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2000米悬索一跨过江不再是梦

本报记者 杨帆 通讯员 陈占力

4月2日,珠江口主跨1688米的世界第一大跨钢箱梁悬索桥——南沙大桥正式通车。

距此10公里外的下游,主跨888米的虎门大桥已然屹立20余年。公规院设计的虎门大桥飞架珠江口,是中国第一座大型悬索桥,其主航道跨径888米,1999年4月20日通过竣工验收,居中国前列,被誉为“世界第一跨”。

从888米到1688米,从虎门大桥到南沙大桥,公规院人在时光变迁中从未停止探索的脚步。

站在南沙大桥通车现场,项目设计负责人、公规院业务总监吴明远难掩激动:“20多年前我刚参加工作,作为助理工程师参加虎门大桥的设计,如今我已人到中年,又继续主持设计了南沙大桥,这样的机遇让我倍加珍惜,也感到很自豪。”

吴明远和设计团队在南沙大桥的建设中率先开发应用新技术、新材料、新工艺,成就了这座在悬索桥领域具有划时代意义的新地标大桥。

“今天通车的南沙大桥,不仅完美实现1688米大跨径悬索桥的建设,也为国内悬索桥跨径设计提升到2000米以上做好了充分的技术储备。”吴明远说。

2009年,南沙大桥的设计组面临技术突破重担和行业发展制约的两难。南沙大桥跨越的坭洲水道河宽2300米,是珠江干流主泄洪纳潮通道,同时又是10万吨级出海航道,有关部门建议采用2000米以上跨径桥梁,以减少对河道和航道影响。但受限于当时的建设水平,业内普遍认为建设2000米超大跨径悬索桥还不具备条件。最终大桥设计团队选择了在河中设置一个桥塔,将主跨减少到1688米的两跨吊悬索桥方案。这样的方案,在当时也是震惊业界的创新之举。10年后的今天,建成通车的大桥仍保持着世界最大跨径钢箱梁悬索桥的纪录。

建设如此大跨径的悬索桥,主缆是关键,它是悬索桥的“生命线”。而主缆钢丝强度是悬索桥跨越能力的关键因素。在国内,此前国产钢丝强度最高仅为1770兆帕。公规院的设计师们将目光瞄准了抗扭转能力和抗拉强度更好的1960兆帕钢丝的制造与应用上。

但放眼全球,当时仅有日本和韩国公司掌握此项技术。一位日本公司驻华代表找到南沙项目组,报价狮子大开口。“不能受制于人,一定要争这口气。”大桥建设者拒绝了日方要求,决心自主研发。

“当时我们力主配套研发1960兆帕级高强度钢丝主缆索股不仅是为了这个项目,更是为我国桥梁建设挺进2000米级跨径提供技术储备。这也是我们这项超级工程的责任。”公规院南沙大桥设计组有着强烈的使命担当。

在悬索桥发展过程中,主缆材料的每一次更新,都对悬索桥发展起到了决定性的推动作用。而南沙大桥设计团队的主张无疑给国内冶金工业提出了一个时间紧任务重的挑战,也提供了一个产业升级的契机。从1770兆帕提高到1960兆帕,需要克服盘条开发、钢丝研究、索股技术等多方面的技术难题。公规院设计团队率先完成了缆索系统设计和技术指标制定。通过两年的探索与攻关,由业主、设计、制造厂家组成的研究团队无数次尝试与试验,技术难题被一步步攻破,国内所研发的钢丝强度从现有的1770兆帕跳过了1860兆帕,提升两个等级上升至1960兆帕,打破了国外对1960兆帕钢丝生产技术的垄断。

这一次,中国工程师获得了全面成功,南沙大桥实现全部1960兆帕高强度钢丝索股国产化。据测算,这一研究成果使坭洲水道桥的钢丝用量减少了10%。同时,相应的锚固构造也有所降低,极大地减少了材料用量。

2018年11月26日,1960兆帕高强度钢丝主缆索股技术研究获得中国公路学会科学技术奖特等奖,达到了同行业世界领先水平。目前国内已经在推进2060兆帕及以上级别钢丝索股的研发工作,这意味着,祖国沟壑纵横的大地上,2000米悬索桥一跨过江将不再是梦。

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