一座大桥上千吨,为什么上方的“钢丝”能撑住?
中国的基建能力在世界上都是名列前茅的,不管是铁路建设还是公路、桥梁方面的建设,我们中国制造从来就没有让人们失望过,为此很多国外的施工队都会向我们虚心学习,甚至有的国家还请我们过去帮忙修桥修路,例如英国、印尼、沙特、巴基斯坦等等,这也从侧面证明了我们中国制造的实力。就拿桥梁建设来说,中国这些年陆续开通了港珠澳大桥等著名的跨海大桥,当我们行驶在大桥上时,内心除了充满骄傲外,会不会疑惑大桥是如何建成的呢?尤其是连接大桥的钢丝绳,为什么钢丝绳那么细,却能撑得住成千上万吨的重量呢?
其实钢丝绳在施工队的专业术语中被称为钢绞线,这是悬索桥最显著的特征,钢绞线的作用非常强大,它起到了承受桥梁本身重量以及过往车辆重量的能力,很多大桥在建设时都会用到钢绞线,至于它为什么能承受住成千上万吨的重量,那就还要从它的制造过程来说起了。钢绞线其实是由无数个小钢丝合绳而成的,俗话说得好“一根筷子一折就断、十根筷子费劲吃奶的力也折不断”,大桥的钢绞线也是这个道理,无数个钢丝绑定在一起形成了强大的力量,那么这些钢丝绳又该如何选材呢?
首先钢丝必须是桥梁专用钢丝,合格的钢丝经过表面的热处理和拉拔之后才能进行下一步的操作,合格的钢丝还必须在表面涂上一层“油漆”它可能是镀锌或者是合金材料,作用就是让钢丝绳的韧性更强更坚固。当钢丝绳基本处理完毕之后,就可以进入到生产过程,钢丝需要经过拉丝、捻股、合绳这三道最重要的工序,小钢丝合成一股钢丝,小股钢丝再合成大股钢丝,最后再把它们放到分盘器中进行合绳,最终出来的成品就是钢绞线了。另外刚生产出来的钢绞线必须涂抹润滑油脂,这层油脂可以起到保护钢绞线的作用,并使其在恶劣的环境下长期使用,所以我们看到的大部分钢绞线看起来黑乎乎摸上去黏黏的。
最后投入到使用中的钢绞线抗拉能力非常强,完全能够承担得起大桥上千吨的重量,一般使用全钢丝绳承重的大桥也被称为预应力大桥,这种大桥具备很强的抗压能力,以及足够的韧性,所以使得这种大桥更能抵御地震台风等自然灾害,这一切的关键就是起到承重作用的“钢丝”。
最后校长总结一下,大桥上的“钢丝”之所以能够承重,那是因为它有一套非常完整的生产工序,最后的成品也被称为钢绞线,几十条钢绞线一起共同承担起大桥的重量。
周家荣是贵州钢绳(集团)有限公司二分厂技术员、高级技师。“我们现在生产的钢丝绳产品已经用在了世界最高的桥梁北盘江特大桥,最长的跨海大桥港珠澳大桥,并且还成功应用在全世界最大的射电望远镜中国天眼,我们的产品还远销40多个国家和地区,让国内钢丝绳行业更好地参与国际竞争,真正有了话语权。”他说。周家荣从一个农民娃娃进厂当了工人,一干就干了30多年,30多年里就干了一件事,就是在生产钢丝绳上做文章。
谈到在成为全国劳模道路上最难忘的事,周家荣表示,他的一位老班长曾经给他讲过一段话:“什么叫做不简单,什么叫做不容易?就是要长时期甚至用几十年的时间认认真真、持之以恒地做好一件事情,这就是不简单,就是不容易。”“岗位是我们的生存之本,只有热爱岗位,才能干一行爱一行会一行,才能实现懂一行会一行精一行,只有谦虚谨慎、不怕困难,才能在自己的岗位上、业务技能上不断取得突破和创新。”周家荣说。
周家荣和工友生产了一百多件用于特殊产品、重点产品、重要用途的钢丝绳。现在全世界前一百座大桥中,有40多座正在使用着他们的钢丝绳。“十四五”即将开局,谈到团队将作出什么新贡献时,周家荣说:“在今后我将会和我的同事继续在钢丝绳这个领域里不断地研究,不断地改变工艺参数,并且不断地创新生产出更多优质的钢丝绳产品,为国家推出更多的超级工程、大国重器作出自己应有的贡献。”
