長江滾滾，峽谷險峻，一座藍色的鐵路大橋跨江屹立，未來它將滿足高鐵和普鐵雙層同時運營。7月26日10時，隨著最后一塊橋面板精確安裝，重慶鐵路樞紐東環線（以下簡稱重慶東環線）控制性工程——明月峽長江大橋順利合龍，該橋是國內首座雙層四線跨江鐵路橋。
雙層四線
上層跑高鐵下層跑普鐵
明月峽長江大橋由中鐵二院設計、中鐵二局承建，項目建設歷時四年多。作為國內首座雙層四線跨江鐵路橋，橋梁上層為時速250公里的預留高速鐵路，下層為時速160公里的重慶鐵路樞紐東環線客貨共線雙線鐵路。
“上層跑高鐵下層跑普鐵，四線鐵路列車活載的動力效應顯著，對鋼梁和斜拉索的抗疲勞要求非常高。”中鐵二院重慶鐵路樞紐東環線橋梁專業設計負責人秦煜介紹，加之大橋位于長江明月峽區域，地形地貌和地質條件極為復雜，大橋設計和施工難度大，因此是全線重難點控制性工程
大橋正位于明月峽峽谷口，橋下是長江主航道，站在大橋之上極目遠眺，風景宜人，長江呈S型蜿蜒流淌，不遠處就是果園港。長江、峽谷，風光優美，但這些因素聚集在一起對于大橋的設計和修建都是重重難關。
秦煜介紹，因為長江的沖刷，這里地質為斷層破碎帶，屬于砂巖，巖體承載力差；峽谷地帶風場復雜，對大橋行車安全性影響巨大。同時，大橋跨越長江一級通行航道，每天通航船舶可達270艘，通航船舶多，但橋位地處峽口彎道水域，水流最大橫向流速2.2米/秒，船撞橋梁風險高。
在如此的地理環境下，如何保證橋梁穩定度和牢固度能滿足雙層四線鐵路的同時運營，特別是高鐵的安全運行？對此，中鐵二院設計團隊進行了“長江峽谷四線鐵路斜拉橋關鍵技術研究”的科研工作，攻克明月峽長江大橋的眾多難題。
明月峽長江大橋順利合龍。通訊員 任承旺 圖
科技攻關
這座大橋創造多個全國首例
明月峽長江大橋橋梁全長877.8米，單孔最大跨度425米。橋梁上部結構為鋼桁梁結構，采用N形主桁結構正交異性密橫梁橋面系，全橋共計69個節段，總重超過26000噸；下部結構由兩塔兩墩兩臺組成，主塔高度分別為189.5米、203米；鋼桁梁與主塔連接有斜拉索120根，斜拉索采用不對稱空間雙索面扇形布置。
“我們設計的是非對稱花瓶型橋塔鋼桁梁斜拉橋，這是全國首例，兩側橋臺與上下層重疊隧道直接相連也是全國首例。”秦煜介紹，因為受長江兩岸峽谷地形所限，無法對稱布跨，因此他們設計了非對稱的高低塔方案，采用不等長群樁基礎等，從而減小不良地質的影響。
峽谷的風是不確定性的，對此他們和中南大學合作，基于風洞試驗和風-車-橋耦合振動分析，采取了空間扇形斜拉索和抗風支座等措施，保證了行車的安全性和舒適性。同時，設計研發采用了M280拉索體系，用于部分高疲勞應力幅的斜拉索，有效提高了鋼梁和斜拉索的抗疲勞性能。
“下塔柱結構的抗船撞性能達到最高等級，確保即使是在8000噸輪船的撞擊下，大橋也不會垮塌。”秦煜表示，同時通過設置橋區助航設施、下塔柱內部填芯混凝土和自浮式鋼覆復合材料防撞設施等措施，降低了船撞風險。
不同于其他橋梁的是，明月峽長江大橋底部也全部用鋼板連接。秦煜介紹，相比水泥預制板，鋼的整體受力支撐度和韌性更強，因此他們對主梁邊跨壓重區采用了整箱式設計，即用鋼板封箱，內部用混凝土澆灌，這在國內鐵路鋼桁梁結構中尚屬首例。
據了解，中鐵二院設計團隊圍繞明月峽長江大橋建設關鍵技術進行攻關，形成了“斜拉索”“斜拉索下錨頭除濕結構”等30多個專利、論文和研究報告等成果。
面對深水基礎施工、大體積混凝土溫度控制、超高塔混凝土泵送、墩頂段鋼梁施工空間限制、鋼桁梁懸臂拼裝線型控制等困難，中鐵二局累計形成“鋼圍堰水上拼裝施工工法”“混凝土高壓地泵泵管固定裝置”“斜拉橋橋塔墩頂段鋼桁梁的安裝方法”等60余項授權專利、優質工法和論文技術成果。
中鐵二局重慶鐵路東環線項目副總工程師覃早介紹，為解決深水基礎施工難題，制造了重達2600余噸的巨型鋼圍堰，鋼圍堰采用駁船從涪陵浮運117千米到達橋位，創下國內內河浮運距離最長紀錄。
來源：科技日報
審讀：喻方華
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