凤来大溪河特大桥

▲  凤来大溪河特大桥效果图

凤来大溪河特大桥主桁拱肋、拱上立柱、钢组合梁及桥面板均为超大构件，单件最大起吊重量达420t。大桥采用超长悬臂拼装工艺，最大自由长度319m，对构件对接精度要求极高。工程需成功克服桥址区强风、多雨、多雾等复杂环境挑战，才能完成这一关键环节。

大桥采用两端向中间对称悬臂拼装技术，其拱圈悬臂段自由长度319m、重量近万吨。这一结构对缆塔、扣塔及后锚系统的承载力提出了极高要求。工程需成功应对荷载种类多、体系转换复杂、横向刚度相对较小等技术挑战，才能有效控制风载、临时荷载偏心、温度梯度变化等因素对线型和高程的影响，实现跨中的毫米级精准合龙。

拱座基坑边坡处理是大桥的重点工程，特别是7号、8号拱座，形成了高达六级、近50m的超高岩质边坡。该工程开挖方量大、质量要求高、安全风险大，但场地狭窄，土石方运输困难，施工工期紧张。如此复杂地质条件下处理高陡边坡，成为大桥建设的鲜明特色之一。

凤来大溪河特大桥是目前世界在建最大跨度上承式钢桁拱桥，主跨580m，宽跨比1/28.7，矢跨比1:5，拱轴系数2.0，技术复杂性和专业性要求极高。但目前我国大跨度钢桁拱桥施工方面的探索不多，可借鉴的经验少，技术瓶颈多。项目建设需依托尖端专业技术，才能确保不良地质地段的施工安全。

施工图设计提出了拱上主梁采用变跨度布置+变联长分联+变刚度弹性支座的约束体系，更好地协调拱、柱、梁的空间刚度匹配与协同受力，显著提升结构在横风作用下的受力性能。

▲  变跨度布置+变联长分联+变刚度弹性支座约束体系

施工图设计拱圈采用了扣索主动调节内力成拱技术：通过扣索调整上下弦内力分布，使得上下弦杆受力更加均匀，节省了材料用量，另一方面使上弦拱脚有足够的压力储备，减小了上弦拱脚锚固负担。

施工图设计提出了轻型组合式拱座结构，大幅减小拱座尺寸与混凝土用量，有效降低拱座自重引起的基底应力，在拱座基底应力分布较大的对应位置设置桩基础加强地基承载力，在桩基顶部设置钢筋“软连接”，大幅提升了拱座抗滑动稳定性。

▲  轻型组合拱座结构设计

（1）基于运动链建模的拱肋虚拟预拼装方法

在拼装场对预拼拱肋进行扫描获取带有制造误差的制造形态三维点云，经运动链推导和坐标系转换后得到桥位处未经温度修正的理论目标三维姿态。

（2）基于蒙特卡洛模拟的遮挡螺栓孔的数据生成方法

将可见螺栓孔的直径与间距数据建模为正态分布模型，基于蒙特卡洛模拟生成满足物理校验的被遮挡螺栓孔的直径和坐标。

（3）考虑温度修正与施工顺序的拼装优化

基于有限元软件，采用分布建模法模拟施工顺序，计算在温度影响下节点的变形。基于制作产生的误差与温度产生的变形对虚拟预拼装进行优化，并分析构件的误差传递路径与累计误差。

▲  拼装构件简化

▲  装配点特征提取

▲  误差传递模型

初步设计缆索吊净吊重420t，采用缆扣分离体系。

重庆武两高速公路有限公司（中铁开投重庆高速指挥部）组织施工单位对类似桥梁进行了调研，并与中铁二院沟通，通过优化拱肋节段划分，控制节段最大起吊重量，将缆索吊系统净吊重由420t优化为340t；缆塔利用引桥桥墩，永临结合；充分利用桥位两岸良好地质情况，将重力式锚锭优化为岩锚。缆索吊装系统成型时间由10个月缩短至8个月。

▲  缆索吊初步设计图

▲  缆索吊施工设计图

▲ 缆索吊实施图

拼装场内对预拼拱肋进行扫描获取带有制造误差的制造形态三维点云，经坐标系转换后得到桥位处未经温度修正的理论目标三维姿态，再对桥位拱肋进行集中扫描，通过函数拟合得到桥位实际坐标，将场内预拼姿态与桥位姿态进行拟合，对比理论值即可得到预埋水平、竖直倾角误差。通过数字预拼技术，可将场内预拼姿态转换到桥位姿态，提前预知拱肋线形走向，及时进行线形纠偏处理，提高拱肋施工进度。

▲  高精度全站仪扫描形成三维点云

▲  桥位三维扫描

▲  场内预拼结果与桥位姿态拟合

研发了智能巡检机器人，提出了基于机器视觉的桥梁表观病害识别技术、多源监测数据综合预警技术和特殊事件下的应急体系，突破了钢桁拱桥智慧检监测难题，形成了钢桁拱桥智慧运维体系。

▲  基于机器视觉的桥梁表观病害识技术

▲  凤来大溪河特大桥健康监测系统