“我从小就有一个梦想,进厂当一名产业工人。我始终认为,既然选择了这个岗位,选择了这个职业,就要接受它的全部,不管是这个工作给我带来的荣誉还是挫折,这就是一种选择,一种享受。”周家荣说。
港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥,从东连接香港,向西连接珠海和澳门,全长达到了55公里,其中有6.7公里是建设再海平面以下40米深的海底。由于位置和长度的限制,港珠澳大桥无论是采用斜拉桥还是吊索桥,都避免不了要在海中建设桥墩,这也造就了一个世界奇迹,其实在建设的过程中,历经了许多种思路的组合。
最开始的时候,建造团队想要采用原始的围堰法。由于海洋环境相对复杂,贸然施工可能会影响桥墩质量,而围堰法就是把一定区域内的海水抽空,让施工环境变成熟悉的地面环境,但这种方法的建造和维护成本相当高,并不适用于深水区,而且破坏海洋环境的做法也是不可取的。同时团队有成员提出用沉箱法。这种方法需要人工潜水,一方面对作业人员的身体会有巨大影响,另一方面在深海高压环境下氮溶解密度会发生变化,也会影响正常的建设施工。
在排除了这两种传统的建造方式后,建造团队最终选择了最新的建设技术,那就是在深海区打桩,这种打桩船采用新型材料,既能够承受海水盐分的侵蚀,也能防止其他海洋生物群落的破坏,从而确保桥墩建造质量。为了确保桥墩的使用寿命和安全性,桥墩也采用了能够适应海洋高盐分的特殊混凝土,以此确保桥墩能够经受长期海洋环境的腐蚀以及台风暴雨等恶劣天气对桥面造成的冲击和破坏。
港珠澳大桥的建造不仅代表了中国在桥梁建筑领域的绝对地位,也代表着科技的不断进步让所有人都感受到了福音。希望在未来的日子里,中国力量、中国速度、中国匠人能够继续发扬光大。
钢丝绳生产厂家如下:
1、巨龙钢绳(贵州钢绳股份有限公司)
成立于1966年,以金属线材制品为主业,专注于钢丝、钢丝绳、PC钢绞线生产和相关技术、设备、材料的研究与加工的高新技术企业。是年生产能力40万吨的大型金属线材制品专业生产基地,截至2020年4月,已申请国家专利480件,主持及参与起草了国际、国内、行业及军用标准50余项。
2、法尔胜FASTEN(法尔胜泓升集团有限公司)
以金属制品为主,产业涉及光通信、精工装备、金融服务、资产管理、物流贸易的多元化企业集团。公司目前拥有全球前列的输送带用钢丝绳、桥梁缆索、预应力钢绞线生产能力,行业前列的精细钢丝绳、轮胎用钢帘线(合资)、切割钢丝(合资)生产基地,国内前列的不锈钢制品生产基地。
3、赛福天SAFETY(江苏赛福天钢索股份有限公司)
成立于2005年,专注特种钢丝绳与索具的研发、生产和销售的高新技术企业,主要产品为电梯用钢丝绳、起重用钢丝绳、钢丝绳索具和合成纤维吊装带索具,公司占地面积153亩,年产钢丝绳5万吨。目前公司拥有专利115件,是国家标准参标单位,是国内知名的特种钢丝绳供应商。
4、狼山(江苏狼山钢绳股份有限公司)
由南通钢绳(集团)有限公司改制而成,是国内较早生产钢丝绳、钢丝的高新技术企业、行业标准制定企业,年产钢丝绳、钢丝、预应力钢绞线、索具18万吨。产品广泛应用于港口、船舶、海洋工程、工程机械、电梯起重、冶金、矿山、石油、通信、电梯起重等行业。
5、高索GAOSUO(咸阳宝石钢管钢绳有限公司)
创建于1959年,隶属中石油集团,主导产品钢丝绳先后创造了十余项国内新纪录,拥有专利31项,是国内石油专用钢丝绳生产企业,主要产品有钢丝绳、索具、钢丝、钢管机械、H型钢等,拥有占地总面积近1000亩的3个生产厂区,年综合生产能力12.5万吨。
