高、绿 色效益较为显著,为我国建桥史增添一枚新名 片。未来,北路集团将继续深耕组合桥梁 应用领域,努力将飞龙大桥打造成我国乃至世 界大跨径波形钢腹板桥梁建设和绿色科技示 范项目样板。”北路集团党委书记、董事长 张云如是说。

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