京沪高铁·京开转体桥--为“飞燕”造型而生的钢箱拱桥

京沪高铁·京开转体桥是京沪高速铁路北京特大桥跨越京开高速公路的关键节点,也是我国高速铁路建设中首座、也是目前唯一一座中承式钢箱拱转体桥。它位于北京市大兴区黄村镇,以“先建后转”的方式,在不中断京开高速交通的前提下,完成了大跨度钢箱拱桥的精准合龙。

一、核心工程档案

 
 
项目 详细信息
正式名称 京沪高铁跨京开高速公路钢箱拱转体桥
地理位置 北京市大兴区黄村镇,京沪高铁北京特大桥范围内
跨越对象 京开高速公路(日车流量超6万辆)
桥式结构 (32+108+32)米飞燕式中承式钢箱拱桥,在国内高铁无砟轨道桥梁中首次应用
主跨跨度 108米
拱肋矢高 主跨拱肋矢高25.0米,矢跨比1/4.32
铁路与高速交角 81.2°
转体方式 无球铰转体(平转法施工)
转盘直径 13米
单侧转体重量 3300吨(转体总重量近7000吨)
转体精度 误差小于1毫米
成功转体时间 2010年5月13日下午4时
合龙时间 2010年6月10日凌晨4时08分
所属线路 京沪高速铁路(全长1318公里)
承建单位 中国铁建十七局集团二公司
工程性质 铁道部科技攻关项目、京沪高铁重点控制性工程

二、工程概况:为“飞燕”造型而生的钢箱拱桥

这座桥采用 “飞燕式”中承钢箱拱结构,这种结构形式在国内高速铁路无砟轨道桥梁中是首次应用。中承式拱桥的矢高不受桥下净空限制,桥面可以放得较低,适合在净空要求严格的城区高速公路上方跨越。同时,为满足高速铁路对桥梁结构整体刚度大、桥面平顺度高的严苛要求,设计对三种结构体系进行了系统比选,最终选用两个拱脚均设置支座的有铰拱体系,以减小温度变化对桥面变形的影响。

大桥由44节拱肋、主纵梁段、33片横梁和128片小纵梁组成,最大吊装高度达34米,最重构件段重81.5吨。

三、转体技术创新:毫米级精度的“空中转身”

这座桥最核心的技术亮点,是在不停运的京开高速公路上空完成大跨度钢箱拱的整体转体。京开高速日车流量超过6万辆,传统的封路施工方式完全不可行。为此,工程采用了“工厂分段加工制造、现场拼装焊接成形、无球铰转体平转就位合龙”的方案。

转体工艺的核心数据:

  • 转体方式:无球铰转体,转盘直径13米。

  • 转体动力:采用2台ZLD200连续千斤顶,通过张拉上转盘钢绞线带动上转盘按设计方向转动就位。

  • 监控手段:采用非接触式应变位移测量仪,全过程双向监控定位。

  • 转体精度:2010年5月13日成功转体,误差小于1毫米。

这一精度在中国土木工程协会等单位参观时获得了高度评价。

四、攻坚难点与技术创新

大桥施工被列为铁道部科技攻关项目,建设者先后破解了十多道技术难题:

  • 临近既有铁路和高速公路的安全防护:桥址紧邻既有京沪铁路干线,同时上跨繁忙的京开高速,施工安全防护要求极高。

  • 转盘精确安装与滑道精准定位:无球铰转体对转盘和滑道的安装精度要求远超常规转体桥。

  • 大型钢构件高空吊装与高精密焊接:最大吊装高度34米,最重段81.5吨,高空焊接质量直接关系到结构安全。

  • 不平衡控制与线形控制:转体过程中需精确控制结构的不平衡力矩,合龙时线形和应力控制最为关键。

  • 温度控制:选择最佳温度窗口是精确合龙的关键,施工团队为此进行了系统的温度监测与分析。

五、建设历程

 
 
时间节点 事件
2010年5月13日 大桥成功转体,误差小于1毫米
2010年6月10日 最后一片小纵梁安装到位,大桥成功合龙
2010年6月6日 铁道部副部长卢春房视察工地,对工程质量控制给予肯定
2011年6月 京沪高铁全线通车运营,大桥正式投入使用