1869年,埃及蘇伊士運(yùn)河修筑通航,它連接著地中海與紅海,是歐洲通往印度洋和西太平洋附近地區(qū)的最近航線。作為世界上使用最頻繁的航線之一,它是亞洲與非洲的交界線,也是亞洲與非洲、歐洲人民來(lái)往的主要通道,而橋梁正是這條河上的一根動(dòng)脈。
現(xiàn)在,兩座創(chuàng)造世界紀(jì)錄的大橋橫跨于這條航路上,這是中國(guó)在“一帶一路”倡議下承建的工程項(xiàng)目。
1918年4月,第一座跨蘇伊士運(yùn)河的鐵路橋——法爾達(dá)內(nèi)(EI-Ferdan)鐵路橋建成了。第一次世界大戰(zhàn)后,它被認(rèn)為妨礙了航運(yùn),隨即被拆除。
1942年,第二次世界大戰(zhàn)期間,一座鋼制平旋開(kāi)啟橋(可通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方式打開(kāi),讓船只通過(guò)的橋梁)建成,后被過(guò)往的輪船撞毀,最終于1947年被拆除。
1954年,蘇伊士運(yùn)河上又建起一座雙旋翼平旋開(kāi)啟橋(由兩個(gè)部分組成,可旋轉(zhuǎn)打開(kāi)的橋梁,這兩個(gè)部分均可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)),因戰(zhàn)爭(zhēng)被切斷。1963年,此橋重建,1967年再一次因戰(zhàn)爭(zhēng)被毀。
2001年,運(yùn)河上建成了平旋開(kāi)啟式鋼桁梁鐵路橋(使用鋼桁梁作為橋面的支撐結(jié)構(gòu),可提供更大的承載力)。由于2014年新蘇伊士運(yùn)河開(kāi)鑿修建,這里的鐵路交通被再次切斷。
埃及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,舊鐵路橋年久失修,已經(jīng)不能滿(mǎn)足蘇伊士運(yùn)河現(xiàn)實(shí)的需要,因此,埃及政府決定在與舊運(yùn)河平行的新運(yùn)河上建設(shè)一座新的鐵路橋,并將舊鐵路橋改造為雙線通行,以提高通行效率。
新鐵路橋建設(shè)和舊橋改造項(xiàng)目由四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司和成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司聯(lián)合實(shí)施。
新橋既要連接原有的線路,又不能影響運(yùn)河通航,因此同樣被設(shè)計(jì)為開(kāi)啟式平轉(zhuǎn)橋。平時(shí),橋梁兩段會(huì)分別并靠在兩岸,方便船舶通行,列車(chē)需要通過(guò)時(shí),這兩段橋梁再旋轉(zhuǎn)、對(duì)接成鐵路軌道,保障了航運(yùn)和鐵路交通的切換。
新橋被設(shè)計(jì)為雙翼平轉(zhuǎn)開(kāi)啟鋼桁梁結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)采用全焊接形式,單橋全長(zhǎng)640米,主跨340米。桁架中心軸寬12.6米,主塔桁架高60.024米,各桿件均采用箱形截面,橋面由“工”字形橫梁、縱梁和鋼管剪刀撐(斜向支撐,類(lèi)似剪刀的X形桿)組成。橋上有雙線鐵路,兼具大跨度與開(kāi)啟靈活性。
鋼桁梁結(jié)構(gòu)對(duì)加工、制造、安裝精度要求高,工期要求短。因此,橋梁建設(shè)所需的主要機(jī)械設(shè)備(如轉(zhuǎn)動(dòng)、鎖緊裝置)和鋼結(jié)構(gòu)均先在國(guó)內(nèi)加工、制造,再運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝。在國(guó)內(nèi),還沒(méi)有如此大型的轉(zhuǎn)動(dòng)、鎖緊裝置加工、制造先例,組織及技術(shù)難度很大。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)并優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方案,保障了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性,建成了這座目前世界上跨度最大的雙翼平轉(zhuǎn)開(kāi)啟雙線鐵路橋,在國(guó)際橋梁史上具有里程碑意義。
2023年底,蘇伊士運(yùn)河鐵路橋再次建設(shè)完成,它也是目前唯一連接亞非大陸的鐵路交通橋梁,運(yùn)河上的鐵路交通又一次迎來(lái)了重啟。
新橋的鋼結(jié)構(gòu)重量共14144噸,撓跨比(在跨度方向上的柔度和剛度的比值,對(duì)于保障結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要)標(biāo)準(zhǔn)為1∶800,遠(yuǎn)超中國(guó)、美國(guó)、歐洲1∶600的標(biāo)準(zhǔn)。
