世界級“水橋”打造“河上有河 船上有船”奇觀
時間：2023-06-29 來源：中國建材報 分享：
經過近70年的醞釀、5年多的建設、2萬多名建設者的奮戰(zhàn)，2022年12月30日，承載著千年夢想的“世紀工程”——引江濟淮工程一期試通水通航。
經過近70年的醞釀、5年多的建設、2萬多名建設者的奮戰(zhàn)，2022年12月30日，承載著千年夢想的“世紀工程”——引江濟淮工程一期試通水通航。
這是國務院確定的全國172項節(jié)水供水重大水利工程中的標志性工程，也是潤澤安徽、惠及河南、造?；春?、輻射中原的重大基礎設施和重要民生工程。
引江濟淮淠河總干渠渡槽 安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司/供圖
在江淮分水嶺北側，引江濟淮工程與淠河總干渠立體交叉，天、地兩河高差三十余米，工程實施時會截斷淠河總干渠Ⅵ級航道通航和向合肥市區(qū)的供水，因此，需新建一座兼行船、載水，且一孔跨越II級航道的渡槽進行連接，于是引江濟淮淠河總干渠渡槽應運而生。這個大型構造物為國內首例，國外也較為罕見。
“淠河總干渠渡槽，為引江濟淮工程控制性和難點工程，是世界最大跨度通航鋼結構渡槽水橋，世界首座波折鋼腹板渡槽水橋，國內首座鋼結構渡槽水橋。項目的建成填補了國內大跨度重荷載鋼渡槽技術空白，開創(chuàng)了大跨度鋼渡槽水橋先河，對水利和交通行業(yè)的發(fā)展起到了示范引領作用?！卑不帐〗煌ㄒ?guī)劃設計研究總院股份有限公司（以下簡稱設計總院）高級技術總監(jiān)徐宏光向本報介紹。
多項原創(chuàng)技術創(chuàng)“多個第一”
“今年，國際橋梁大會（IBC）6個專項獎競爭非常激烈。淠河總干渠渡槽與國內20個橋梁項目、國外眾多高質量項目共同爭奪國際橋梁大會6個專項獎，最終成功榮獲亞瑟·海頓獎，成為2023年中國在國際橋梁大會上唯一一個獲獎項目?！毙旌旯饧硬灰训乇硎尽?/span>
亞瑟·海頓獎側重于人行橋、旅客捷運系統(tǒng)、非傳統(tǒng)結構等特殊用途的創(chuàng)新橋梁。淠河總干渠渡槽被譽為“河上有河、船上有船”的“水立交”“船立交”。
淠河總干渠渡槽現(xiàn)已被列入中國交通和水利行業(yè)重點科技清單項目，并榮獲中國橋梁工程創(chuàng)新獎、中國鋼結構金獎等獎項。
設計總院總工程師兼工程技術研究院院長吳志剛談起淠河總干渠渡槽的創(chuàng)新和原創(chuàng)技術時，如數(shù)家珍?！吧掀较鹿?、上開下合、外桁內波”的結構體系和復合不銹鋼波折腹板水槽，不僅可以釋放水體與結構溫差導致的不協(xié)調變形內力，還提高了行船超大開口U形槽體的側向穩(wěn)定，實現(xiàn)了超大變幅水荷載作用下的結構跨度突破，從而成就這一世界最大跨度通航渡槽。
多項原創(chuàng)技術創(chuàng)造“多個第一”。如首次提出了船-水-波折結構間的流固耦合分析方法，波折板回流、漩渦對過流能力、航行安全的研究方法，水-波折板-鋼桁梁-大氣之間的溫度場變形協(xié)調理論，揭示了水、日照、大氣對波折板、鋼桁梁的變形影響規(guī)律。
實現(xiàn)社會效益、經濟效益、生態(tài)效益相統(tǒng)一
在解決鋼結構腐蝕和防腐涂裝引起的水體污染問題上，首次在水橋中采用的免涂裝不銹鋼復合鋼板功不可沒。此外，為適應水橋伸縮、止水需求，特意研發(fā)的U形復合式止水伸縮縫，既滿足了水橋大位移、多向扭轉變形要求，又確保了工程滴水不漏。
“淠河總干渠渡槽十分注重生態(tài)環(huán)境保護，必須確保兩大運河的生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展?！痹O計總院結構與標準化研究所所長殷亮說，“采用橋梁跨越，對自然環(huán)境的影響極小，避免了在引江濟淮運河中設墩。水橋邊跨設置專門通道及護坡，以滿足周邊野生動物正?；顒?、飲水、覓食等通行需求，充分體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)保理念。為提升景觀設計，渡槽采用全焊接結構，鋼板向內變厚，外觀整齊平順。鏤空的桁架結構，輕盈通透。拱肋圓潤流暢，結構整體造型優(yōu)美，實現(xiàn)了與周邊環(huán)境的和諧統(tǒng)一。”
值得一提的是，渡槽采用的波折鋼腹板、全焊接連接等設計方案，比平鋼板、螺栓連接等方案，節(jié)省18萬個螺栓和4700噸鋼材。
主體受力結構采用Q345qD、Q420qD橋梁用結構鋼。水槽采用不銹鋼復合板，側壁為4mm316L+20mmQ345qD波折板,底板為4mm316L+30mmQ345qD平鋼板，軋制工藝，迎水面為4mm316L不銹鋼，采用免涂裝防腐，實現(xiàn)了飲用水環(huán)保和鋼結構耐久雙重需求。鋼結構用量2.1萬噸。
“渡槽鋼結構在設計、加工制造、安裝過程中，均采用了BIM智能建造技術?！?設計總院橋梁設計院副院長朱宇進一步介紹道，基于BIM模型輸出材料清單，便可進行算量輔助材料采購。通過切割模擬，確定最佳切割路徑，最終輸出排板加工程序、下料作業(yè)指導，以及板材規(guī)格，方便材料采購及數(shù)控加工。制造和安裝中，二維碼管理系統(tǒng)主要用于車間原材料入庫、構件檢驗、成品報檢、發(fā)貨、現(xiàn)場收貨等一系列操作流程。
利用BIM模型進行焊接技術交底，準確直觀，減少因焊接順序引起的額外變形。根據(jù)現(xiàn)場實際工況，利用BIM模型對槽位構件吊裝進行模擬，確定合理的吊裝順序。上弦桿最后吊裝，這也是吊裝模擬的重要成果，解決了槽壁板的安裝難題。
針對后續(xù)管養(yǎng)問題，殷亮表示，目前已立項《淠河總干渠渡槽運營健康安全監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)及關鍵技術研究》，建立了渡槽水橋數(shù)字孿生體，對物理實體全壽命周期的變化進行數(shù)字化、模型化和可視化，在數(shù)字空間再造一條渡槽，作為現(xiàn)實對比的映射和鏡像，用于渡槽結構的安全監(jiān)測，保障渡槽水工結構的安全運行，便于及時掌控既有渡槽的健康狀態(tài)，了解渡槽結構的工作情況。
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