歷經(jīng)600多個日夜鏖戰(zhàn)，中國電建水電七局承建的國內首座空間網(wǎng)狀彎曲拱橋——成都未來科技城東一線跨絳溪河大橋于7月28日成功合龍。

該橋在全球首次采用異形純鋼管網(wǎng)殼拱結構，其設計難、試驗難、施工難、焊接工藝難，在國際橋梁領域史無前例，在相貫節(jié)點設計、焊接工藝與疲勞性能等方面成功突破世界級難題，將填補設計規(guī)范的空白，為其他景觀橋的施工和運行提供數(shù)據(jù)支撐。

這座大橋將連接成都未來科技城南北片區(qū)，有力促進東部新區(qū)產(chǎn)城融合，進一步推動成都融入“雙循環(huán)”，唱好“成渝雙城記”。

國際標準下的自我突破

空港新城項目啟動就備受各界廣泛關注。作為“新門戶”服務于成都天府國際機場?！案咂瘘c、高標準、嚴要求”是建設的基本準則。

2019年，東一線大橋在全球范圍內發(fā)布橋梁概念設計方案征集活動，最終敲定由上海市政總院和西班牙CFC設計公司聯(lián)合設計。

橋梁全長292米，主跨152米，橋梁寬度50.2米，橋梁結構由5個基本要素組成，主梁、拱肋、吊索、橋墩、橋臺，鋼結構總重約8000噸。

“難，非常難！”項目經(jīng)理李春權直言不諱。作為成都“東進”的重點項目，如何高效、有序地推進項目安全實施，“原汁原味”地將設計圖紙變成實物，保證結構安全的情況下最大限度體現(xiàn)橋梁的藝術和觀賞性，都是項目團隊面臨的難題。

作為水電七局突圍市政的重點項目，既要保證工程順利進行，還要打造精品，塑造標桿，李春權肩上的擔子著實不小。

由于橫撐鋼管是本橋重要的受力構件，不同于民用建筑結構，橋梁時刻承受動力荷載，鋼管相貫節(jié)點受力復雜，疲勞問題突出，對焊接質量要求很高，國內外可借鑒的工程案例幾乎空白，對設計建造提出了巨大挑戰(zhàn)。

為此，項目部組建專家咨詢團隊，成立BIM小組，建立橋梁BIM管理中心，深入研究橋梁結構、施工、鋼結構加工、安裝焊接等多個專業(yè)，并前往寶橋、九橋、山橋、振華重工、天元等省內外著名鋼結構制造廠家實地考察，參加橋梁發(fā)展大會，對國內外橋梁行業(yè)先進技術、管理模式、科技創(chuàng)新等進行調研，借鑒吸收先進的經(jīng)驗與做法，為橋梁從概念方案到“原汁原味”落地提供保障。

“光是去學習，前后就跑了20多趟，也讓我們見識到了各種橋梁的施工藝術?！苯ㄔO的過程也是學習的過程，項目團隊花了大力氣。

橋梁施工難度較大，危險系數(shù)高，嚴重影響工期。為打贏這場攻堅戰(zhàn)，項目部技術骨干重點攻關，采用創(chuàng)新性的一體化平臺進行設計－施工－運維全過程智慧管理，實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)動態(tài)更新。通過BIM可視化模型、質量可追溯流程、安全實時預警實現(xiàn)橋梁施工科學化管理。經(jīng)過項目參建各方的共同努力，大橋建設快速推進。

多措并舉攻克難關

志若不移山可改，何愁青史不書功。2021年，東一線大橋建設進入關鍵之年。隨著下部結構的施工完成，大橋上部結構焊接及吊裝等系列技術難題接踵而來。

“新”的設計理念，帶來的是難度的升級。由于結構體系的創(chuàng)新性，橋梁在運營期及后續(xù)運行過程的可靠性需進行驗證，在施工圖設計、相貫節(jié)點的加工制造以及拱肋橫撐安裝存在諸多難點。

