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北京晚报:新首钢大桥7月主梁合龙
时间:2019-06-12
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新首钢大桥7月主梁合龙

来源:北京晚报  2019年06月11日

“兔子逼急了会造桥。”这句网络上的流行语,讲的是有“新世界七大奇迹之一”之称的港珠澳大桥。从2009年动工,到2018年竣工,整整9年的时间,一群死磕到底的大国工匠们,最终打造出了一座世界上最长的跨海大桥。

在北京的西五环外,也有一群“会造桥的兔子”,一支来自北京网投彩票城建的工匠队伍,正在建设着横跨永定河的新首钢大桥,也是全球首例双塔斜拉钢构组合体系桥。全桥长1350米、主桥长639米的新首钢大桥,算不上桥梁界的“大块头”,遇到的却都是奥数竞赛般的难题,就连工程院院士都被请来作为“外脑”为大桥出谋划策。

今年9月底,新首钢大桥即将贯通,又一座兼具力与美的建筑艺术品将呈现于世。本周,工人们正在高空小心翼翼地拆除钢支架,为3个月后的圆满收尾奋斗着。

如履薄冰

每声巨响都担心来自施工现场

“639米长的主桥,我们一干就是4年,真的是像绣花一样建桥。”说这话时,寇志强刚从一场方案论证会中“抽身”出来。离7月20日计划主梁合龙的日子越来越近,他必须要确认好其间的每一处细节,“这就好比一场‘一锤定音’的买卖,一丁点儿都错不得。”

寇志强的身份,是北京网投彩票城建道桥集团新首钢大桥项目的项目经理,是把控方向的“总舵手”和“大管家”。尽管已经同桥梁打了18年的交道,可在新首钢大桥的每一天,寇志强仍觉得如履薄冰,“总觉得睡不踏实,每天早上4点就自动醒来,这些白头发都是在项目上长出来的。”

最近,同样睡不踏实的还有安全总监李根深。为了给边跨横梁和斜拉索施工腾出作业面,5月16日起,新首钢大桥上开始进行钢支架的拆除。这些钢支架,是当初高矮塔施工时为了配合吊装而特别设计的操作平台,支架最高点有130米,相当于43层楼高。“高空作业,最担心的就是发生坠落。”

每天,只要没有会,李根深都会紧盯在施工现场。早上6点20分工人们还没上岗时,他就到了桥上,一直待到中午11点午休,一遍遍地确认大伙儿都用上了安全措施。“除了工地上常见的安全带外,我们还用上了防坠器,工人只要上桥就得在安全带上再系上它。”李根深指着一根长30米、如钓鱼线一般的绳子介绍,一旦发生意外下坠,防坠器就会自动锁死,拉着工人不往下坠落。“就像电影拍摄时吊的威亚,人从正面看不见它,但它却是生命的保护器。”

李根深笑着说,自从做了安全总监,他最听不得的就是巨响,哪怕是坐在办公室开会,只要听到远处传来“嘭”的一声,他都会不自主地紧张起来,然后立马起身去确认声音来自哪儿,“嘿嘿,有时候其实就是外面马路上的车响。”

和力之门

双斜钢塔斜拉桥创下北京最难

在桥上眺望永定河的美景,看“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。”这是新首钢大桥的设计愿景。

长安街是北京城的一条东西轴线,从西三环公主坟桥一路向西,跨过五环后,到达老首钢东门,长街也就走到了头。为了打通京西的交通,多年前,北京启动了长安街西延方案,而跨越永定河的高架桥新首钢大桥,就成为连接石景山和门头沟的枢纽。

根据设计方案,新首钢大桥为全钢结构倒“U”形双斜钢塔斜拉桥,主桥长639米,主跨跨径280米,斜钢塔高124.93米,桥面最宽处54.9米。由于两个倒“U”形钢塔分别向东﹑西两侧倾斜,从高空俯瞰,仿佛两个面对面席地而坐的拔河健儿,脚抵着脚,手拉着手,各自向后用力拉伸,故而在设计之初也被昵称为“和力之门”。

