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中國橋梁建設在世界舞臺上展現出強大實力,五峰山長江大橋作為一項標志性工程,體現了技術自主創新的能力。這座大橋橫跨江蘇鎮江段長江,連接丹徒區與京口區,主橋長度達到1428米,江面跨徑1092米。
它不僅是世界首座千米級公鐵兩用懸索橋,還承載著高鐵與公路的雙重功能,上層設八車道高速公路,下層鋪設四線鐵路,其中兩線時速250公里,另外兩線預留200公里時速。這種設計滿足了長江下游深水航道的通航需求,避免在航道中設置橋墩,確保船舶順暢通行。
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懸索橋方案的選擇源于地形與功能的綜合考慮。長江鎮江段水流湍急,地質復雜,傳統橋型難以適應大跨度要求。
懸索橋通過主纜與錨碇固定橋面,實現一跨過江,結構柔韌,能抵抗風力和地震影響。但公鐵兩用增加了難度,公路車輛荷載分散,而高鐵列車自重達400至500噸,以高速通過時產生集中沖擊,容易引起橋面變形。
軌道平順性對高鐵至關重要,毫米級偏差都可能影響安全。為此,工程團隊引入鋼桁架加勁梁,提高橋體剛度,總用鋼8.5萬噸,混凝土106萬立方米,主纜鋼絲3.3萬噸。這些措施使橋體能承受高鐵荷載,同時保持懸索橋的靈活性。
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錨碇是大橋穩定的核心部件,北錨碇重量達133萬噸,尺寸長100.7米、寬72.1米、高56米,南錨碇重97.8萬噸。
這種規模在全球懸索橋中首屈一指,北錨碇重量相當于13艘福特級航母的總排水量,或186座埃菲爾鐵塔,確保主纜拉力平衡。
為什么需要如此重的錨碇?因為橋體總重數十萬噸,高鐵通行時瞬時荷載巨大,錨碇必須提供足夠反力,防止橋面偏移。相比南錨碇,北錨碇更重,主要因北岸地質為流塑狀淤泥層厚8.4米,土質松軟,需更大基礎分散壓力。
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北錨碇采用沉井法建造,這種方法在中國橋梁工程中已積累豐富經驗,但五峰山項目規模最大。沉井法適合軟土層,避免常規開挖導致坍塌。從2015年10月28日大橋開工開始,首先進行地質勘探,確認北岸淤泥分布和持力層位置。
沉井設計為矩形結構,共10節,高56米,基底置于密實粉細砂層。預制階段在地面分層澆筑井筒,第一層刃腳用高強度混凝土,設計成十字槽形,便于下沉時切割土層并控制方向。
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下沉分為初始、中間和最終階段。初始下沉于2016年啟動,將預制井筒定位后,內部挖土,利用自重緩慢下沉。團隊使用空氣幕技術,通過壓縮空氣形成氣泡屏障,減少水下摩擦。中間階段進行10次混凝土澆筑,每次澆筑后監測沉降數據,確保偏位不超過10厘米。
相比傳統方法,這種精度遠高于50厘米標準,受益于激光測距和GPS定位系統的應用。到2017年11月9日,沉井下沉到位,隨后填充混凝土,形成實心體。整個過程獲得多項專利,如自動化監測系統,提升了效率和安全。
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南錨碇因南岸地基為微風化凝灰質砂巖,采用地連墻支護圓形擴大基礎。先開挖基坑至87米內徑,澆筑墻體后填充混凝土,于2018年1月1日完成基礎澆筑。
這種方法比沉井法簡單,但同樣穩固。兩側錨碇對比顯示,中國工程根據地質差異優化方案,避免統一模式,提高適應性。
主纜的安裝是錨碇建造后的關鍵環節。主纜直徑1.3米,為世界最大,由352股索股組成,每股127根直徑5.5毫米鍍鋅高強鋼絲,強度1860兆帕,采用鋅鋁合金鍍層,提高耐腐蝕性兩倍以上。鋼絲從工廠運輸至現場,先架設貓道,然后用牽引機拉伸固定到錨碇鞍座。
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鞍座設計允許微調角度,確保拉力均勻。2019年5月10日,主纜索股架設完成。相比早期懸索橋如美國金門大橋,中國主纜在強度和防腐上進步顯著,鋅鋁合金取代傳統鋅鍍層,壽命更長。
橋塔建造同步推進,南塔高191米、北塔203米,用3.9萬立方米C55混凝土澆筑,采用鉆孔樁基礎。
2018年5月15日南塔封頂,6月28日北塔封頂。鋼桁梁分53節,最大節段重1760噸,用2500噸浮吊整體吊裝,于2018年12月12日首個邊跨完成。創新在于工廠兩節段整體制造,水路運輸,縮短工期。橋面鋪裝用不銹鋼復合鋼板,解決高鐵振動引起的裂縫問題,首次大規模應用。
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大橋建設獲得20余項專利,包括板桁結合加勁梁和BIM信息化管理。靜動力分析和車橋耦合振動測試驗證安全性。環境考慮周全,枯水季加速下沉,避免洪水干擾。5G通信技術用于實時監測,確保施工精準。
到2019年12月26日,主橋合龍;2020年4月16日鐵路鋪軌,6月20日公路瀝青攤鋪;8月11日至14日通過靜載試驗。2020年12月11日鐵路通車,2021年6月30日公路全線貫通。
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運營后,五峰山大橋促進江蘇南北融合,連云港至鎮江車程縮短至1.5小時,揚州接入蘇南經濟圈。貨運容量提升,京滬通道客貨分離。
2025年,江蘇過江通道達30座,五峰山橋流量穩定,維護包括纜索定期檢查,無重大故障。它推動長江經濟帶一體化,彰顯中國基建對區域發展的支撐作用。
這座大橋的建造過程體現了系統工程思維,從地質勘探到材料選型,每步都基于科學計算。錨碇沉井法不僅是重量堆積,更是精密控制的體現,下沉偏差控制在厘米級,源于數字化模擬。主纜鋼絲纏繞技術,結合有限元分析,優化應力分布。
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中國橋梁技術從學習到領先,五峰山項目整合新結構、新工藝,如列車荷載折減系數研究,確保疲勞性能。相比丹麥大貝爾特橋,五峰山速度更快、跨度相當,但公鐵合一更復雜。
未來,這種模式可推廣到更大跨度橋梁,推動高鐵網絡擴展。
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