5月22日上午，由中鐵大橋院設(shè)計(jì)、中鐵大橋局施工的巢馬城際鐵路全線控制性工程，世界首座雙主跨超千米的三塔斜拉橋、世界最長聯(lián)鋼桁梁斜拉橋——馬鞍山公鐵兩用長江大橋主塔成功封頂，標(biāo)志著大橋項(xiàng)目工程建設(shè)關(guān)鍵性施工節(jié)點(diǎn)再獲突破。之后，大橋中塔將全面進(jìn)入主梁懸臂架設(shè)及斜拉索安裝施工階段。

　　揭密一

　　如何確保“搭積木”結(jié)果安全又穩(wěn)固？

　　“今天完成封頂?shù)氖?號墩索塔，為大橋中塔柱，塔高345.6米，相當(dāng)于115層樓高，是世界最高鋼-混混合塔。此前，該橋3號墩邊塔和5號墩邊塔，已分別于2023年8月份和2024年1月份完成封頂。”中鐵大橋院馬鞍山長江公鐵大橋項(xiàng)目總體羅扣介紹，為解決斜拉索錨固區(qū)超高混凝土泵送、澆筑、養(yǎng)護(hù)等施工難題，節(jié)省施工工期，這三座主塔均為“大節(jié)段鋼-混混合橋塔”形式，其中4號墩采用空間三角形結(jié)構(gòu)，為四肢空間橋塔，縱橫向均為A型，上塔柱斜拉索錨固區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)，高118.5米，混凝土結(jié)構(gòu)為223.5米，鋼-混結(jié)合段高3米，工程量相當(dāng)于兩邊塔的總和。

　　通過以往大橋封頂新聞視頻，似乎讓不少人都覺得，“封頂”就如同“搭積木”一樣，用一臺起重機(jī)將塔冠吊裝上去就完成了，其實(shí)不然。

　　“封頂原理如同‘搭積木’，但實(shí)際過程卻比‘搭積木’要難得多。尤其是如何保證結(jié)構(gòu)安全，是我們在前期設(shè)計(jì)工作中的重中之重。

　　據(jù)羅扣介紹，4號墩鋼塔采用大節(jié)段整體制造、運(yùn)輸和安裝，節(jié)段之間采用現(xiàn)場栓焊組合連接方案，共分39個吊裝節(jié)段，單節(jié)鋼塔最大重量為482.7噸，此次封頂?shù)乃诟?.5米，重98.5噸。其中，中塔鋼塔截面形狀復(fù)雜，特別在位于四塔肢合為一塔肢的焊接處，其結(jié)構(gòu)受力及構(gòu)造相對更為復(fù)雜；為保證結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)圍繞鋼塔合理構(gòu)造及索塔錨固受力性能進(jìn)行創(chuàng)新研究，從而有效解決了鋼塔整體及局部受力的問題。

　　不僅如此，針對鋼混結(jié)合段這一重要內(nèi)力傳遞關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還開展了鋼-混凝土混合接頭受力性能及試驗(yàn)研究，一方面通過有限元數(shù)值模擬分析、結(jié)合縮尺模型試驗(yàn)，摸清結(jié)合段內(nèi)力傳遞路徑，以保證結(jié)合段受力安全；另一方面聯(lián)合高校、鋼塔制造廠，進(jìn)行了超高大截面鋼橋塔焊接變形規(guī)律與控制關(guān)鍵技術(shù)研究，首次針對鋼橋塔空間復(fù)雜結(jié)構(gòu)開展模型試驗(yàn)，成功解決了大橋超高大截面鋼塔節(jié)段制造、拼裝、高空焊接等建造過程中的變形控制的難題。

　　探秘二：

　　如何推動“搭積木”過程簡單又方便？

　　俗話說，“欲行其事，先利其器”。若要實(shí)現(xiàn)橋梁綠色建造和智能建造，必須推動橋梁施工建造“模塊大型化”發(fā)展，也必須得有與之匹配的建橋裝備。

　　“這一次成功封頂?shù)谋澈?，離不開我們‘建橋神器’的助攻。”

　　羅扣所說的“建橋神器”指的是專為馬鞍山長江公鐵大橋量身定制，全球目前最大塔式起重機(jī)“徐工XGT15000-600S”。

　　時(shí)間追溯到2019年，馬鞍山公鐵兩用長江大橋進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。

