超大跨度异型钢连桥动态成型施工关键技术研究与应用

为重塑西安成为“一带一路”文化核心区,扩大文化交流在西安市内的开展面和贯入度,西安市政府建立“三中心”重点配套公共服务类建设项目———“一带一路”文化交流中心系列公建项目。“一带一路”文化交流中心系列公建项目北地块为400 m超长非对称双塔连体结构,其中150 m空中连桥是国内最大跨度的钢连桥单体。钢连桥重约42000 kN,与两端塔楼焊接连接,桥身主体由片式桁架、弧形三角桁架及其之间的水平梁撑组成。在连桥一端下部加设有36 m长、4500 kN重的下加腋结构。连桥投影下方为单、双层地下室的多标高顶板,施工条件复杂。现阶段提升施工的研究,多停留在跨度小、重量轻的连体结构整体提升的理论及实践分析上,而对于包含有上述非常规自身结构特点及各类外部复杂环境的超长超重连桥施工,未有成套的关键技术研究和应用成果。经过对钢连桥施工重、难点的全面分析,结合行业内提升施工的现有案例,创新研发了一套超大跨度异型钢连桥动态成型施工关键技术,包含超大跨度异型钢连桥动态成型线形控制技术、超大跨度异型钢连桥结构内力控制与应力监测技术、复杂工况下大体量钢连桥拼装施工危险源管控技术。异型钢连桥在动态成型过程中,加腋结构分步安装使得结构重心持续变动,对于结构成型线形控制提出了更大挑战。150 m大跨度连桥由多节段厚板钢材构件拼装成整体,经分阶段提升动态成型。成型过程中,内力不断重分布,因此施工过程的内力控制与实时监测至关重要。此外,连桥体量大,多数构件单重达300 kN,其拼装施工对于大型起重设备的需求与其投影下方地下室顶板相对较弱的承载能力之间的矛盾,对施工安全危险源管控技术提出了更高要求。该技术提出了非对称预拱技术、优化了焊接顺序优化、应用循环预拼装及虚拟预拼装,解决了非对称超长连桥线形控制控制难题;应用全周期仿真模拟,研发了“多吊点分布、主被动力结合”的提升体系,开发了“差值法”应力判别标准,解决了施工过程中结构内力与应力监测难题;提出了“钢支撑+后浇承台”楼板加固,研发了多标高拼装平台体系,确保施工安全性。