“这是全球首例双塔斜拉钢构组合体系桥,也将是北京地区跨径最大、高度最高、难度最大的跨河大桥。”寇志强向记者解释道,为了顺应永定河的河道走向,以尽量减少阻水率,新首钢大桥南北桥墩的排布是“错步”的,前后错出25.1米。也因此,“架”在桥墩上的两个钢塔采用的也是倾斜空间形式,特别是高塔,倾斜角度就达到57度。

同样呈现倾斜形式的还有桥上的拉索,112根斜拉索呈竖琴状布局,将梁和桥面的重量传递到斜塔上。

采访的当天,永定河仍在进行着生态补水工作,潺潺的流水从北向南穿桥而过,一条临时搭建的便道成为施工人员往返现场的通道。记者顺着便道“跨”过永定河,攀爬了约10层楼高的脚手架后,就来到正在施工的桥面上,只见白色的斜塔沿着两个方向伸向天际,流畅的线条极富张力。人如果站在高度较低的矮塔之下向另一边远眺,感觉就像是透过一个景框看向另一个景框,景框之外是美丽的城市景观。

高塔之下,仍残留一部分的便是正在拆除中的钢支架,大桥中心位置则是7月即将“牵手”合龙的地方。

扭身之难

620吨全国最重钢节段预制而成

“从低空仰望,两个钢塔似乎只是轻轻一扭,可你知道,正是这一扭,给施工带来好多难度。”回述当初的施工过程,寇志强连呼不易,处处是难题。

第一道难关,便是钢构件的加工。新首钢大桥的主桥用钢量达4.3万吨,超过了鸟巢的总用钢量,而其中约90%的钢构件都是通过预制加工的方式先在工厂加工好,然后运输到现场拼装。

“因为有倾斜,寻常软件已绘制不出单元板块的平面图。怎么办?我们引入了三维设计软件,先建出三维模型,再从三维模型拆解出一个个单元板块,把它放样成二维平面图,最后进行加工。”寇志强揭秘,为了验证加工工艺是否可行,在江苏扬州的加工厂,工作人员特意选取了接近塔顶合龙位置最弯扭的一个节段,从中取出1/4块体进行足尺试验后,通过逆向建模,去和原先的设计模型做拟合对比,检验偏差,“最弯扭的一段通过验收后,才进入大批量加工。”

单元板块到达现场后,还要在现场的加工厂进行二次加工。“为了吊装的需要,我们将高塔分为31个钢节段,矮塔分为21个钢节段,这52个钢节段都得通过二次加工,由单元板块组装而成。”寇志强告诉记者,52个钢节段中,有6个节段的重量都超过了500吨,最重的有620吨,绝对算得上是全国最重的钢节段。

“重量大之外,更关键的是,每个钢节段都是不规则的,如何保证节段和节段之间也能最完美的契合?”为此,项目部又想出了“2+1”的三段预拼法,每三个节段组成一个小组,验证与设计100%相符后,拉走小组中的第一个节段,再加入一个新节段重新组成一个小组,如此循环,确保52个节段均能满足高矮塔的线形要求。

71.5度倾斜

52个钢节段全部“一吊成功”

“像搭积木一样盖房子。”每每提到预制构件,人们最爱使用的形容词便是“搭积木”,以凸显其简便的优点。然而,在新首钢大桥,“像搭积木一样建大桥”,却绝非一件易事。

“还是因为斜塔的造型,钢节段也多是不规则的形状,仅凭老工人的经验去设置吊索、寻找重心,就不好使了。”项目的BIM负责人刘长宇告诉记者,唯一的方法就是通过BIM建模,在计算机上求出重心,把吊装姿态确定好,现场直接起吊。