　　按設(shè)計(jì)要求，大橋鋼塔單塊最重超過400噸，吊高要求達(dá)350米，彼時(shí)，國內(nèi)目前沒有一座塔式起重機(jī)能夠承載此任務(wù)。面對困難，設(shè)計(jì)和施工團(tuán)隊(duì)沒有退縮。就像60多年前，為建設(shè)南京長江大橋，大橋院與大橋局聯(lián)合鞍鋼研制出了被譽(yù)為“爭氣鋼”的16Mn橋梁新鋼種一樣。這一次，建設(shè)團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)工程機(jī)械的龍頭企業(yè)徐工集團(tuán)，決心共同研發(fā)新的施工裝備。

　　歷經(jīng)3年研制，2022年6月2日，“XGT15000-600S”塔機(jī)正式交付，成功實(shí)現(xiàn)了1.25倍動載起吊750噸目標(biāo)，不僅刷新了塔機(jī)吊載世界紀(jì)錄，使中國塔機(jī)在全球行業(yè)領(lǐng)域取得了主動權(quán)與話語權(quán)，提升我國裝備制造業(yè)在全球的競爭力和影響力，也極大推進(jìn)了“中國橋梁”整個行業(yè)的未來發(fā)展。

　　正如中鐵大橋院黨委書記、董事長黃燕慶指出：“創(chuàng)新鏈?zhǔn)钱a(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的動力之源，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)莿?chuàng)新鏈發(fā)展的落腳點(diǎn)。引導(dǎo)創(chuàng)新資源與產(chǎn)業(yè)需求高效對接，帶動更多橋梁科技創(chuàng)新成果走出實(shí)驗(yàn)室、走向生產(chǎn)線、邁向市場化，促進(jìn)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展深度融合。中鐵大橋院，責(zé)無旁貸。”

　　探秘三：

　　如何讓“搭積木”過程精準(zhǔn)到“毫米級”？

　　“對于一座大橋，保證其結(jié)構(gòu)安全，僅憑理論和計(jì)算還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，施工建造質(zhì)量也很關(guān)鍵。但如何保障‘設(shè)計(jì)’和‘施工’無縫對接，把‘圖紙’與‘現(xiàn)實(shí)’之間的差異盡可能降到最低，施工監(jiān)控則能起到?jīng)Q定性作用。”中鐵大橋院馬鞍山長江公鐵大橋施工監(jiān)控負(fù)責(zé)人嚴(yán)和仲介紹。

　　主塔，作為斜拉橋的重中之重部位，如同“主心骨”，連接著塔索與主梁，承載著橋梁的“靈魂”。為了滿足航道通航要求，主塔高聳345.6米，相當(dāng)于115層樓高。從“破土而出”到“凌空而建”，這座高達(dá)345.6米的擎天巨柱，施工過程雖如“搭積木”一般，但每提升一米都是一次更高難度的挑戰(zhàn)，尤其進(jìn)行大塊模板的拼裝及線形控制，堪比“空中繡花”。

　　并且，由于大橋主塔為空間四塔肢“A型”塔，屬于混凝土塔與純鋼塔結(jié)合，鋼塔柱體量大、構(gòu)造復(fù)雜，加上受風(fēng)、溫度、施工機(jī)具等多重因素的影響，主塔在合龍時(shí)如何確保四塔肢間的精準(zhǔn)對接，成為了一個技術(shù)難題。為此，在鋼塔首節(jié)段上安裝了高精度的三向調(diào)整系統(tǒng)和定位桁架，并設(shè)置了臨時(shí)鎖定裝置，以保證在溫度恒定的工況時(shí)可進(jìn)行高精度測量。

　　“針對線形控制，鋼塔節(jié)段制造精度至關(guān)重要。”嚴(yán)和仲表示，由于鋼塔架設(shè)是再現(xiàn)工廠制造精度的過程，橋位現(xiàn)場安裝過程中出現(xiàn)誤差調(diào)整手段有限且調(diào)整量較小。因此，不僅要加強(qiáng)現(xiàn)場安裝線形的控制，確保節(jié)段之間的完全匹配。更在廠內(nèi)對制造線形進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)測和控制，特別是鋼錨箱和索導(dǎo)管等關(guān)鍵部件的定位復(fù)測，幾何尺寸精確到毫米級，空間角度精確到“秒級”。