6、巨力索具(巨力索具股份有限公司)
始建于1985年,是国内规模大、品种齐全、制造专业的索具制造公司。主、参编国家、行业标准43项,承担了国家科技重大专项子项——高强度钢丝绳研究,国家863子项——重载铁路桥梁快速加固技术,纤维合成索,港珠澳大桥建设工程用超重型梁式吊具等多个重特大项目。
7、WDI威斯特法(威斯特法钢材(上海)有限公司)
德国WDI钢材工业集团公司成立于1856年,WDI公司的所有产品和原材料都在德国和西欧生产,是欧洲较大的线材生产企业之一,旗下拥有特种钢厂、拉拔厂、焊丝厂、钢丝绳厂等几十多个分公司,主要产品包括钢丝绳、焊丝、易切削钢、不锈钢等特种钢。
8、BRITX(海城正昌工业有限公司)
成立于1995年,涵盖高精领域(医疗绳、电子绳、电梯绳、装饰绳)。
9、湘钢金属(湖南湘钢金属材料科技有限公司)
始创于1958年,隶属于湘钢集团旗下,是国内大型金属制品基地之一,形成了三角股、压实股、多丝复合线接触、多层股不旋转等特种钢丝绳、PC钢绞线、镀锌钢绞线以及各类弹簧钢丝等拳头产品,拥有年产30万吨以上的生产能力,产品广泛运用于矿山、冶金、工程机械、电梯等行业领域。
10、神王(江苏神王集团钢缆有限公司)
始创于1976年,致力于钢丝与钢丝绳的研发和生产制造,致力于钢丝与钢丝绳的研发和生产制造。产品主要应用在电梯、煤炭、石油、港口、工程机械、汽车等领域。
今天我带着大家了解下闻名于世的港珠澳大桥中最重要的桥墩是如何打下去的,接下来就带大家感受下。了解我们国家的造桥技术,感叹一下我们国家的厉害。
其实在中国许多桥梁中,最出名的就属港珠澳大桥了,我这里说到造桥技术代表港珠澳大桥,它的顺利完工让中国人感到骄傲。越来越多的人想去看看港珠澳大桥,因为它也有着世界第一的名号。
根据了解,港珠澳大桥它全长有50多公里,而大桥其实是由一个个特殊的桥墩所建成的,为了建造这个港珠澳大桥,设计的桥墩足足有70多个,并且通过计算每个桥墩的重量都在3000吨左右。其实桥墩都是预先制备好了的,就先在岸上把这些桥墩建好。等完工以后再运到港口。接下来就是关于海面的部分,通常建造桥墩是有两种技术的。第一种就是直接打桩的方法,把桥墩打进海床。这种办法,是比较省时省力的,可以说是简单粗暴。还有一种方法就是沉井,也就是现在国际上的做法,其实就是把桥墩先拼接好。再一节节把桥墩连接起来,并且用混凝土封口,现在技术很先进。混凝土在水下它也能发挥作用。
其实这个过程,就像我们小时候搭积木一样,原理都是一样的。桥身和桥墩一个个拼接起来,然后在组装起来,所以港珠澳大桥就成为了全世界最长的跨海大桥。正是因为这些桥墩才让港珠澳大桥成功了。
武汉长江大桥位于湖北省武汉市武昌区蛇山和汉阳龟山之间,是万里长江上的第一座大桥,也是新中国成立后在长江上修建的第一座公铁两用桥,被称为“万里长江第一桥”。武汉长江大桥建成伊始即成为武汉市的标志性建筑,是苏联援华156项工程之一,于1955年9月动工,1957年10月15日正式通车。其全长约1670米,上层为公路桥,下层为双线铁路桥,桥身共有8墩9孔,每孔跨度为128米,桥下可通万吨巨轮,8个桥墩除第7墩外,其它都采用“大型管柱钻孔法”,这是由中国首创的新型施工方法。
【 详细>>】
2、南京长江大桥
