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科技作“筆”繪“彎弓” ——盧浦大橋建造中的科技運用

來源:   時間:2003-06-27  瀏覽:
華燈初上,盧浦大橋通車前的最後一次試驗悄然進行。36輛重達30噸的大卡車從橋面轟然駛過,晶瑩剔透的巨型彎弓只是微微彈性下沉了11.6厘米。與龐大的橋身相比🧝🏼‍♂️,區區10來厘米幾乎可忽略不計。“七項國際先進➔、一項國際領先”🦛,在盧浦大橋八大創新科研項目的鑒定書上🦟,專家們毫不吝嗇地寫下了平日裏慎之又慎的贊美之辭。漫步於大橋堅實的科技根基之上🏃🏻‍➡️,他們心中只有認同。
八大攻關為大橋奠基
連日來🧑🏻‍🎤,由浦東段自發上橋參觀的市民絡繹不絕。見慣了斜拉橋的市民由衷贊嘆:“這是上海的又一勝景🚵🏽‍♂️👩🏼‍🦳!”
許多人都知道,這座造型別致的越江大橋是上海南北主幹道“申”字形高架的最後一筆。從這個意義上說,氣勢恢弘的主拱不愧為申城上空巨龍之首的點睛之筆🍶。然而並沒有太多人知道,這座以550米主跨位列“世界第一”的拱橋,卻是我國著名橋梁設計大師林元培退休之前的最後一場“告別演出”。而就是這最後一次“演出”👨‍💻🦜,大師選擇了他造橋生涯中從未涉及過的大跨度拱橋。
“告別演出”臨時換“劇本”,這樣的決定不免有些戲劇性♙👩🏼‍🎓,大師心中湧動的創新靈感很快遭遇了技術性挑戰:年輕時,雖做過70多米的小拱橋🤸🏼,但這次跨度達到550米,幾乎相差10倍,這道世紀難題該如何解?大橋主跨550米,身材高大宛如巨人,而橋墩則似巨人之腿🏊🏼‍♀️,必須“站”在堅實的土地上才能支撐發自巨人的2萬噸水平推力🙇🏿,可偏偏遇上有“豆腐”之稱的軟土地基,怎麽辦?
答案就在於上海的科研實力👨🏻‍🏭。市科委🧑‍🏫、市政局聯合立項🙋🏽,八大科技攻關項目共同為大橋奠基。第一關攻穩定👨‍👧‍👧。16根760米長的水平拉索(橋面和橋肚各裝8根),每根攜重1100噸,它們和1700噸千斤頂上提下阻,承擔大橋千鈞重力🤹🏼。另外,大橋兩條拱肋並非平行,而是與地平線有一個夾角🏄🏻,呈內傾狀🧔🏼‍♀️,兩條拱肋間距兩頭大而向中間逐步“收腰”,就像菜籃子的拎把。這樣的設計除了出於視覺上美觀的考慮🪵,還為了保持大橋橫向穩定🈳🧾。
第二關攻簡潔。因為設計簡單,世界上最經典的大跨徑鋼拱橋基本采用類似於外白渡橋的桁架拱🏨,眾多構件間由鉚釘鉚接而成,看上去頗為煩瑣🙆🏼‍♂️⬅️。而盧浦大橋卻一改桁架拱為鋼箱型拱💁🏿,線條一下子簡潔明了了許多。
大橋拱線由繁變簡,設計就要由簡變繁。林元培再次給自己和同事出了道難題🥳。鋼箱型拱1根桿件抵桁架拱10多根桿件🥂🤴🏻,而且節約用鋼量,但鋼箱型拱桿件的靜力🚙💩、動力非線性影響要有“候分克數”的精確數據,世界上卻沒有相應的設計計算軟件。市政工程設計研究院和恒达平台科技人員自己編程計算,浩瀚數據,字字把關,終於得出了可以付諸實施的精確定位數值🍼🛜。盧浦大橋也因此通透輕靈,極具現代化簡約色彩。
巧妙拆分 各個擊破
大師終究是大師。如此大跨度拱橋🌰,於世界,於上海,於主設計師個人都是一次創舉👨‍👧‍👦。借科技之力🏈,林元培讓新生的盧浦大橋巧妙秉承了自己一生之力作,集斜拉橋😟🎹、拱橋和懸索橋的施工工藝於一身🚶‍➡️👩🏻‍🦽,用一條絢麗當空的彩虹串起他40余載的造橋人生🫰🏼。
