科技創新為世界第一高橋 伸縮關節
發布時間：2024-04-22 點擊：125
中國交通報2016年12月第6386期
北盤江大橋伸縮縫安裝完成，表面為一層防腐材料。
伸縮縫下部結構。
精密測量，為百年大橋建造伸縮縫。
生產車間正在為伸縮縫做防腐準備。
高橋之上，云霧繚繞似人間仙境；高橋之下，煙雨水繞若世外桃源。北盤江支流河水清澈，參天古木依舊枝葉繁茂，山中時常可見獼猴的身影。
今年年底，北盤江大橋將全面通車，其縮千里為咫尺，連云貴為一家。隨著北盤江大橋正式合龍，山西省交通科學研究院（簡稱山西交科院）開始為大橋安裝“伸縮關節”，該型伸縮縫均由山西交科院所屬山西交科橋梁附件有限責任公司（簡稱山西交科公司）獨立設計、生產加工并安裝。
創新設計 確保大橋關節能屈能伸
備受關注的北盤江大橋是浙江杭州至云南瑞麗高速公路畢都段的控制性工程，位于貴州省和云南省交界處，大橋全長1341.4米，橋面到谷底垂直高度達565米，相當于200層樓的高度，超越之前世界第一高橋四渡河特大橋的560米，成為新的世界最高。
由于大橋處于特殊的地理位置，常年潮濕多雨，且受峽谷橫風影響，橋梁主體工程采用鋼桁梁結構，僅在大橋兩端設置四條伸縮縫，以最大限度保證行車連續性和舒適性，降低行車對梁體結構的沖擊作用。因此對伸縮裝置提出了更高的要求，除了要良好的適應橋梁的伸縮變化外，還必須具備良好的防腐性能。
山西交科公司組織曾參加過江陰長江公路大橋2000型伸縮縫、蘇通長江公路大橋2080型伸縮縫等研發項目的技術骨干對國內特大型伸縮縫工程進行了詳細的技術分析與數據整理，吸取不同形式的伸縮縫生產安裝經驗，并多次前往北盤江大橋進行實地調研。
關鍵部位的特種構件是保障大橋百年使用壽命的秘密武器。此次伸縮縫采用的是等距變位式伸縮縫，其整體結構、縫寬調整系統和關鍵受力部件均具有公司自主知識產權。該形式的伸縮縫兼具“轉軸式”伸縮縫結構簡單、受力清晰和“剪力彈簧式”伸縮縫制造簡單、互換性好的優點。
設計單位的技術專家表示，正是因為有了包括伸縮縫在內的創新設計，才使得這座大橋有了能屈能伸的“關節”，在烈日中不會變形，在寒風中也能安之若泰。目前，該型伸縮縫已具有自主知識產權，獲得發明專利2項，實用新型專利1項，打破長期以來國內大位移伸縮縫依賴進口的局面。
技術攻關 盡可能使關節與大橋同壽命
大橋的設計使用壽命為100年，而目前世界范圍內，伸縮縫的使用壽命為30到50年，也就是說，在北盤江大橋100年的設計使用周期內，要陸續經過兩到三次更換。為盡可能高的提升伸縮縫使用質量與壽命，公司在生產過程對伸縮縫各個部件采取全過程、全方位的管控。
2016年，為完成d1120型等距變位模數式橋梁伸縮縫的生產工作，公司生產工人認真研習設計文件，熟悉掌握每一道生產工序，嚴格把握每一道工序檢驗，歷時半年完成了伸縮縫的零配件生產，積累了各類檢驗數據、試驗數據的文件資料。在對伸縮縫部件加工時，高級技師張晉平靠著自己的雙手和一臺傳統的鉆床在11米的梁體上鉆出了孔間距誤差小于1毫米的32個孔，且一次檢驗全部合格。
如果說伸縮縫是橋梁結構的關節部件，橡膠支座則是保證關節能夠完好運行的潤滑劑。橡膠支座作為伸縮縫的重要受力部件，其質量好壞直接影響到伸縮縫的使用壽命。由于大橋復雜的變位要求和潮濕的氣候環境，公司擯棄了以往外購支座的做法，自己設計出一種專門針對大橋復雜環境的橡膠支座，根據實驗結果不斷修正模擬參數，優化溫度、壓力、膠層厚度等重要指標。經檢驗，支座各項指標均符合國家行業標準。
