2024年08月09日

中交武港院步履式顶推技术助力智能建桥

轻点鼠标 万吨级钢梁“自动行走”

□楚天都市报极目新闻记者 吕锐 通讯员 孙砚红

在传统的桥梁建设中,当塔柱或桥墩建好后,一节节梁体要先通过超大型起重机吊装到指定位置,然后再进行拼接组装。然而,一旦施工场地受限,这种施工方式就难以开展,亟需一种可适应多种复杂条件、环境友好、自动化程度高的智能施工技术。

在这种背景下,由中交二航局下属中交武港院(下称“中交武港院”)自主研发的“步履式顶推技术”应运而生。该技术将大型结构设计成若干个节段,在工厂内制造完成,用车辆或船舶运抵现场装配组拼,然后使用顶推设备将组拼完成的构件逐节向前顶推进行施工。“步履式顶推技术就是模拟人的行走方式,通过顶推设备将桥梁带动进行前移。”中交武港院副总经理郭强介绍。

做各类桥梁结构的“搬运工”

杭州九堡大桥于2012年7月通车运营,是国内第一座全桥采用组合结构的现代大型越江桥梁。桥面主体结构用钢量达1.5万吨,因地处钱塘江强涌潮河段,水文地质复杂,常年受台风、涌潮、季风及通航的影响,施工难度极大。由于传统的拖拉式顶推法存在种种弊端,工程师们决定设计出一种新的顶推方式,来完成钢梁的架设。

工程师们设想,如果用几十台甚至上百台这样的千斤顶来当一只只“脚”,通过它们协同配合,让一整段几十米甚至上百米长的钢梁像毛毛虫一样向前“蠕动”,是不是就能避免以往顶推施工的种种弊端呢?

经过近半年时间的充分调研、多次研讨和承载力试验,步履式顶推技术和设备应运而生,重达1.5万吨的钢梁采用“一步一步”行走的方式,以2-3米/时的速度向前移动,保证了杭州九堡大桥的顺利合龙,成为国内第一个采用“整体顶推施工”的拱桥。

无独有偶。2013年,武汉市决定在交通繁忙的东风大道快速路建设一座高架桥。不同于传统等高截面箱梁,该项目为变高截面。中交二航局的研发团队经过改进工艺,研发出了新型步履式顶推设备,具备平移和旋转微调功能,可自适应钢箱梁截面变化。同时利用智能化监控系统实现顶推过程中位移、力、钢箱梁状态等关键环节、要素的实时监控分析,不仅大幅提高了施工安全性,更减少了现场一半以上的调整梁,简化了施工步骤,极大提高了施工效率。

随着不同特大型桥梁建造需求,智能顶推技术及其装备的自动化水平得到整体提升,应用场景不断拓展,逐步实现了钢桁梁顶推、曲线桥顶推。

在世界第一高钢桁梁斜拉桥——北盘江大桥,实现世界首例“钢桁梁”体系顶推施工,为中国交建赢得了首个“中国专利奖金奖”的殊荣;在目前国际最小曲率半径桥——莲花大桥,项目团队仅用一个半月的时间,完成了60米曲率半径钢箱梁顶推作业等。

全国最长钢梁顶推到位

近日,在河南省沁阳至伊川高速公路黄河特大桥项目建设现场,中交二航局技术员杨黎明在顶推施工主控室,拿着对讲机现场指挥调度,执行施工任务。在他面前,一张全景大屏格外引人注目。其主页面被分为两个部分,从上到下依次是:工程管理信息和实时动态模型。

极目新闻记者注意到,点击顶部菜单进入设备信息界面,能够实时查看每台设备的工作状态及传感器数据。借由云端仿真模型同步监测顶推施工的现场状况,能实现公司、项目部与现场数据的同步,实现穿透式管理,极大提高了管理效率与应急响应速度。

“我们研发的以5G通信技术为基础,实现远程无线控制功能的顶推控制系统,可将‘传感器’充当人眼,信号实时发送至后台,清楚获知现场设备及梁体的顶推状态信息。”郭强介绍,“原来需要近30个人的现场,现在只需要一半人员。”

沁阳至伊川高速公路黄河特大桥顶推的钢梁长2585米、桥梁总宽度34米、重约4万吨,单向连续顶推最大长度达1285米,最大跨度100米,为国内同类桥梁单跨顶推长度之最。

据介绍,该顶推技术中的无人化自动控制系统,集成设备多点同步控制、结构应力监测和故障诊断的功能,已在济南凤凰路黄河大桥、深中通道伶仃洋大桥、安罗高速黄河特大桥等20余个重大工程项目中成功应用。

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