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高铁经过桥面会晃动吗?大风吹来会“涡振”吗?沪苏通大桥设计者揭秘

发布时间:2020-06-28 20:13     来源:球探网足球比分-球探网比分直播    点击:

本文转自【扬子晚报】;

“从2005年开始桥位论证,大桥伴随我15年。”在中铁大桥勘测设计院第二设计院副院长、沪苏通长江公铁大桥设计项目负责人张燕飞眼中,这座跨江大桥就像自己的孩子。

作为世界上首座跨度超千米的公铁两用桥梁,也是江苏继南京长江大桥之后的又一座公铁两用长江大桥,沪苏通长江公铁大桥通车在即,大桥为何要建这么长跨度?能抗住大风吗?会不会发生涡振?近日,扬子晚报/紫牛新闻记者在桥上采访了张燕飞。

大桥为何建在这?一“跨”为何超千米?

“沪苏通大桥最初的选址并不在这里。”张燕飞告诉记者,大桥设计伊始,团队就在总设计师高宗余的带领下开始了桥位论证工作。“从2005年到2010年,这5年里我们在反复论证桥位,最初在苏通大桥下游选择了4个桥位,对600平方公里江底进行了勘测,但是那边接近入海口,航运密集,可谓黄金水道,最好的桥位早就被选完了。”

考虑到充分利用过江资源,且保证铁路与航道通行安全,经过多次桥址比选,2010年7月,交通运输部同意在规划的锡通过江通道上建设通沪铁路的跨江大桥,并形成综合性过江通道。

回顾近些年来,江苏几乎每建一座大桥都要创纪录,为什么大桥这一“跨”要超千米?难道只为冲世界第一?

“当然不是。”张燕飞说,从上游江阴长江大桥到沪苏通长江公铁大桥,每天江面通行船舶超过3万艘,为满足长江通航净宽要求,大桥跨度必须超过千米,才可满足10万吨货轮通航。

桥位所处的长江段宽度达到6公里,宽阔的江面对通航的要求高,也必然对大桥的结构有所要求。综合桥位所处的地质、水文等复杂条件,设计团队最终将沪通桥的主跨定为1092米。“它是经过精确计算得出来的。简单来说,就是江宽、航道以及防洪的要求决定了大桥的跨度。”

大桥会不会发生涡振?能抗几级大风?

桥位、跨度确定了,接着就是设计桥型。

考虑到斜拉桥设计刚度大,抗风稳定性好,能更好地满足高铁行车要求,大桥最终确定为斜拉桥桥型,其设计规模是目前世界最大的斜拉桥,可抗13级台风。

前段时间,国内多座桥梁发生涡振,引发社会关注。对此,张燕飞表示,沪苏通长江公铁大桥不太可能发生这种情况,经风洞模拟试验表明,即使有,最多1到2厘米,微不足道。

他告诉记者,首先,沪苏通长江公铁大桥体量很大,全桥用钢量48万吨,相当于12个“鸟巢”,要激起着一个涡振,需要很大的能量。

第二,桥的阻尼比较大。举个简单的例子,推一个钟摆,它会两边摆再慢慢停下来,停得越快,说明阻尼越大。大桥铁路面铺的道砟,便相当于天然的阻尼器、减震器。

第三,与一般公路桥不同的是,双层公铁两用大桥的钢桁梁桁架结构,会在风吹来时,把旋涡打散。

“就在前段时间,桥上亮化施工的工人告诉我,那天晚上突然起了一阵大旋风,几块展板瞬间吹成了麻花状,工人只能伏在地面,但是桥并没有受到影响。后来调出资料发现,当时桥面风速达到44米/秒,也算是给大桥提前做了个体检。”

“但是,高铁经过时,大桥可出现1到2米的上下移动,这是正常的桥面变形,对桥梁柔性提出更高要求。”张燕飞告诉记者。

那么,这样的上下变形对高速运行的列车来说安全吗?桥上通行的人会不舒服吗?“几乎没有明显感觉。”他说,这座大桥首创了轨道形位研究,破解了列车高速通过大桥时轨道平顺不平顺、旅客舒适不舒适的难题。

大桥新材料有多牛?一根拉索可吊600多辆小车

走在沪苏通长江公铁大桥上,映入眼帘的一根根拉索组成两个偌大的“伞”,牢牢地“拉”住桥面。据介绍,大桥共安装432根斜拉索,其中最长的一根长576米。

“这些斜拉索是世界上抗拉强度最大的钢丝。”张燕飞说,这么大体量的桥怎么建起来?就像一个人,如果他的力气主要都用来承受自重了,还怎么举得起其他东西,更别提大桥上还要跑高铁。这些客观因素推动了大桥技术创新。

经过2年多的努力,建设人员终于突破了国外企业的技术垄断,生产出了直径7毫米的“最硬”钢丝。单根斜拉索最大索力达1000吨,足以吊起600多辆小汽车。

斜拉索要受拉,塔和梁要受压。他们又开发出了强度达到500兆帕主桥钢桁梁,是中国最高强度的结构钢。在330米超高主塔上首次应用的高性能混凝土攻克了主搭易裂的行业难题。

沪苏通长江公铁大桥也即将通车。这座大桥工程规模之大、施工难度之高、科技创新之多,创造了世界桥梁和中国桥梁建设的多个新纪录,代表着当前中国乃至世界同类桥梁建设的最高水平。

来源 | 扬子晚报/紫牛新闻记者 石小磊

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