“大通”钢丝绳复合阻尼器助力金沙江特大桥
2021-10-18
都香高速公路金沙江特大桥,是国内目前最大跨度的钢箱混合梁独塔斜拉桥,该桥全长565米,主跨为340米钢箱梁,边跨为152米预应力混凝土箱梁,引桥为2跨35米钢混组合梁,主墩高197.6米,主墩桩基是“深水大直径长桩”,设计桩长75米,直径2.5米。
该桥位于云南巧家县和四川金阳县交界处,自然条件恶劣,河床地处陡峭,属“无覆盖层裸岩”;金沙江水位变化快,最大落差达60米;山体滑坡,泥石流等自然灾害频繁,峡谷风6级以上持续半年,阵风可达12级,夏季温度最高47度,所处场地地震基本烈度为7度,水平向地震动加速度峰值为0.186g。
都香高速金沙江特大桥效果图
设计单位采用了独塔双索面半漂浮体系钢箱混合梁斜拉桥结构,经过抗震分析,大桥过渡墩(2号、6号)墩的顺桥向抗震性能以及主塔的横桥向抗震性能以及主塔的横桥向抗震性能是金沙江特大桥抗震设计的关键。
在设计阶段,我司协同华中科技大学控制结构湖北省重点实验室、武汉理工大学土木建筑学院等高校,同设计单位对于主桥减震方案的选型提供了建设性的参考意见。经过比较分析,在设计之初遴选了三种主桥减震方案如下:
序号 | 减隔震措施 |
方案一 | 主塔(纵向黏滞阻尼器+横向钢阻尼器+竖向活动支座),过渡墩(纵向黏滞阻尼器+横向钢阻尼器+竖向活动支座),辅助墩设置球钢支座(纵向活动横向限位,限位块在地震作用下剪短) |
方案二 | 主塔(纵向黏滞阻尼器+横向钢阻尼器+竖向活动支座),过渡墩、辅助墩均设置隔震支座(铅芯、高阻尼) |
方案三 | 主塔、过渡墩、辅助墩均设置环向钢丝绳阻尼器+球钢支座(纵向活动横向限位,限位块在地震作用下剪断) |
以上3种减震方案均能满足大桥抗震设防的目标要求。进一步分析,方案一的粘滞阻尼器经济性和耐久性较差,维护成本较高;方案二经济性有所提升,但也存在耐久性较差的问题,且在地震作用下,纵横向均表现为阻尼器+隔震支座共同参与受力,两种装置的恢复力模型存在较大差异,虽然理论计算表明其耦合作用效果能满足抗震要求,但尚且缺试验数据支撑,实际情况存在较大不确定性。方案三选择的环向钢丝绳阻尼器的主要优点为:(1)经济性较好(约占方案一造价的70%);(2)耐久性好,免维护,维护成本低;(3)使用温度范围宽,耐酸、碱、油的腐蚀;(4)阻尼器在平面内具有相同的力学特性,具有“环向抗震”的功能,不受未知的地震方向性的限制;(5)该阻尼器还具有柔性限位的功能,能有效防止梁体向一侧过度位移。
经过业主单位、设计单位、施工单位、监理单位以及相关高校专家学者多轮与会讨论后,最终选用了方案三,即环向钢丝绳复合阻尼器。
环向钢丝绳复合阻尼器布置效果图
2020年,经过中国交建物资集采平台的招标程序,我司被确认为该项目环向钢丝绳阻尼器的供应单位。
金沙江特大桥主塔施工正有序进行
经过两年多的紧张施工,在2021年下半年,我司积极配合项目施工的进度,克服了原材料(钢材)价格上调而带来成本上升的压力,保质保量地供应了该批环向钢丝绳阻尼器。鉴于之前同类别阻尼器使用在如此大跨径桥梁上使用的实际经验并不丰富,为了确保制造加工出来的产品符合设计的性能要求,我司不计代价地在出厂前把两个重达20吨的“大家伙”不远千里从成都运输到位于河北固安县的中交公路长大桥建设国家工程研究中心,对产品的外观质量和尺寸、水平位移、水平等效刚度、等效阻尼比、水平滞回性能等核心指标全项进行了检测。经过检测,指标均符合设计要求值所允许的误差,满足设计要求。
都香高速金沙江大桥环向环向钢丝绳阻尼器在中交长大桥建设国家工程研究中心有限公司检测中心进行主要性能检测
由我司设计和加工制造的金沙江大桥的环向钢丝绳复合阻尼器装车发货
2021年10月17日,在我司技术人员的现场指导下,二个最大吨位的环向钢丝绳阻尼DSHZ(4850 500)平稳准确地坐落在支撑垫石上,其高度公差和并排放置的球型钢支座保持在3mm以内,为桥梁梁体的铺设提供了有效的支撑平面。后期,在梁体铺设完毕以及桥梁投入服役后,我司售后人员将进一步对环向钢丝绳阻尼器做跟踪监测,以确保在服役期内钢丝绳构件“复合阻尼”的功效得到有效发挥。
我司技术人员在现场指导环向钢丝绳复合阻尼器安装
多年来,大通路桥紧跟国家大政方针,秉持“创新、绿色”的发展理念,不断地在“减震防灾、装配化、智能化”的工程领域内做精细化纵深发展,协同高校等科研单位联合研发试制,形成一系列以“高端减隔震支座和伸缩缝、复合阻尼器、便捷装配爬梯、连接套筒、高性能防冲刷复合材料等”为代表的拳头产品,其创新和研发实力得到全国同行的一致认可。本次为都香高速金沙江大桥设计和加工制造的环向钢丝绳复合阻尼器,便是这一成果的具体展现和应用,既节约了造价、提高了社会效益,整体提升了金沙江大桥的抗震效果,同时也为环向钢丝绳阻尼器在同类大型桥梁的应用推广奠定了坚实的基础。
也正得益于一个又一个类似于金沙江大桥阻尼器的等一批创新项目的成功应用,我司近年来先后获得“国家级高新技术企业”、“国家级科技型企业”、 “四川省省级企业技术中心”、“四川省专精特新企业”等一系列荣誉称号。荣誉的背后,既是对过去成绩的肯定,更是对未来沉甸甸的期许和责任!作为一家“敢作为、有作为”的制造型加工企业,大通路桥将继续坚持“让结构更安全 FOR SAFER STRUCTURE”的企业愿景,不断地加大创新和研发力度,密切跟踪国家行动纲要所确定的热点和趋势,结合所属细分行业的特点,肩负“制造兴国”的使命,致力于把“大通牌”打造为减隔震领域内国内知名、国际上有一定影响力的一流品牌!