
桥梁维修如同心脏外科手术
在不影响交通运营的情况下对繁忙桥梁进行维修具有极高难度,施工方必须同时确保作业期间的安全性和结构的长期可靠性。埃默里希莱茵河大桥的维护工程就面临着这样的双重挑战。
埃默里希莱茵河大桥被昵称为 "莱茵河的金门",横跨莱茵河,距离荷兰边境仅几公里。莱昂哈特、安德拉合伙人技术咨询公司的设计工程师亨宁-乌普霍夫(Henning Uphoff)说:"这座桥不仅是国家级文化遗产,也是德国最长的悬索桥,同时还是德国最美丽的桥梁之一。
这座桥连接莱茵河畔的埃默里希市和克莱沃市,是横跨河流的主要通道,可以节省至少 50 公里的绕行路程。因此,当 2014 年的定期安全检查发现螺栓松动等问题,需要对桥梁进行维修时,首要任务是确保交通继续畅通。
关键基础设施运维与持续运行的平衡之道
"乌尔霍夫回忆说:"这是来自地区道路管理局 Landesbetrieb Strassenbau NRW 的明确信息。
因此,所有规划都以双向各一条车道保持畅通的要求为基础。与此同时,用铸铁缆索夹固定在悬索上的 200 根垂直悬索也应逐步拆除。
乌尔霍夫曾在波鸿鲁尔大学攻读结构工程专业,他自称是一个桥梁发烧友:
“这简直就像在进行心脏外科手术。”
核心挑战在于更换索夹螺栓。由于承受巨大载荷,在吊索仍连接主缆的情况下根本无法松动螺栓。但如何安全拆卸长达100米、重达1吨的吊索?
最初方案考虑使用直升机。"技术上确实可行,但我实在无法想象自己站在高空桥面上,看着直升机吊运这些超长超重吊索的场景,"施工方R. Lange GmbH公司总经理Marcel Vecchi坦言。
更安全的工程解决方案
Vecchi 说,另一个潜在的问题是,强风和恶劣天气可能会导致数周的延误,造成巨大的经济损失。
于是,Vecchi 提出了另一种解决方案。该该公司专门设计建造了一套适应桥梁特殊结构的辊轴输送系统。它的直径为 2.5 米,弯曲度为 180 度,被安装在悬索的上部。这些主缆连接在两个 77 米高的塔架上,承载着整座大桥。每根主缆由61根独立钢索组成,单根直径5厘米,通过紧密排列构成六边形截面。
工程面临的核心挑战在于防止吊索因过度弯曲而受损,因此必须严格遵守最小弯曲半径标准。施工团队采用辊轴输送系统配合多台卷扬机,完成了既有吊索的拆除与新吊索的安装。由于索夹重量限制,螺栓更换作业需在地面完成。经检测,原螺栓存在多种缺陷:部分出现轻微弯曲变形,另有锈蚀情况,且多数存在松动现象。
根据招标文件技术要求,这些非镀锌高强度HV螺栓组件已全部更换为全新螺栓,并配套使用Nord-Lock钢结构专用防松垫圈。
“安全是第一位的,因此我们选用了Nord-Lock垫圈,” Uphoff说.
Vecchi 补充道:"这是一座巨大的桥梁,强风和交通会造成振动。因此,除了Nord-Lock的钢结构(SC)垫圈,我们别无选择。
确保安全均匀的夹紧力
与传统螺栓连接(连接件之间需直接接触)不同,索夹两半体之间必须保持特定间距。这一设计对确保预紧力有效作用于缆索和索夹至关重要。每个索夹需使用12至28根螺栓进行紧固。
为确保索夹始终安全固定在缆索上,施工时规定每次仅允许拆卸半数螺栓。"我们制定了详细的更换方案,明确规定螺栓更换顺序和预紧力加载步骤,以保障夹紧力的安全性和均匀性,"Vecchi工程师解释道。
"他说:"我们从偶数螺栓开始,卸下螺栓,重新进行防腐处理,换上新螺栓和新垫圈,然后以同样的方式继续更换奇数螺栓。"第一步是手动拧紧螺栓。然后将螺栓预紧到 100%,内侧螺栓的预紧力大于外侧螺栓。
实现桥梁修复工程的长期可靠运行
洛帝牢集团建筑和基础设施经理弗兰克-戈兹(Frank Götz)说:"Nord-Lock获得结构性应用认证已有近 15 年的历史。这一切都始于德国的国家技术认证。在建筑行业,一切都需要时间,尤其是创新。因此,我们非常高兴地看到,我们已经逐步优化了我们的认证,并扩大了应用范围。好在我们的工作还没有结束。我们将继续改进我们的认证,以满足客户日益增长的需求,并提供更多的安全性。
同时,Nord-Lock拥有两项欧洲技术评估(ETA-19/0813 和 ETA-20/0010),涵盖预紧和非预紧结构螺栓连接。
弗兰克补充道:"查看认证始终是非常重要的,因为这些认证规定了装配的决定性标准,例如适当的扭矩。总之,在艾默瑞莱茵河大桥上共更换了 2200 个螺栓,Nord-Lock SC钢结构垫圈确保了高安全性。"Uphoff说:"现在,我们至少在未来半个世纪内都是安全的。
建筑公司 - R. Lange Gmbh
技术顾问 - Leonhardt, Andrä Und Partner
客户 - 北莱茵-威斯特法伦联邦州
挑战 - 更换缆索夹上松动的螺栓
应用 - 缆索夹
解决方案- Nord-Lock Sc 垫圈
优点 - 在强风和交通振动的情况下仍能确保螺栓连接的安全性
本文节选自洛帝牢集团白皮书《桥梁设计、建造与维护:快速变革行业的前沿洞察与最佳实践》(2021年版)