調整機構是保證伸縮縫適應橋梁伸縮變形的核心機構。公司檢驗人員長期進駐車間，與車間工人一起對調整機構的加工和組裝精度嚴格把控，將加工部件的檢驗頻次提高到100%，嚴禁不合格品進入組裝程序，最終保證d1120型伸縮縫的調整機構加工和組裝要求完全滿足設計要求。
精準安裝 將高差控制在0.5毫米內
作為一座大橋負荷量最大的構件之一，每經過一輛車的碾壓，它都要不停地伸縮調節，而每1℃溫度的變化，或者是每一次剎車等外力因素造成橋面位移，這都靠伸縮縫的即時調節。按照《公路橋梁伸縮裝置》（jt/t 327-2004）中規定，伸縮量大于800毫米時，中梁頂面與邊梁頂面相對高差應在±1.5毫米。為了盡可能地減小行車對伸縮縫和梁體的沖擊作用，公司提出了整體伸縮縫頂面內彼此中梁與邊梁的高差都在±0.5毫米的要求，相當于一枚硬幣厚度的1/4，安裝精度甚至比大橋合龍時的精度還要高，如此高標準的要求帶來的技術難度可想而知。
大橋伸縮縫的安裝工作于2016年10月初展開。項目辦公室主任周平指出，北盤江大橋伸縮縫安裝是整個標段的控制性工程，其安裝進度和質量好壞將直接影響到后續路面工程的施工，希望山西交科公司能夠嚴格做好質量管控。
組裝完成的d1120型伸縮縫長12.25米，單重在20噸左右，北盤江大橋兩岸索塔坐落于懸崖邊，中跨橋面距離峽谷底最大565米，因此受峽谷橫風的影響較大，吊裝過程中伸縮縫會產生劇烈擺動，懸吊在空中移動時產生的動量甚至能將整輛吊車甩到峽谷底部。如果擺放位置不正確將會對橋梁產生巨大的局部壓力，甚至會破壞橋梁結構。
巨大的體積與質量規格，懸空移動時產生的動量、復雜的安裝環境、如何能安全的起吊縫體進入槽口，就成了現場安裝的首要難題。
“千磨萬擊還堅韌，任爾東南西北風”，山西交科公司根據設計代表意見和大橋結構圖紙確定了吊車安全起吊位置和行動軌跡。項目部采取了大小吊車協同施工的方法：大吊車起吊，小吊車牽引的方式，以盡可能慢的速度將縫體吊裝入槽口指定位置。
焊接是影響伸縮縫現場安裝成效的最主要的因素，縫體頂面與梁板的焊接需要一次性完成，焊接工人必須蹲地四五個小時持續作業，對工人的焊接水平和耐力要求極高，且焊接過程中工人處于橋下位置，辛苦與危險并存。
對此，工人張富國深有體會：“我們的工作需要到橋下進行仔細焊接，北盤江大橋是世界第一高橋，對于焊接工藝的要求更是十分嚴格，一點都馬虎不得?！睆埜粐f：“一開始作業，我們連廁所都沒法上，直到中午才能下來吃些東西?！焙附庸と俗钆碌氖菒毫拥奶鞖?，工人王林告訴記者：“大風吹來會讓人重心不穩，寒冷的天氣會讓握著焊槍的手變得僵硬，降低了焊接速度。”
然而，無論天氣如何寒冷，他們依舊一動不動的保持焊接的姿勢，一絲不茍確保質量和安全。王林表示：“雖然耗時變長了，但為了保障高質量安裝和今后全橋的高效運行，這些‘笨功夫’下得值?！?br>現場檢查的業內專家說：“北盤江大橋伸縮縫采用新技術、新工藝安裝施工，外部質量美觀，其性能達到了國際一流水平。”
山西交科院院長趙隊家表示，山西交科院多年來打造自主創新平臺、產業及產品中試化平臺、高新技術產業化平臺、傳統技術升級產業化平臺的“四大平臺”，取得了一批重大科技攻關和技術創新成果，此次為世界第一高橋設計、生產、安裝伸縮縫是山西交科院順應創新發展潮流、促進科技成果轉化的又一力證。