南京长江大桥位于南京市鼓楼区下关和浦口区桥北之间,是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁,在中国桥梁史乃至世界桥梁史上具有重要意义,是20世纪60年代中国经济建设的重要成就、中国桥梁建设的重要里程碑,具有极大的经济意义、政治意义和战略意义,有“争气桥”之称。长江大桥是南京的标志性建筑、江苏的文化符号、共和国的辉煌,也是中国著名景点,被列为新金陵四十八景。从1970年至1993年,先后接待100多个国家和地区的国家元首、政府首脑及600多个外国代表团,来此观览的国内外游客更是难以计数。
3、杭州湾跨海大桥
杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾的跨海大桥,是成千上万设计、工程学家和施工人员齐心协力、精诚合作建成的壮丽奇观。该桥北起浙江省嘉兴市海盐郑家埭,南至宁波市慈溪水路湾。杭州湾跨海大桥是继上海浦东东海大桥之后,中国改革后第二座跨海跨江大桥。从宁波到上海即可经过此桥。全长36公里,比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里,曾保持中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥世界纪录,现为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛胶州湾大桥之后世界第三长的跨海大桥。
4、青岛海湾大桥
青岛海湾大桥又称胶州湾跨海大桥,位于山东省青岛市,是我国自行设计、施工、建造的特大跨海大桥。青岛海湾大桥是国家高速公路网G22青兰高速公路的起点段,是山东省“五纵四横一环”公路网上框架的组成部分,是青岛市规划的胶州湾东西两岸跨海通道“一路、一桥、一隧”中的“一桥”。大桥起自青岛主城区海尔路,经红岛到黄岛,大桥全长36.48公里,投资额近100亿,历时4年完工。大桥于2011年6月30日全线通车。
5、港珠澳大桥
港珠澳大桥,原称伶仃洋大桥,是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,全长55公里,其中主体工程“海中桥隧”长35.578公里,海底隧道长约6.75公里,是世界建筑史上里程最长、投资最多、施工难度最大,也是最长的跨海大桥。2009年12月15日,港珠澳大桥正式开工建设;大桥于2018年10月24日上午9时正式通车。港珠澳大桥造价超过720亿元人民币,由中央以及粤港澳三地政府共同出资兴建,计划收费50年。
6、东海大桥
东海大桥起始于上海市浦东新区(原南汇区)芦潮港,北与沪芦高速公路相连,南跨杭州湾北部海域,直达浙江嵊泗县小洋山岛。全长32.5公里的东海大桥是上海国际航运中心深水港工程的一个组成部分,被上海市政府列为“一号工程”。东海大桥是上海市跨越杭州湾北部海域通往洋山深水港的跨海长桥,它以“东海长虹”为创意理念,宛如中国东海上一道亮丽的彩虹。
7、金塘大桥
舟山连岛工程金塘大桥项目位于舟山金塘岛与宁波镇海间的灰鳖洋海域,起点为金塘小岭(K28+957),在客运码头南约200m下海,跨越沥港水道、灰鳖洋,然后南偏前进至宁波镇海,于新泓口闸西北侧登陆前行,上跨镇海测新海塘、镇海测老海塘(规划化工区主干道),斜交庄俞路并沿庄俞路中心线向前延伸,终点位于老海塘西侧426m(K49+977)。大桥长21.020千米,建设规模巨大,气象、水文、地形、地质条件复杂,风大浪急,桥位于海洋环境中,受海水侵蚀的问题突出,因而对桥梁建设要求高,施工难度大。
8、芜湖长江大桥