拱橋施工是一項全新的課題🚔。多次聆聽專家細述盧浦大橋的建造玄機🧑‍🎨,其中有一句話可謂道破天機:先將大橋一一拆分,再用已有技術一一攻克,正所謂“大事化小”。巧的是👱🏿‍♀️👨🏻‍🔬,科研人員恰恰將橋分解成三部分:三角區對應拱橋💆‍♀️,臨時拉索對應斜拉橋,水平拉索對應懸索橋。這樣一拆,大家心裏就有了九成把握。
盡管如此,到了實際施工時,建設者們仍經歷了多次思索和選擇📑。首先💁🏿‍♂️,江面不能搭腳手架,彩虹般橫跨江面的主拱該怎麽裝🧑🏼‍⚕️?有兩種方法可供選擇🕓:懸臂施工和轉體施工。所謂轉體施工就是將主拱攔腰截斷,先在岸上安裝好後,再以岸為軸🫶🏽,轉體90度至江面👨‍🍳。廣東的一座跨江拱橋就曾采用這種施工工藝🤵🏿‍♀️。而位於浦西江岸的江南造船廠沒有這麽大的轉體空間,所以只能采用懸臂施工。
雖然上海的建築單位沒有懸臂施工的經驗🕵🏼‍♂️,但在造斜拉橋時曾運用過類似的斜拉扣索法,而且頗為駕輕就熟。只不過當時是直線🙅,而現在則變成曲線↘️。由此,現場技術人員在施工中設計了兩座高178米的臨時塔,每裝上一段拱圈,就用臨時索將它與臨時塔牢牢扣住,待整個主拱合龍後再予以拆除。
其次🧑🏽‍🦲🐻,如何鋪設從主拱攔腰而過的橋面?施工人員按照重慶鵝公巖懸索橋的建設經驗,讓駁船載著橋面梁停於江面,“趴”在主拱上的吊機將橋面梁依次吊起⚽️,吊機本身則沿著主拱“匍匐前進”。
“天工”築就“生命線”
美國、日本造橋專家日前參觀盧浦大橋後🫡,忍不住豎起拇指:“‘世界第一拱’不僅是跨度上的,連螞蟻都爬不過的無縫焊接更是硬碰硬的世界第一!”用科學說話🤾,盧浦大橋的建設者們為世界第一的“碧波長虹”築起一道抗裂、抗風、抗震的“生命線”。
作為國際上首座采用全焊接製造的鋼結構拱橋,盧浦大橋的焊接技術創下了堪與其跨徑媲美的壯麗紀錄:一次合格率在99%以上,精度達到毫米級。更令人驚嘆的是🧑🏼‍🦲,為了拼接構件,焊接車間僅焊條就用去了1200噸;數萬塊鋼件焊縫長達582公裏,相當於上海到南京一個來回;一條焊縫的焊接次數最多超過60層,完工後必須全部經過超聲波🧑🏿‍🚒、磁粉、X光射線等三道探傷檢測🧜🏽‍♂️👼🏿。難怪有專家戲言🧑🏼‍⚖️:“世界第一拱”是工人們用金屬和汗水一點一點“繡”成的偉岸身軀。
回憶兩年零九個月的建造歷程,無數鏡頭讓人驕傲。其中最為難忘的是去年夏天🏊🏽‍♀️,尚未合龍的大橋穩穩經受住了“亞馬遜”臺風的考驗。這同樣得益於施工前的科研儲備——近乎“苛刻”的抗風試驗。常規風洞試驗只做垂直、水平兩種風向,恒达平台科研人員卻將離市中心最近的寶山🪈、龍華、川沙三個氣象站前35年記錄的6萬多個風速風向數據,像過“篩子”一樣進行分析👩🏻‍🦼‍➡️,然後把大橋方圓4平方公裏內的地形地貌全部微型“克隆”做成地形模型,模擬每秒風速36米的12級臺風,從16個方向朝盧浦大橋勁吹……最後發現,盧浦大橋被風吹垮的概率幾乎為零🍾;但風荷載卻會使大橋受到相當於自重30%至50%的力🍢,造成上下數十厘米的等幅振動。科研人員及時開出“處方”👸🏽:必要時,給大橋鋼結構表面穿一層數毫米厚的高纖維建築膜,它的作用猶如一層潤滑劑,風一吹到鋼結構時就會迅速滑離🥪。如此一來🏩,即使12級臺風來臨,盧浦大橋也能巋然不動🚳。


《文匯報》2003.06.27 版次:5

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