4月29日凌晨,随着最后一辆满载卡车驶离,最后一组检测数据成功采集,标志着由铁科院集团公司铁建所桥梁专业试验团队承担的巢马铁路马鞍山长江公铁大桥成桥静载试验圆满落幕。此次试验是铁建所近年来完成的最大规模桥梁静载试验,也是继承担马鞍山桥系列科研、施工监控(副汊航道桥)等的又一项重要工作,为大桥后续动载试验和静动态验收奠定基础。
马鞍山长江公铁大桥是巢马城际铁路的控制性工程,位于安徽省马鞍山市,全长9.8公里,由上海局集团公司合肥铁路枢纽工程建设指挥部(宁安铁路公司)负责建设。其中,主汊航道桥是双主跨1120米、总长3248米的三塔钢桁梁斜拉桥,是世界上首座双主跨超千米三塔斜拉桥,也是世界上主桥最长联钢桁梁斜拉桥,创6项桥梁世界记录;副汊航道桥是主跨392米、总长840米的无砟轨道钢桁梁斜拉桥,是世界最大跨度三索面钢桁梁无砟轨道斜拉桥。本桥作为双层结构的公铁两用桥梁,上层公路为双向6车道城市快速路;下层为4线铁路,其中2线为巢马城际铁路线。
铁建所高度重视本次成桥荷载试验,组建由多位研究员、8位工学博士领衔的“试验兵团”,40余人参与试验,历经前期数月计算和方案准备,制定的大桥成桥荷载试验方案于3月24日通过行业专家评审。
现场试验按评审修改后的方案实施,针对主汊航道桥和副汊航道桥分别布设524个和337个测点,重点对大桥整体刚度、主梁应力、索力、支座位移等9项关键结构指标进行试验验证。其间,最大对称静力加载工况共动用108辆满载50吨的三轴公路加载车和2线共18辆铁路加载车,总重约7000吨,相当于3800多辆家用SUV。108辆汽车通过提升站自4月21日起提升上桥,揭开静载试验序幕。为最大限度减少昼夜温差对测试数据的影响,试验测试均在夜间实施。
4月22日的首日试验在副汊航道桥启幕。该桥主跨392米,铺设III型板式无砟轨道,为世界首座主跨400米级高速铁路无砟轨道钢桁斜拉桥。铁建所针对板式无砟轨道特点,在施工期创新性提出多阶段分层施工控制技术,首次实现在不调整轨道纵断面条件下,设计基准温度下轨顶高程最大偏差7mm、60m中点弦测值最大偏差4mm的施工线形控制成果,在试验期间重点验证环境影响下线桥变形特性及轨道静态不平顺特征、静载试验桥梁竖向刚度及梁端转角,以及联调联试(动载试验)期间桥上轨道线路的运营性能。
针对主汊航道桥两主跨和中塔空间四塔肢的结构特点,试验团队重点验证了全桥结构的协同变形性能,分析多塔铁路斜拉桥在时空非均匀温度场作用下的空间线形变化特征;针对世界最长铁路桥梁斜拉索(649.5米),创新性提出基于高阶倍频的拉索基频识别算法,实现含阻尼器超长斜拉索的索力精准识别;针对主跨跨度超出现行验收标准适用范围(1100m)的问题,铁科院团队自科研立项开始,即针对大桥结构及轨道线路纵断面特点,联合建设单位、设计和施工单位等共同研究制定桥上轨道及桥梁的线形验收标准,在本次试验中除关注挠跨比和转角等传统指标,还对线形验收标准适应性进行现场验证。
试验团队还创新应用了自研的铁路大跨度桥梁建维一体化平台、基于无人机的大跨度铁路桥梁线形和斜拉索索力快速测试技术,联合研发的桥梁水下基础无人检测船等先进测试技术和设备,有助于精准、高效地分析试验数据和评判结构状态。
巢马城际铁路是国家“八纵八横”高铁网沪汉蓉通道的关键一环,更是安徽省融入长三角的钢铁动脉。马鞍山长江公铁大桥正是这条动脉上最强劲的“心脏”。铁建所桥梁试验团队斗志昂扬、勠力同心,历时9天8夜圆满完成现场试验,采集74组关键数据,后续将在巢马城际铁路联调联试期间完成动载试验工作,为马鞍山长江公铁大桥和巢马城际铁路顺利开通和达速运营贡献铁科桥梁力量。