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你不知道的港珠澳大桥背后的中铁工业故事

日期: 2018-10-24
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10月23日上午,港珠澳大桥举行开通仪式,习近平总书记出席仪式并宣布大桥正式开通。这座在“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的大型跨海交通工程,正式盛大启用。

你不知道的港珠澳大桥背后的中铁工业故事

这是迄今为止世界上最长的跨海大桥,被誉为世界桥梁建设史上的“王冠”,王冠上熠熠生辉的是技术含量颇高的中铁工业元素。在参建过程中,中铁工业旗下中铁山桥负责大桥钢结构项目最大标段CB01标段18万吨钢结构的制造,中铁宝桥承担了4万多吨钢梁、钢塔的生产制造任务,中铁科工则为港珠澳大桥专门研制了工程专用运输设备,负责钢箱梁的脱胎、转运、调运装船。

全球范围内首次大规模使用钢箱梁

港珠澳大桥是我国继三峡工程、青藏铁路之后又一项重大的基础设施建设项目,被英国《卫报》誉为“现代世界七大奇迹”之一。港珠澳大桥结构复杂,施工难度大,如果我们将港珠澳大桥从结构的角度分解开来,主要由钢箱梁(桥面)、桥墩和海底沉管等几大部件构成。港珠澳大桥桥梁工程的用钢量达42.5万吨,约等于60座埃菲尔铁塔,是在全球范围内首个如此大规模使用钢箱梁的工程。

2012年3月16日,在举世瞩目的港珠澳大桥建设工程招标中,中铁山桥成功中标大桥钢结构项目最大标段CB01标段18万吨钢结构制造工程。

你不知道的港珠澳大桥背后的中铁工业故事

2016年9月27日,港珠澳大桥主体工程桥梁工程全线贯通

大量的钢箱梁制造任务,仅凭人力几乎不可能完成,于是建设者萌生了大胆的想法:像在工厂中像生产汽车零件一样,使用机器人焊接,流水线作业生产钢箱梁。中铁山桥率先开展了板单元自动化制造与焊接技术的研究,经过艰苦的自动化设备开发及产品调试,工艺上形成了一套以自动化、信息化、智能化为主要手段的板单元制造专业技术,解决了U形肋角焊缝焊接质量和稳定性差的难题,提高了钢箱梁板单元的制造质量,延长了桥梁的使用寿命,完全颠覆了传统以人工为主的生产模式。

“车间化”“流水线生产”,建设者们几乎将港珠澳大桥这个“世纪工程”整个搬进工厂,成为了超级工程建设史上的一次有意义的尝试。

“系”一枚780吨重的“中国结”

中铁山桥所承建的港珠澳大桥青州航道桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,最大跨度达458米,主塔高度达163米,是港珠澳大桥跨度最大、主塔最高的通航孔桥。两座索塔为H型框架塔,索塔上横梁采用“中国结”造型。

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“中国结”——青州航道桥(中铁山桥制造)

美丽的“中国结”镶嵌在两个索塔的之间,实现了功能与景观的完美统一,寓意着两岸三地“珠联璧合”,是港珠澳大桥上最为醒目的标志,是港珠澳大桥的点睛之笔。据了解,“中国结”在中外是首次以钢结构作为上横梁来使用,钢结形撑总高50.30米,总宽28.09米,相当于半个足球场大;总重780吨,节段最大吊重达到250吨。而根据设计要求,结形撑安装高度偏差控制在2毫米,倾斜度允许偏差仅为1/4000。安装难度大、风险高,各项因素都不能出丝毫差错。中铁山桥完成了这项难度颇高的“空中舞蹈”,在距伶仃洋面160米的高空,成功“系”上了一枚美丽的“中国结”!


“风帆”双塔扬起“力量”之帆

在港珠澳大桥建设中,中铁宝桥也是一支重要的力量,他们承担了大桥CB05-G2标的全部钢结构制造任务,包括九洲航道桥、4联23孔浅水区非通航孔桥、钢塔等,全长2648米,钢结构总工程量40000余吨。这其中,两座“风帆形”钢塔,由竖直的塔柱和弯曲的曲臂组成,每座钢塔设计高度101米,约为30层楼高,重2300吨,被看作是“难点中的难点”。

据了解,钢塔是斜拉桥最主要的受力结构,其寿命直接影响大桥的使用寿命。为了制造出120年使用寿命的钢塔,同时降低海上施焊工作量,中铁宝桥采取了将钢塔在工厂整体制造完毕后,整体大节段吊装的工法进行安装。

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“风帆”——九洲航道桥(中铁宝桥制造)

期间,公司经过大量的技术攻关,研发出了国内首创的钢塔整体大节段制造技术,将桥面以上的钢塔在厂内连接制作成整体大节段,总长67.9米,宽4.12米,高18.35米,总重约1000吨,堪称我国钢塔整体大节段中的“巨无霸”。2014年,这两座整体钢塔运往了珠海,之后顺利完成了桥位吊装。经过港珠澳大桥管理局委托驻厂监理及第三方检测公司对焊缝进行了无损检测,中铁宝桥生产的钢塔100%达到港珠澳大桥的技术标准,被誉为“我国桥梁钢塔加工生产技术的新里程碑!”

 如今,从珠海情侣北路沿海岸线上放眼望去,“双帆”映现。巨型高塔耸立于洋面,尽显港珠澳大桥的挺拔之力;两塔形如双帆,饱含意蕴,承载着丰富的文化内涵与美好寓意。

2000吨门吊助力“海豚翻身”

在港珠澳大桥建设过程中,如何实现混凝土的塔柱与钢结构的结形撑精确匹拼装,这对起重设备的选择、海上起重作业提出了更高的要求。为此,中铁科工专门研制了4000吨级钢箱梁电液均衡模块运输车、2000吨双轨门式起重机,负责钢箱梁的脱胎、转运、调运装船。

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2000吨双轨门式起重机(中铁科工研制)

据了解,港珠澳大桥主体工程桥梁工程CB02标段江海直达船航道桥为中央平行单索面三塔钢箱梁斜拉桥,索塔为“海豚”形钢索塔,其中138#钢索塔由于现场吊装工况环境制约,需要变为副塔在下主塔在上进行运输吊装。这个“海豚”钢索塔超大超重且不规则钢结构,翻身在国内首次,在国际上也罕有先例。经过现场勘察,施工单位决定在装备基地,使用由中铁科工研制的2000吨门式起重机进行180°“翻身”。

由于无资料参考,翻身吊重高达3234吨,不可测因素太多,给结构计算和方案制定带来较大难度。这次能否成功翻身180°直接关系到港珠澳大桥整体工程进度。从2015年10月开始,中铁科工先后进行了多次测算和模拟演练,并通过力学分析绘出安全评估报告。最终,在2016年5月14日,中铁科工2000吨门式起重机成功将“海豚”钢索塔翻转。这项技术获得2项国家专利,被湖北省科学技术厅鉴定为整体技术达到国际先进水平。

参与港珠澳大桥的建设,既是“制造强国”战略的深入实践,同时也是落实习总书记“三个转变”的重要指示的实际行动。中铁工业在推动我国交通领域技术进步所作出的贡献,也必将随着港珠澳大桥的正式通车而载入史册,“中国结”和“风帆”将成为伶仃洋上最美丽的风景!


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