“難”不是問題，攻克“難”才是目的。項目團隊組建大橋施工技術領導小組，連同設計、監(jiān)理單位主要技術負責人，與制造商一起重點攻克施工技術難題。

“東一線大橋整體形似彎弓，網(wǎng)殼結構猶如一張向上拱起的漁網(wǎng)，其網(wǎng)殼結構與彎梁、彎拱結合，三者均為空間曲線結構，協(xié)同受力，在國際上為首次采用，網(wǎng)殼結構承受壓、彎、剪、扭共同作用，受力極其復雜。光是要制造出合格的受力構件，就已經(jīng)是非常不容易的事?！边@對于構件制造來說，只能投石問路，不斷去試驗、去試錯、去修正。

橋梁的相貫節(jié)點施工類似編織漁網(wǎng)結節(jié)，橫縱走向不規(guī)則，且由于相貫節(jié)點設計復雜，應力水平高，剛度不均，應力集中明顯，極易發(fā)生疲勞破壞。應對受力難題，他們通過“云計算”、“大數(shù)據(jù)”手段，利用各類應力應變監(jiān)測儀器，對橋梁各個重要部位進行即時健康體檢和數(shù)據(jù)反饋，隨時掌握橋梁健康狀況。

“鋼結構橋梁疲勞問題作為世界橋梁公認的五大難點之一，至今尚未完善解決。本橋異形網(wǎng)殼結構相貫節(jié)點疲勞問題極為突出，是一次極為大膽的嘗試?！睘橛行У亟鉀Q這一難題，項目部會同國內頂尖團隊開展科技攻關，采用熱點應力法指導實橋相貫節(jié)點疲勞設計，并通過4組疲勞試驗進行驗證。

試驗過程中通過對試件應力情況及構件狀態(tài)進行實時觀測，不斷對偏心加載端傳力構造進行優(yōu)化，最終成功實現(xiàn)試件200萬次疲勞加載且相貫焊縫未出現(xiàn)破壞。

2021年12月30日，科研團隊組織進行試驗中期成果專家評審會，試驗成果得到了專家的一致肯定，填補了該領域的國際空白，為方案最終落地及施工圖設計出圖提供了條件，為拱肋橫撐的加工制造奠定了基礎。

精準可控“零節(jié)段”返修

早起山前路更長，一山更比一山高。由于大橋造型獨特、受力復雜，對拱肋及橫撐的加工制造、現(xiàn)場安裝均帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。

為保證構件的加工精度，項目部通過工藝改進、設備改進和數(shù)字預拼裝等技術，同時分別委派質量專員駐場，全過程跟蹤落實各工序三檢制，實現(xiàn)總體質量可控。

雖然受力構件經(jīng)過了疲勞試驗，但是節(jié)點相貫焊縫的質量是本橋拱肋及橫撐抗疲勞能力的主要決定因素之一，因此焊接技藝控制不容小視。每一條相貫線焊縫上存在較多疲勞影響突出區(qū)域，在連續(xù)施焊的同時還需保證不同焊位轉換點避開影響區(qū)域，焊后還需對所有相貫焊縫認真細致地進行超聲波錘擊及電加熱保溫，以最大限度消除殘余應力，保證焊縫質量和橋梁的結構安全。

橋梁扭曲的異形網(wǎng)殼結構造成橋梁安裝時嵌補段多、合龍段受累計安裝誤差影響極大，對加工精度要求尤為苛刻，同時因橫撐沒有固定曲率、彎管難度大、圓管上測量控制點難以固定等諸多因素，對加工精度的影響甚至會產(chǎn)生疊加效應。項目團隊再三確認最終決定，在加工制造階段，除了常規(guī)的節(jié)段尺寸檢測，還采用了實體預拼裝與“三維掃描+數(shù)字預拼裝”結合的形式，確保各節(jié)段安裝精度可控。

“我們在現(xiàn)場通過與監(jiān)理、施工監(jiān)控等單位密切配合，逐段安裝、逐段測量校核，并實時進行后續(xù)節(jié)段空間位置計算、微調，實現(xiàn)了現(xiàn)場零節(jié)段返修，保障質量的同時還大大縮短了工期?！彪S著大橋的成功合龍，大家松了一口氣。

合龍現(xiàn)場

鋼拱節(jié)段吊裝

主拱橫撐安裝

建成效果圖