“一帶一路”國家戰略對于整個裝備制造業而言，將帶來巨大的市場機會。未來，山西交科院將緊抓市場機遇，以技術創新推動裝備制造業的發展，推動山西交科院走出國門，做“中國制造2025”的踐行者、先行者。
（天津市交通運輸委員會 2016-12-13 17:36:14）
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精密測量，為百年大橋建造伸縮縫。
生產車間正在為伸縮縫做防腐準備。
高橋之上，云霧繚繞似人間仙境；高橋之下，煙雨水繞若世外桃源。北盤江支流河水清澈，參天古木依舊枝葉繁茂，山中時常可見獼猴的身影。
今年年底，北盤江大橋將全面通車，其縮千里為咫尺，連云貴為一家。隨著北盤江大橋正式合龍，山西省交通科學研究院（簡稱山西交科院）開始為大橋安裝“伸縮關節”，該型伸縮縫均由山西交科院所屬山西交科橋梁附件有限責任公司（簡稱山西交科公司）獨立設計、生產加工并安裝。
創新設計 確保大橋關節能屈能伸
備受關注的北盤江大橋是浙江杭州至云南瑞麗高速公路畢都段的控制性工程，位于貴州省和云南省交界處，大橋全長1341.4米，橋面到谷底垂直高度達565米，相當于200層樓的高度，超越之前世界第一高橋四渡河特大橋的560米，成為新的世界最高。
由于大橋處于特殊的地理位置，常年潮濕多雨，且受峽谷橫風影響，橋梁主體工程采用鋼桁梁結構，僅在大橋兩端設置四條伸縮縫，以最大限度保證行車連續性和舒適性，降低行車對梁體結構的沖擊作用。因此對伸縮裝置提出了更高的要求，除了要良好的適應橋梁的伸縮變化外，還必須具備良好的防腐性能。
山西交科公司組織曾參加過江陰長江公路大橋2000型伸縮縫、蘇通長江公路大橋2080型伸縮縫等研發項目的技術骨干對國內特大型伸縮縫工程進行了詳細的技術分析與數據整理，吸取不同形式的伸縮縫生產安裝經驗，并多次前往北盤江大橋進行實地調研。
關鍵部位的特種構件是保障大橋百年使用壽命的秘密武器。此次伸縮縫采用的是等距變位式伸縮縫，其整體結構、縫寬調整系統和關鍵受力部件均具有公司自主知識產權。該形式的伸縮縫兼具“轉軸式”伸縮縫結構簡單、受力清晰和“剪力彈簧式”伸縮縫制造簡單、互換性好的優點。
設計單位的技術專家表示，正是因為有了包括伸縮縫在內的創新設計，才使得這座大橋有了能屈能伸的“關節”，在烈日中不會變形，在寒風中也能安之若泰。目前，該型伸縮縫已具有自主知識產權，獲得發明專利2項，實用新型專利1項，打破長期以來國內大位移伸縮縫依賴進口的局面。
技術攻關 盡可能使關節與大橋同壽命
大橋的設計使用壽命為100年，而目前世界范圍內，伸縮縫的使用壽命為30到50年，也就是說，在北盤江大橋100年的設計使用周期內，要陸續經過兩到三次更換。為盡可能高的提升伸縮縫使用質量與壽命，公司在生產過程對伸縮縫各個部件采取全過程、全方位的管控。
2016年，為完成d1120型等距變位模數式橋梁伸縮縫的生產工作，公司生產工人認真研習設計文件，熟悉掌握每一道生產工序，嚴格把握每一道工序檢驗，歷時半年完成了伸縮縫的零配件生產，積累了各類檢驗數據、試驗數據的文件資料。在對伸縮縫部件加工時，高級技師張晉平靠著自己的雙手和一臺傳統的鉆床在11米的梁體上鉆出了孔間距誤差小于1毫米的32個孔，且一次檢驗全部合格。
