世界级“水桥”打造“河上有河 船上有船”奇观
时间：2023-06-29 来源：中国建材报 分享：
经过近70年的酝酿、5年多的建设、2万多名建设者的奋战，2022年12月30日，承载着千年梦想的“世纪工程”——引江济淮工程一期试通水通航。
经过近70年的酝酿、5年多的建设、2万多名建设者的奋战，2022年12月30日，承载着千年梦想的“世纪工程”——引江济淮工程一期试通水通航。
这是国务院确定的全国172项节水供水重大水利工程中的标志性工程，也是润泽安徽、惠及河南、造福淮河、辐射中原的重大基础设施和重要民生工程。
引江济淮淠河总干渠渡槽 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司/供图
在江淮分水岭北侧，引江济淮工程与淠河总干渠立体交叉，天、地两河高差三十余米，工程实施时会截断淠河总干渠Ⅵ级航道通航和向合肥市区的供水，因此，需新建一座兼行船、载水，且一孔跨越II级航道的渡槽进行连接，于是引江济淮淠河总干渠渡槽应运而生。这个大型构造物为国内首例，国外也较为罕见。
“淠河总干渠渡槽，为引江济淮工程控制性和难点工程，是世界最大跨度通航钢结构渡槽水桥，世界首座波折钢腹板渡槽水桥，国内首座钢结构渡槽水桥。项目的建成填补了国内大跨度重荷载钢渡槽技术空白，开创了大跨度钢渡槽水桥先河，对水利和交通行业的发展起到了示范引领作用。”安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司（以下简称设计总院）高级技术总监徐宏光向本报介绍。
“今年，国际桥梁大会（IBC）6个专项奖竞争非常激烈。淠河总干渠渡槽与国内20个桥梁项目、国外众多高质量项目共同争夺国际桥梁大会6个专项奖，最终成功荣获亚瑟·海顿奖，成为2023年中国在国际桥梁大会上唯一一个获奖项目。”徐宏光激动不已地表示。
亚瑟·海顿奖侧重于人行桥、旅客捷运系统、非传统结构等特殊用途的创新桥梁。淠河总干渠渡槽被誉为“河上有河、船上有船”的“水立交”“船立交”。
淠河总干渠渡槽现已被列入中国交通和水利行业重点科技清单项目，并荣获中国桥梁工程创新奖、中国钢结构金奖等奖项。
设计总院总工程师兼工程技术研究院院长吴志刚谈起淠河总干渠渡槽的创新和原创技术时，如数家珍。“上平下拱、上开下合、外桁内波”的结构体系和复合不锈钢波折腹板水槽，不仅可以释放水体与结构温差导致的不协调变形内力，还提高了行船超大开口U形槽体的侧向稳定，实现了超大变幅水荷载作用下的结构跨度突破，从而成就这一世界最大跨度通航渡槽。
多项原创技术创造“多个第一”。如首次提出了船-水-波折结构间的流固耦合分析方法，波折板回流、漩涡对过流能力、航行安全的研究方法，水-波折板-钢桁梁-大气之间的温度场变形协调理论，揭示了水、日照、大气对波折板、钢桁梁的变形影响规律。
在解决钢结构腐蚀和防腐涂装引起的水体污染问题上，首次在水桥中采用的免涂装不锈钢复合钢板功不可没。此外，为适应水桥伸缩、止水需求，特意研发的U形复合式止水伸缩缝，既满足了水桥大位移、多向扭转变形要求，又确保了工程滴水不漏。
“淠河总干渠渡槽十分注重生态环境保护，必须确保两大运河的生态环境健康发展。”设计总院结构与标准化研究所所长殷亮说，“采用桥梁跨越，对自然环境的影响极小，避免了在引江济淮运河中设墩。水桥边跨设置专门通道及护坡，以满足周边野生动物正常活动、饮水、觅食等通行需求，充分体现了生态环保理念。为提升景观设计，渡槽采用全焊接结构，钢板向内变厚，外观整齐平顺。镂空的桁架结构，轻盈通透。拱肋圆润流畅，结构整体造型优美，实现了与周边环境的和谐统一。”
值得一提的是，渡槽采用的波折钢腹板、全焊接连接等设计方案，比平钢板、螺栓连接等方案，节省18万个螺栓和4700吨钢材。
主体受力结构采用Q345qD、Q420qD桥梁用结构钢。水槽采用不锈钢复合板，侧壁为4mm316L+20mmQ345qD波折板,底板为4mm316L+30mmQ345qD平钢板，轧制工艺，迎水面为4mm316L不锈钢，采用免涂装防腐，实现了饮用水环保和钢结构耐久双重需求。钢结构用量2.1万吨。
“渡槽钢结构在设计、加工制造、安装过程中，均采用了BIM智能建造技术。” 设计总院桥梁设计院副院长朱宇进一步介绍道，基于BIM模型输出材料清单，便可进行算量辅助材料采购。通过切割模拟，确定最佳切割路径，最终输出排板加工程序、下料作业指导，以及板材规格，方便材料采购及数控加工。制造和安装中，二维码管理系统主要用于车间原材料入库、构件检验、成品报检、发货、现场收货等一系列操作流程。
利用BIM模型进行焊接技术交底，准确直观，减少因焊接顺序引起的额外变形。根据现场实际工况，利用BIM模型对槽位构件吊装进行模拟，确定合理的吊装顺序。上弦杆最后吊装，这也是吊装模拟的重要成果，解决了槽壁板的安装难题。
针对后续管养问题，殷亮表示，目前已立项《淠河总干渠渡槽运营健康安全监测系统开发及关键技术研究》，建立了渡槽水桥数字孪生体，对物理实体全寿命周期的变化进行数字化、模型化和可视化，在数字空间再造一条渡槽，作为现实对比的映射和镜像，用于渡槽结构的安全监测，保障渡槽水工结构的安全运行，便于及时掌控既有渡槽的健康状态，了解渡槽结构的工作情况。
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