比较有意思的是,随着斜塔高度的上升,钢节段的重量也随之减少,从最重的620吨到最轻的只有150吨。但同时,倾斜角度也随之加大,最大的倾斜角度有71.5度。“简言之,就是高而轻、重而矮。但无论高矮轻重,我们都是一吊成功。”刘长宇颇为自豪地说。

寇志强回忆,首个钢节段的吊装是在2017年的冬季,北京的室外温度在-8℃,这对于具有“热胀冷缩”性的钢来说,是极为不利的。为了让环境温度能达到5℃到8℃,项目部在547吨的钢节段外罩上了一个30米×30米的保温棚,保温棚里放置了30组电暖器,持续为环境加温。

温度问题解决了,还有和底部混凝土基座的连接问题。由于钢结构和混凝土基座的平整度相差四倍,吊装过程中无法直接将钢节段放置在基座上,只能在两者中间预留出5厘米的空隙,再通过灌浆的方法将空隙灌密实。

“厚5厘米、面积240平方米的灌浆,这可是全国最难了。”寇志强介绍,在邀请国内的顶尖专家支招后,项目部做了两次试验。一次是1比1的足尺试验,在试验场地上建起一个240平方米的灌浆平台,平台上放置一块240平方米的钢板,以验证一次灌浆的效果。另一次是平行试验,现场灌浆的同时,在旁边又搭建了一个12米×2.5米的试验平台,保证在同样的温度和光照条件下,由同一拨工人按照完全相同的工艺进行灌浆,“然后,我们把试验平台上的钢板揭开,去测量它的气泡、空鼓的比率,验证灌浆效果。”

主梁合龙

7月20日凌晨5点启动

寇志强告诉记者,大桥预计将于7月20日进行主梁合龙。由于钢结构对温度较为敏感,常会随着温度的改变而发生伸缩,“由于矮塔是临时锁定,会随着主梁的伸缩而发生位移,夏天要胀出来25厘米,冬天要缩进去25厘米,这25厘米就直接影响了合龙难度。”

按照项目部的初步方案,计划把主梁的合龙定在当天凌晨5点,这个室外气温最低的时刻,为的是合龙口最大,主梁最容易吊装就位。紧接着,在早上7点太阳完全升起、气温升高前,完成对矮塔临时锁定的解锁工作,以防止钢结构因热胀而“推”坏钢梁。最后,还要在傍晚太阳落山前将合龙部位满焊到位,以实现整座桥的正常伸缩。

“这是黄金的二十四小时,只许成功,不许失败。”每场论证会,寇志强都会和管理人员反复强调。

按照计划,在完成主梁的合龙后,新首钢大桥就将进入斜拉索调索、人行道等附属工程施工阶段,预计将于2019年9月30日实现贯通。

“如果算上7年前完工的园博会园博大道跨永定河的桥梁,这是我第二次参与到跨永定河的桥梁的建设中了,冥冥之中,我和这座城市和这条河充满了缘分。”在寇志强的想象中,当崭新的大桥与古老的永定河相映成趣时,人们就能同时领略一座城市的过去与现在,领略千年古都的丰富底蕴与美好未来。

链接

借力外脑

顶尖专家为大桥出谋划策

记者注意到,在新首钢大桥的建设过程中,项目部主动邀请由中国工程院院士、清华大学教授、国内桥梁专家等组成的顶尖专家团队,作为“外脑”和“智囊团”,共同为大桥出谋划策。

高塔第九段开始无法悬拼了怎么办?专家团队帮着设计出了130米高、与斜塔线形相吻合的钢支架,以支撑高空中钢节段的重心。由于弯扭度较高而只能平躺着运输到现场的钢节段,如何竖着到高空吊装?专家团队帮着把关论证,先用两个履带吊将钢节段“翻身”,然后再提到高空。

“下一个难题,就是主梁合龙了,这可直接关系到全桥的成败,我们还想请专家帮着把把关。”