如果說伸縮縫是橋梁結構的關節部件，橡膠支座則是保證關節能夠完好運行的潤滑劑。橡膠支座作為伸縮縫的重要受力部件，其質量好壞直接影響到伸縮縫的使用壽命。由于大橋復雜的變位要求和潮濕的氣候環境，公司擯棄了以往外購支座的做法，自己設計出一種專門針對大橋復雜環境的橡膠支座，根據實驗結果不斷修正模擬參數，優化溫度、壓力、膠層厚度等重要指標。經檢驗，支座各項指標均符合國家行業標準。
調整機構是保證伸縮縫適應橋梁伸縮變形的核心機構。公司檢驗人員長期進駐車間，與車間工人一起對調整機構的加工和組裝精度嚴格把控，將加工部件的檢驗頻次提高到100%，嚴禁不合格品進入組裝程序，最終保證d1120型伸縮縫的調整機構加工和組裝要求完全滿足設計要求。
精準安裝 將高差控制在0.5毫米內
作為一座大橋負荷量最大的構件之一，每經過一輛車的碾壓，它都要不停地伸縮調節，而每1℃溫度的變化，或者是每一次剎車等外力因素造成橋面位移，這都靠伸縮縫的即時調節。按照《公路橋梁伸縮裝置》（jt/t 327-2004）中規定，伸縮量大于800毫米時，中梁頂面與邊梁頂面相對高差應在±1.5毫米。為了盡可能地減小行車對伸縮縫和梁體的沖擊作用，公司提出了整體伸縮縫頂面內彼此中梁與邊梁的高差都在±0.5毫米的要求，相當于一枚硬幣厚度的1/4，安裝精度甚至比大橋合龍時的精度還要高，如此高標準的要求帶來的技術難度可想而知。
大橋伸縮縫的安裝工作于2016年10月初展開。項目辦公室主任周平指出，北盤江大橋伸縮縫安裝是整個標段的控制性工程，其安裝進度和質量好壞將直接影響到后續路面工程的施工，希望山西交科公司能夠嚴格做好質量管控。
組裝完成的d1120型伸縮縫長12.25米，單重在20噸左右，北盤江大橋兩岸索塔坐落于懸崖邊，中跨橋面距離峽谷底最大565米，因此受峽谷橫風的影響較大，吊裝過程中伸縮縫會產生劇烈擺動，懸吊在空中移動時產生的動量甚至能將整輛吊車甩到峽谷底部。如果擺放位置不正確將會對橋梁產生巨大的局部壓力，甚至會破壞橋梁結構。
巨大的體積與質量規格，懸空移動時產生的動量、復雜的安裝環境、如何能安全的起吊縫體進入槽口，就成了現場安裝的首要難題。
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然而，無論天氣如何寒冷，他們依舊一動不動的保持焊接的姿勢，一絲不茍確保質量和安全。王林表示：“雖然耗時變長了，但為了保障高質量安裝和今后全橋的高效運行，這些‘笨功夫’下得值?！?br>現場檢查的業內專家說：“北盤江大橋伸縮縫采用新技術、新工藝安裝施工，外部質量美觀，其性能達到了國際一流水平。”
山西交科院院長趙隊家表示，山西交科院多年來打造自主創新平臺、產業及產品中試化平臺、高新技術產業化平臺、傳統技術升級產業化平臺的“四大平臺”，取得了一批重大科技攻關和技術創新成果，此次為世界第一高橋設計、生產、安裝伸縮縫是山西交科院順應創新發展潮流、促進科技成果轉化的又一力證。
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（天津市交通運輸委員會 2016-12-13 17:36:14）
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