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全封闭高铁声屏障是如何建成的?

2017-12-19 09:13:36 来源:中国科技网 作者:卢建建 王有星 曹诗豪 滕继濮 编辑:李海波

  中国科技网 卢建建 王有星 曹诗豪 记者滕继濮

  这两天,深茂高铁全封闭声屏障建成的消息刷屏。毫无疑问,这座2公里长、耗资1.87亿、为保护“小鸟天堂”生态环境的的拱形“奇迹”,也是工程建设的一道难题。那么,施工人员究竟是如何将难题一一破解,最终建成全球首例高速铁路拱形全封闭声屏障的?

  广泛应用新结构、新材料

  中铁四局深茂铁路2标项目经理莫永春介绍,深茂铁路全球首例全封闭声屏障开创了我国铁路桥上设置全封闭声屏障的先河,有效填补了在合理结构形式、列车气动力效应降噪、隔音效果方面的世界空白,并形成了一套系统的全封闭声屏障综合设计和建造技术,为高铁或城际铁路在城区及邻近环境敏感点的环境保护提供有益经验。

  据了解,深茂铁路全封闭式声屏障作为全球高速铁路首创,其技术含量高、工艺复杂,在国内尚无先例的情况下,中铁四局联合广铁集团、铁四院、华中科技大学、武汉理工大学、西南交通大学积极开展技术攻关,通过1:1等比例试验段、车桥耦合、风洞试验、噪音检测等模拟试验,最终确定了现场的施工方案。

  为减小桥梁荷载,广泛应用新科技、新材料,首次在铁路领域采用金属吸声板结构,将通用的140mm厚金属吸声板减小为80mm厚,在减小金属板厚度的同时通过优化调整金属板内部构造保证金属板力学及声学性能满足指标要求。

  同时,施工中在铁路声屏障领域首次使用ECC混凝土吸声板,ECC混凝土吸声板作为一种新型材料,为保证材料的安全性能满足铁路质量标准,中铁四局联合武汉理工大学对ECC混凝土配合比通过大量的实验进行优化。

  武汉理工大学负责人介绍说:“ECC混凝土吸声板作为一种低粘度高强度高韧性改性混凝土材料,通过调整配合比和增加PVA纤维及镀铜钢纤维,提高了ECC板成型的抗压、抗折及韧性指标。”

  据介绍,80mm厚金属吸声板结构和ECC混凝土吸声板,也是目前世界上最先进的隔声设备和技术。

  施工工艺破难题

  将全封闭声屏障从实验室落实到了施工一线,必须克服桥梁承载力、钢结构强度、声屏障吸声板强度及降噪系数等一系列问题。

  为降低列车风及自然风对钢结构及吸声板的负荷,将钢结构由常规普通门架式钢结构改为拱形钢结构。拱形结构相对于普通门架式结构不仅外形美观,同时通过减少迎风面面积,能够有效降低雨雪荷载及风荷载,提高了全封闭声屏障的整体安全系数。

  因全封闭声屏障设置均为桥梁段,每米需增加桥面静荷载3.2T,为有效提高桥梁承载力,经过专家论证,通过在箱梁两侧增设钢支撑,提高了桥梁两侧的抗剪及抗压强度。

  在全封闭声屏障安装制作过程中,针对钢结构三段圆弧半径不一致,为保证弧形的顺接,通过调整弧长,优化拼装节点,采用栓焊连接(高强螺栓连接配合焊接连接),保证现场的可操作性同时提高了钢结构整体性。同时为保证全封闭声屏障金属吸声板与钢结构的匹配性,调整了钢结构限位板尺寸及金属吸声板安装方式,保障了项目的落地实施。

  现场施工技术负责人简敏介绍说:“钢结构制作过程通过制作工艺工装,控制焊接变形,保证了钢结构的外形尺寸满足吸声板安装要求。”

  同时,全封闭声屏障钢结构加工精度要求高,加工精度精确到毫米,现场预埋钢板采用现浇混凝土施工,精确度很难得到保障,为保证安装顺利,钢结构加工尺寸均结合现场基础情况进行调整,通过调整钢结构柱脚板相对位置既保证了钢结构的外形尺寸,又保证了安装的匹配性。

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