新橋?qū)撹旒軜?gòu)件的安裝分為橋塔安裝和節(jié)段安裝兩個(gè)部分,實(shí)現(xiàn)了兩翼和主塔結(jié)構(gòu)的同步施工,節(jié)約工期的同時(shí),也保障了構(gòu)件安裝的可靠性和安全性。
橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)裝置主體部件由上支座、中支座、下支座等組成,單件重量超過(guò)250噸,加工直徑達(dá)18米,對(duì)加工精度、工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求都極高。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在復(fù)雜的施工工藝條件下,成功組裝部件,讓新橋順利旋轉(zhuǎn)于蘇伊士運(yùn)河之上。
舊橋改造項(xiàng)目將原有鐵路橋梁的單線列車(chē)通行升級(jí)為雙線列車(chē)通行,橋梁開(kāi)啟時(shí)間由原來(lái)的25分鐘縮短到18分鐘以?xún)?nèi),需更換和新增焊接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件超5000噸/3500余件,焊接長(zhǎng)度超2萬(wàn)米,全球范圍內(nèi)無(wú)先例可循,被認(rèn)為是技術(shù)上和組織管理上的高難度任務(wù)。
通過(guò)中埃團(tuán)隊(duì)的緊密合作和技術(shù)攻關(guān),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功完成了這一具有開(kāi)創(chuàng)性的改造工程,為類(lèi)似項(xiàng)目提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
舊橋的原有鋼結(jié)構(gòu)總量為9700噸,項(xiàng)目共增加結(jié)構(gòu)加固鋼結(jié)構(gòu)重量4858噸,新增體外預(yù)應(yīng)力索體外預(yù)應(yīng)力索(在體外對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,以預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反彎矩部分抵消外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力,從而達(dá)到卸載的作用,提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力)2048根。
舊橋改造升級(jí)大量應(yīng)用“[”形截面加固,配合體外預(yù)應(yīng)力的方案,在有效增加結(jié)構(gòu)承載力的同時(shí),比初始方案所需鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量少2000余噸。團(tuán)隊(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)焊接進(jìn)行了全方位仿真模擬計(jì)算和大量工藝試驗(yàn)優(yōu)化,視情況調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝,確保焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。
在舊橋改造升級(jí)中,團(tuán)隊(duì)用普通頂升千斤頂完成了設(shè)計(jì)要求的全橋結(jié)構(gòu)同步頂升,大幅減少了成本投入;采用電動(dòng)吊籃和滿(mǎn)堂鋼管支架平臺(tái)相結(jié)合的方式,解決了不同高度節(jié)段桿件焊接對(duì)平臺(tái)的需求,實(shí)現(xiàn)了操作的簡(jiǎn)便化;通過(guò)與科研院校合作,對(duì)設(shè)計(jì)、監(jiān)控進(jìn)行有效分析、計(jì)算,在確保焊接變形可控的前提下,實(shí)現(xiàn)了主塔區(qū)域和兩翼結(jié)構(gòu)所需更換和新增桿件的同時(shí)安裝、焊接,有效縮短了施工周期。
埃及蘇伊士運(yùn)河鐵路橋項(xiàng)目作為“一帶一路”倡議下的重要工程,不僅展示了中國(guó)企業(yè)在國(guó)際基建領(lǐng)域的卓越能力,也為中埃兩國(guó)深化合作創(chuàng)造了新機(jī)遇。未來(lái),中國(guó)企業(yè)將在“一帶一路”倡議的引領(lǐng)下,持續(xù)推動(dòng)國(guó)際基建合作,以高品效工程助力全球互聯(lián)互通,為構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體作出更大貢獻(xiàn)。
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