　　為實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展、精細(xì)化控制、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和現(xiàn)代化管理的目標(biāo)。施工監(jiān)控團(tuán)隊(duì)通過搭建“智控”平臺，利用數(shù)據(jù)分析來輔助人工決策，從而顯著提高大橋建造過程的精準(zhǔn)控制和精細(xì)化管理水平。同時(shí)，結(jié)合本橋結(jié)構(gòu)和施工特點(diǎn)，在主塔施工全過程，施工監(jiān)控團(tuán)隊(duì)除了緊密跟蹤現(xiàn)場施工動態(tài)，在每個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施前，都會對施工方進(jìn)行監(jiān)控技術(shù)交底，并通過自主研發(fā)的橋通軟件建立主塔計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)全過程的精細(xì)化主動控制，最終在各方的緊密協(xié)作配合下，推動4號墩主塔順利封頂，傾斜度偏差優(yōu)于塔高的1/8000。

　　封頂結(jié)束后，橋隧技術(shù)公司黨委書記孫英杰表示：“作為省級‘專精特新’企業(yè)，我們緊跟市場需求，主動創(chuàng)新引領(lǐng)，不斷淬煉核心技術(shù)，把‘智能+專業(yè)’新質(zhì)生產(chǎn)力作為橋隧智慧大腦的切入口和著力點(diǎn)，打造一流的橋隧監(jiān)控監(jiān)測團(tuán)隊(duì)，為橋隧的智能建造和智慧運(yùn)維保駕護(hù)航。”

　　探秘四：

　　如何讓大橋結(jié)構(gòu)之美與文化之美“美美與共”？

　　站在施工棧道，抬頭仰望，蔚藍(lán)的天空下，碧波蕩漾的大江之上，三座“A型”白色主塔高聳入云，如同三個巨型“人”字，巍然屹立在天地之間。兩側(cè)婆娑的綠樹、清澈的江水，熱火朝天的大橋建設(shè)現(xiàn)場，渾然一體，好一幅昂揚(yáng)奮進(jìn)的夏日畫卷！

　　“橋梁景觀設(shè)計(jì)首先要滿足結(jié)構(gòu)受力要求，這是我們做景觀設(shè)計(jì)的前提和準(zhǔn)則。”余璐介紹，為便于拉索錨固，國內(nèi)“三索面”斜拉橋基本采用橋面以上為倒Y形的主塔。

　　按老式常規(guī)，馬鞍山公鐵兩用長江大橋原本也可采用常規(guī)“倒Y形”主塔。然而，考慮到以往基本所有三索面大跨斜拉橋均采用“倒Y型”主塔的方式，在設(shè)計(jì)馬鞍山公鐵兩用長江大橋時(shí)，有業(yè)主提出，“在滿足斜拉索錨固前提下，有沒有采取其他造型的可能性？”

　　通過反復(fù)計(jì)算和琢磨，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用“A型”主塔，既可滿足三索面斜拉索錨固的需要，還能通過塔柱截面由塔底至塔頂逐漸收縮，削減橋塔龐大體量，使橋梁在環(huán)境中不致于太過突出。該設(shè)計(jì)不僅得到了專家和業(yè)主的一致好評，還獲得了外觀設(shè)計(jì)專利。

　　不止致力于滿足“結(jié)構(gòu)之美”，為了使大橋之美與周邊環(huán)境之美、文化之美更好“美美與共”，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還深度借鑒融合了“橫看成嶺側(cè)成峰”的中國傳統(tǒng)哲學(xué)與中華民族精神。

　　例如，在設(shè)計(jì)中，將橋塔底端橫橋向進(jìn)行水平連接，通過加強(qiáng)全橋整體性，強(qiáng)化山峰景觀意向，讓人們擁有了“站在不同位置，感官不一樣”的視覺效果。除此之外，還刻意將該橋與附近相隔2.3公里的馬鞍山長江公路大橋主塔造型達(dá)成“遙相呼應(yīng)”的作用。在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)看來，這兩座大橋，一老一新，分別代表了時(shí)間的過去與未來，也同時(shí)彰顯了文化的傳承與延續(xù)。“因此，我們要在設(shè)計(jì)中，既強(qiáng)調(diào)尊重和傳承歷史文化，又能充分體現(xiàn)和凸顯現(xiàn)代創(chuàng)新精神，以此表明時(shí)代的進(jìn)步和社會的發(fā)展。”

　　作為這座大橋的“美容師”，余璐毫不吝嗇對馬鞍山當(dāng)?shù)赜凭梦幕z產(chǎn)與深厚文化底蘊(yùn)的贊美和希望。她表示：“在這里，山、水、橋、人成為協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體，橋梁成為代表地區(qū)文化符號的地標(biāo)性建筑，使得自然、人文、歷史得以交融；象征著馬鞍山的未來，天將更藍(lán)、山將更秀、水將更清、橋?qū)⒏?，?jīng)濟(jì)將更繁榮、人民將更富裕、社會將更和諧。”