SolidWorks助力铁四院设计国内最大跨度公路钢桁系杆拱桥——横琴二桥通车

12月30日,中国铁建铁四院设计的珠海横琴二桥主桥正式通车。横琴二桥是备受关注的横琴自贸片区对外第二通道,也是国内最大跨度的公路钢桁系杆拱桥。

横琴二桥是铁四院进行全面开拓经营的首批重点项目之一,也是珠海市迄今为止投资规模最大、桥梁长度最长的独立特大桥工程。珠海市对横琴二桥的景观设计、结构形式高度重视,跨洪湾水道主跨的设计直接决定该项目投标的成败。

在激烈的竞标过程中,铁四院桥梁设计团队在瞿国钊带领下,经过十几个日夜奋战,提出4种桥梁设计方案,并对每一种方案深入论证和精心计算,对每一种桥型的优缺点都进行全面比选。

其中,(100+360+100)m双拱肋钢桁拱桥方案成为铁四院力推方案。本方案主桥造型如同一只张开巨大双翅在海面低飞的海鸟,又如一只巨大的的海贝漂浮在水面上,桥梁与周围环境完美地结合在一起,成为一座凝固的雕塑,给人以一种巨大的震撼感和油然而生的美感。

凭借铁四院投标团队的无私协作和大胆创新,2011年5月,最终在多个极具实力的投标单位中脱颖而出,成功中标珠海市横琴二桥项目。

2011年6月18日上午,珠海市横琴二桥工程勘察设计合同签字仪式在珠海举行。铁四院董事长、院长蒋再秋在出席签约仪式时指出,当前珠海市迎来了前所未有的发展机遇,也为铁四院与珠海市合作提供了广阔空间,协议的签订必将进一步加强双方合作,有利于发挥铁四院整体优势,为珠海市经济社会发展和横琴开发建设作出新的贡献。

铁四院总体负责人骆登峰在汇报勘察设计情况时说,横琴二桥主跨400米,主桥推荐采用双拱肋钢桁拱桥型方案,造型似一只海鸟,振翅高飞于大海之上,展现了珠海勃勃的生机。

2011年9月,铁四院珠海横琴二桥初步设计方案通过评审,主跨400m钢桁系杆拱得到了与会专家的一致好评,也获得了珠海市的高度认可。2012年2月28日,铁四院按期完成了横琴二桥施工图正式设计图纸。

此项目为市政工程,业主要求交付的施工图每一页都要加盖铁四院设计出图章,时间紧、文件多份数多,单靠图文中心短时间内无法完成,铁四院道路院总体、专册、设计人员7名员工齐上阵,盖了整整一上午的出图章,最终保证图纸按时发出。出图章的油墨加了一次又一次,胳膊酸了,手抽筋了,甩几下继续盖,用完了整整一瓶出图章油墨。

钢桁拱杆件复杂,节点图绘图工作量巨大,同时施工图时间紧迫,从方案完全稳定到施工图完成总共就只有两个月的时间。在这两个月时间里,铁四院项目负责人瞿国钊带领团队日夜兼程、通宵达旦地加班加点,经常熬到通宵。本次设计的另一个亮点是在武汉理康科技有限公司的协助下,完成了在钢结构节点图绘制中部分节点采用三维软件SolidWorks建模出图,做到精细化设计、精细化出图,保证了全桥的顺利通车。

武汉理康公司作为铁四院信息化合作伙伴,为横琴二桥项目提供了Solidworks软件和相关的培训服务,并调派技术人员进驻项目组,协助完成节点骨架参数化设计,三维建模,施工图设计等工作。在设计过程中,根据钢桥节点的设计特点,二次开发了“三维钢桥设计包”,实现了参数化变形、智能打孔、自动统计报表等功能,进一步提高了出图效率。

铁四院横琴二桥设计者曾敏介绍说,横琴二桥同时面对宽桥面、大跨度、海洋腐蚀性环境、台风多发、软弱层深厚且地震烈度高的建桥环境,技术难度异常复杂,此外桥下航道繁忙施工难度大,为此设计组开创性的采用了多项新技术新方法,取得了良好的技术经济效益:

采用适应地势地形的短边跨结构体系,大大减小了边跨长度,有效的提升了该桥的经济性;

跨多节间的平联布置形式让传统钢桁梁的杆件繁多凌乱的外观变得简洁,不再压抑,既提升了美感,又节省了用钢量;

采用新型桥面系结构形式,解决了桥面系参与主桁受力的技术难题,开创性的在大跨度钢桁拱桥上采用部分预应力混凝土桥面系结构,节省了用钢量,且合适的桥面重量保证了抗风稳定性及行车的舒适性;

刚性系杆与柔性系杆组合的系杆在保证结构可靠性的同时,主动优化了主桁结构受力,节省了系杆及主桁结构用钢量;

创造性的采用无临时系杆合龙技术,既节省了材料方面的直接投资,又最大限度的降低了对航道的影响,减少了航道维护费用,保证了航道的正常通行;

首次在国内大跨度桥梁上采用绿色环保的冷喷锌防腐技术,提高了主体结构的耐腐性性,保证了沿海腐蚀性环境下的耐久性;

采用新型E型钢支座与速度锁定器组成的组合约束体系,保证了在沿海深厚软土、高烈度地区该桥型方案的顺利实施,节省了大量的下部结构。

珠海横琴二桥工程建成通车,作为进出新区的第二通道,大大提升了横琴新区的对外交通能力,铁四院设计者现场全力配合业主和施工单位解决各种难题,通过不断优化设计,为项目建设的安全、质量、进度、费用控制做出了积极贡献,为横琴二桥通车提供了坚实保障。


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