8800吨的武汉常青路高架跨京广铁路客运线转体过程 记者陈卓 摄
长江网1月31日讯(长江日报记者韩玮 实习生游宇 通讯员肖畅 秦建刚 田立平 潘思名 徐云华 王虎 吴博博)1月31日凌晨3点04分,8800吨的武汉常青路高架跨京广铁路客运线转体桥历时87分钟顺时针转动81度,跨越汉口火车站西咽喉的京广、沪蓉、汉丹等9条铁路线,与两端桥梁实现精准对接,轴线偏差仅0.5毫米。这一全国首座极不平衡转体桥刷新了转体最不平衡、转体桥面最宽、跨越特等站铁路股道数量最多三项转体桥世界纪录。转体成功标志着常青高架主线全线结构贯通,预计4月实现通车。
转体桥由武汉地产集团、中建三局投资公司投资建设,中铁武汉勘察设计研究院设计、中铁十一局二公司施工。
此次转体施工位于武汉中心城区常青路主干道上,附近车流人流量极大,商铺住宅集中,且临近汉口火车站西咽喉道岔区,距离铁路接触网最近处仅2.5米,安全风险极大。为减少桥梁施工对既有铁路的干扰,保证铁路运行安全,建设者将高架跨铁路钢箱梁通过“先建后转”方式,先沿着铁路平行方向建设桥体,再按顺时针方向转体跨过铁路线。按照铁路部门给出的调度令,于31日凌晨1点31分至3点26分的“空窗点”转体。
“短屁股”+“超长臂”极不平衡，仅用32分钟就转了一半好似玩空中杂技
31日凌晨,长江日报记者现场直击转体过程。转体现场与汉口火车站近在咫尺,一开始,待转的钢箱梁与铁路线平行,垂直于两端的高架。凌晨1点,施工、技术、安全、测量、应急小组进入准备状态。1点37分,随着现场一声令下“转体正式开始,启动电机”,转体正式开始。梁体以每分钟1.25度的速度转动,眼看着距离附近的一栋住宅高楼越来越远,仅32分钟就转了40度,达到计划的一半。转动过程中,转体桥距离紧邻的建筑最近不足3米。
当凌晨2点49分已转动79度时,指挥长宣布“转体减速”,每分钟仅移动0.5度,转到80.5度后,进入点动模式,度数精确到小数点后三位,凌晨3点04分,正式宣布转体结束,顺时针转动了81度,与两端的高架桥梁对接呈直线,转体轴线偏差0.5毫米,现场响起一片掌声和欢呼声。
记者看到,转体的钢箱梁和支墩之间安装了转体球铰,以球铰为支点,两端的梁体长度相差非常大,可谓是“短屁股”与“超长臂”。中建三局汉江大道指挥部指挥长何龙虎介绍,转体段全长135.2米,短臂端长43.8米,靠近汉口站一侧的长臂端长91.4米,转体重量达8800吨(加上配重后),桥面总宽51米,离地16米。记者直击,顺时针转动81度后,长臂平稳跨过9条铁路线,整个过程看起来就像表演空中杂技一般轻松。
设计方中铁武汉院院长肖宇松介绍,此前国内实施过的转体桥大都是平衡状态下的转体,以中心转体球铰为支点,两端的梁体重量相差不大,短边可通过增加配重的方式解决,转动原理犹如“驴拉磨”:钢绞线缠绕着承台,承台中间设置类似转盘的球铰,通过千斤顶提供牵引力,在钢绞线牵拉下,和转盘一同发力,带动桥体旋转。
此次,因一栋房屋建筑紧邻汉口站西咽喉的铁路线及在建的常青高架,为避免拆迁,保证转动时的安全距离,导致两端桥长相差两倍多,两臂重量相差3600吨,形成极不对称、极不平衡状态。因此仅靠在短臂梁端配重难以解决转体平衡问题,必须另寻新路。
“逼”出来的科技创新“驴拉磨”有了“升级版”，课题组攻关一年模型试验30次
“现在这个首创是‘逼’出来的。”承建方中铁十一局常青路跨铁工程项目部总工程师郭昭赢对记者说,要在极不平衡状态下安全、精准转体,为此,设计、施工、工程设备企业及高校联合成立课题小组,从提出设想到试转成功用了一年。
肖宇松介绍,设计院提出,可在长臂端通过辅助支撑体系,短臂梁顶加配重共同作用,来保证转体的两端平衡。即在转体长臂双幅梁底,距离中心球铰23.6米处各设置一个前支腿,支腿将转体桥与滚轮小车连接,并在转体桥下方搭设了一个弧形轨道梁。由两台滚轮小车在电机驱动下沿轨道梁行驶,带动下方齿轮运转,通过齿轮齿条转动带动滚轮小车行走,转体桥随之转动。这两个支腿小车还与中心球铰构成三角形,由常规转体方式的一个支点变成三个支点,确保转体时保持平衡稳定,提高了安全系数。
承担施工的中铁十一局二公司也积极开展技术创新,创造了“齿条齿轮式”轨道梁。
为了验证这一首创,课题组按转体桥实际大小的1:5进行同比例缩小,制作实物模型,对施工方案通过模型反复验证和改进,前后试验了近30次,并于29日凌晨在实物上试转成功。“先顺时针转了几度,然后又转回来。”肖宇松表示,过去的转体桥都无法实现可逆转动,这次即便最后转过了,还可以倒转回来,为国内首创。
“这次的转体可以称得上‘驴拉磨’的‘升级版’。”郭昭赢表示,集成机械工程、电气及自动化控制、结构工程等多学科专业技术后,这一系统自动化程度高,提前将转体程序设定好,技术人员只需手持遥控器,就可控制小车行走,实现自动转体,且齿轮上都有刻度,可自动精准定位达毫米级,“以前的转体桥,还需人工测量,这次不需要,未来甚至可以实现无人化转体。”据悉,这一全国首创,已经申请国家发明专利。
此外,因转体桥为左右分幅设计,为将左右两幅桥面并在一起,中铁十一局还在桥面上建起一座钢塔,4根斜拉桥穿过塔顶,将两幅桥面拉住,形成一个整体,一起转动。
武汉首创为其他城市建筑密集区转体提供借鉴
武汉地产集团常青高架项目现场负责人透露,转体完成后,两边还留有3米合龙段,近日将焊接合龙并落架,实现结构贯通,常青高架主线全线预计在4月实现通车。
目前正在加紧建设的常青高架(三环线-青年路)工程,作为汉江大道的一部分,建成后将缓解常青路交通压力,为汉口火车站周边交通“松绑”,市民从汉口站出发经常青高架仅10分钟即可上三环。
武汉地产集团有关负责人透露,根据测算,这一首创的转动体系造价1000多万元,如果采用平衡转体,需对周边建筑房屋进行征拆,费用达2亿元,通过技术创新,避免拆迁,节省1个多亿。
设计负责人表示,该项新技术开拓了转体桥的思路,填补了转体施工技术空白,极大节省了城市中心狭窄区域转体桥的拆迁成本。今后,国内还会有很多城市面临在城市中心密集建筑群中的转体施工,不仅有普通房屋,还可能有重要的历史遗存和文物,需要在保留的前提下完成转体,武汉此次的首创无疑提供了经验和借鉴。