芜湖长江大桥,是国家“九五”重点交通项目,其桥型为公、铁两用钢桁梁斜拉桥,铁路为I级,双线;公路为4车道,车行道宽18米,两侧人行道各宽1.5米。公路在上层,铁路在下层。铁路桥长10616米,公路桥长6078米,其中跨江桥长2193.7米,含引桥36千米,投资61亿元。芜湖长江大桥于1997年3月22日正式开工,2000年9月建成通车。芜湖长江大桥曾先后荣获国家优质工程金奖、国家科技进步一等奖、中国建筑工程鲁班奖。
9、九江长江大桥
九江长江大桥,位于江西省九江市浔阳区和湖北省黄冈市黄梅县之间的宽阔的长江水面上,全长7675米,由1973年12月由国家铁道部大桥工程局勘察设计,于1993年1月16日建成通车,是继武汉长江大桥和南京长江大桥之后,中国建桥史上又一个新的里程碑。九江长江大桥是中国90年代中期长江上规模最大的公路、铁路两用桥梁,是中国铁路南北通道京九线、合九线和中国公路南北干线G105国道跨越长江的重要桥梁。
10、虎门大桥
虎门大桥飞架珠江口,是中国第一座大型悬索桥,是莞佛高速的一座桥梁,其主航道跨径888米,居中国前列,被誉为“世界第一跨”。虎门大桥于1993年开始施工建设,1997年香港回归前夕建成通车。该桥总投资近30亿元,其悬索桥部分均采用钢箱焊接,共用钢材2万多吨。桥的主缆长16.4公里,每根主缆由13970根直径为5.2毫米的镀锌高强钢丝组成,如果将两根主缆的钢丝拉成一条钢绳,足可绕地球一圈。2020年5月5日下午14时许,虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动,全桥路段已实施双向全封闭,禁止通行。截止至2020年5月7日虎门大桥仍有轻微振动,暂未确定恢复通行的时间,管养单位已准备对桥梁组织大修。
港珠澳大桥建设者体现了他们对职业的敬业,对工作的负责与坚持不懈,无所畏惧精神。彰显了中华民族追求卓越的工匠精神。据悉,大桥全长55公里,有15公里为全钢结构钢箱梁,海底沉管隧道长6.7公里,最深处在海底48米,创造了多项“世界第一”。
其深水无人对接的公路沉管隧道,沉管在海平面以下13米至48米不等的海底无人对接,对接误差必须控制在2厘米以内,差之毫厘,谬之千里,大桥每一个节点的进展、每一次攻关、每一次创新,都蕴含着可经受历史考验的中国工匠精神。
感悟分析
他们追求卓越、力求完美,将港珠澳大桥打造成为世纪工程、景观地标的共同追求,正是他们的默默付出,让港珠澳大桥从图纸变成了实体,成就了港珠澳大桥这个中国桥梁界的丰碑和旗帜。
港珠澳大桥,体现出中华民族迎难而上的奋斗精神。在工程建设上,港珠澳大桥采用了世界上首创的深插式钢圆筒快速成岛技术,用120个巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底,然后在中间填土形成人工岛,每个圆钢筒的直径22.5米,几乎和篮球场一样大,高度55米,相当于18层楼的高度。
由33节巨型沉管组成的沉管隧道是目前世界最长的海底深埋沉管隧道,在深达40米的水下,每一次沉管对接犹如“海底穿针”;受基槽异常回淤影响,E15节在安装过程中经历三次浮运两次返航;同时建设者们还要面对高温、高湿、高盐的恶劣环境,建设难度之大可想而知。
面对诸多世界级难题,中国建设者勇于挑战、攻坚克难,自主研发、创新实践,以“走钢丝”的慎重和专注,经受了无数没有先例的考验,取得了一系列技术突破,获得1000多项专利,交出了出乎国内外专家预料的答卷,也充分体现出中华民族在改革开放40年历程中逢山开路、遇水搭桥的奋斗精神,港珠澳大桥,展示了中华儿女甘于奉献的敬业精神。