让主缆吃上“定心丸”
本报通讯员 翟晓亮 王佳乐
“阳宝山特大桥计划采用‘空中纺线法’架设主缆,要按照‘空中纺线法’技术要求对锚碇、缆索系统重新设计。”2017年12月8日,时任一公院桥梁工程设计院院长、总工的冯云成放下贵黄高速全线设计负责人的电话,斩钉截铁地对设计团队说。
“空中纺线法”架设主缆悬索桥设计经验在国内还是一片空白,最大难点在于锚固方式。与现有成熟的预制平行索股法不同,预制平行索股法索股钢丝在锚固位置不需要弯曲,而“空中纺线法”索股钢丝要绕行锚固在一个带有凹槽的多圆形铸铁块上,钢丝的弯曲应力极有可能会影响大桥主缆的安全性。
一切都是摸着石头过河,在没有任何资料参考的情况下,冯云成决定通过模型试验进行结果验证,用理论分析进行机理探究,即用3组单丝弯曲静载试验和1组索股足尺静载试验,攻克这一技术性难题。
在进行单丝弯曲静载试验时,试验结果显示单根直径5.35毫米、强度1860兆帕的钢丝,弯曲状态破断荷载与直线状态理论破断荷载一致。虽然单丝弯曲静载试验取得了成功,但考验才刚刚开始。索股弯曲足尺试验才是最难啃的硬骨头。
抛开足尺试验成本极高不提,索股弯曲足尺试验首先要解决工装科学性、加载程序合理性和试验过程安全性问题;其次要通过试验探究索股内部多根钢丝之间的相互作用机理、钢丝与股靴之间的作用机理。二者缺一不可,否则仅仅得到一个承载力数值并不具备说服力。
为了掌握索股多根钢丝之间的相互作用机理,需要在直径5.35毫米的钢丝上粘贴宽度仅3毫米的应变片。“不仅要粘贴上去,还要保证位置对中,要想取得良好的黏贴效果很不容易。”项目负责人翟晓亮眉头紧锁。“而且,索股由多层钢丝组成,如何才能了解不同层间钢丝的受力情况?”难题一个接一个。
经过反复讨论验证,项目组成员创造性地提出在股靴周边预制3个缺口,以实现不同层间钢丝受力情况的测试。经过3个月的紧张准备,试验开始了。项目组邀请了贵州省质监局和参建单位见证了这一历史性时刻。最终试验结果显示,在纺线过程中索股钢丝并未在股靴弯曲段发生破断。试验成功!随着掌声响起,大家悬着的心终于放下了。
“通过理论分析及试验测试应变数据分析,最终表明索股轴向拉力在股靴位置转化为摩擦力并进行传递,‘空中纺线法’索股锚固方式安全可靠。”冯云成难掩内心的激动,这句结论的分量他比谁都懂。
设计阶段,为了探明纺丝的排布规律,设计团队“因简就简”,利用尼龙绳和饮用水桶,在办公室反复进行绕行试验。随着项目建设的推进,冯云成和翟晓亮住进了项目部,与技术专家研讨各类问题,对设计文件与“空中纺线法”现场工艺之间的衔接开展了针对性研究,经过长达半年多地努力,终于让纺丝轮飞快地“跑”了起来。
2021年3月27日,阳宝山特大桥顺利合龙,为贵黄高速公路如期通车打下良好基础,标志着“空中纺线法”架设主缆悬索桥的设计关键技术在国内首次应用成功。同时有关“空中纺线法”索股锚固方式安全性评价研究成果得到了国内众多行业知名专家的认可,为空中纺线法的进一步发展奠定了坚实的基础。
“空中纺线法”的应用既降低了艰险山区悬索桥主缆施工难度,同时也满足未来超大跨径悬索桥的建设需求,对开拓悬索桥建设国际市场具有重大意义。如今,一公院与二公局正在联合牵头编制中国公路学会团体标准《公路悬索桥空中纺线法设计与施工技术指南》和贵州省地方标准《公路悬索桥空中纺线法质量检验评定标准》,为未来的桥梁建设留下宝贵的经验。
地址:中国北京德胜门外大街85号 邮政编码:100088 E-Mail: bjb@ccccltd.cn(我要投稿)
电话:86-10-82016500京ICP备0600554号Copyright@2008 中国交通建设报 版权所有 All Rights Reserved
网站技术服务:中国交通信息科技集团有限公司 电话:010-82016909