当年中国帮马来西亚建大桥,修到最后两边对不齐,我国咋解决的?

马来西亚槟城海峡上,两条混凝土长臂从两座主塔各自伸向海中央,一段一段往前凑。眼看就要握上手,测量数据出来了:据技术总结,两个端头一高一低,差了约3厘米。

3厘米,放在自家地板上,光脚踩都踩不出来。可这是一座设计寿命120年、车速80公里的跨海大桥,合同执行的是英国标准,成桥高程只许差10毫米以内。若采用凿除重做方案,工期和成本压力很大。若采用机械强制下拉,梁体可能产生裂缝。

两边对不齐,中国工程师到底咋解决的?答案有点出人意料:往高的那头灌水。

两头同时往海里伸,怎么就伸歪了

这座桥是槟城第二跨海大桥,全长22.5公里,光跨海段就有16.5公里,最要劲的是中间那座475米长的三跨双塔斜拉桥。2006年第三届中国—东盟博览会上,中马双方就这个项目达成共识。

2007年国际招标,同台竞争的还有韩国现代、日本大成各自牵头的联营体。

最后中标的是中交股份和马来西亚UEMBuilders组成的联营体,主桥这块硬骨头交给了中交二航局。开头那条10毫米的红线,也有来历。

中方起初按国内规范做设计,业主要求改用英国标准BS5400和欧洲规范,全桥计算和图纸基本重来一遍,前期准备时间拉长了约两年。英标对成桥线形的要求,比国内当时的规范还严。再说合龙。

这么宽的海,不可能从一边一路铺到对岸。跨海斜拉桥惯用的办法,是从两座主塔同时向中间对称悬臂施工,一节接一节往外伸,最后在跨中留一个短口子,两头对齐了再浇上,这一步就叫合龙。

两个端头隔着海相向生长,最后要在毫米级上碰头,难度可想而知。偏偏混凝土这东西,浇完之后并不老实。在自重和预应力长期作用下,它会一点点“蠕”,行话叫徐变,悬臂端头跟着慢慢往下垂。

两头施工的节奏不一样,垂下去的量也就不一样。打个比方,两块面团同时下锅,醒的时间差一点,发出来就不一样高。

海峡本身也在添乱。涨潮落潮对桥墩和梁体施加周期性的力,热带的日晒和昼夜温差又让梁体上下缘冷热不均。合龙前,两头所处的潮汐状态并不一致。

监测数据显示,高差每个月还在扩大约1毫米,日积月累,就成了那约3厘米的垂直落差。那能不能将就着合上?不行。桥面会凭空多出一道坎,车开到跨中要“跳”一下。

主梁受力偏离设计状态,合龙段附近平白多出附加应力,120年里被车轮一遍遍碾过,这里很可能成为疲劳裂纹最先冒头的地方,桥面排水也会跟着出问题。

中方最后交出的方案是:偏高那头挂水箱,前后灌进约150吨水,偏低那头同步挂约100吨,用大约72小时,把高差压到2毫米以内。水是怎么把几千吨的大梁压服帖的,得先从“弯”说起。

放着钢锭混凝土不用,为啥偏挑水

当时摆在面前的,大致三条路。第一条是凿。把偏高那头几十米已经浇好的悬臂段拆掉,降低模板重新浇筑。工期起码拖上几个月,花费以数百万马币计,新旧混凝土之间还会多出一道施工缝,质量隐患反而更大。第二条是拽。

在端头加外力硬往下拉,可悬臂梁自重几千吨,强拉会在梁体里生出没法控制的附加内力,混凝土说裂就裂。

第三条路,是在高的那头加一份算得准的重量,让它自己弯下去。道理其实人人见过。跳水板空着的时候是平的,人往端头一站,板子就往下弯。

站上去的人越重,弯得越多。悬臂梁也是这个脾气,只要分量算准了,就能让它弯到正好的位置,一毫米不多,一毫米不少。算,是这个办法的命根子。

材料力学里有现成的悬臂梁挠度公式δ=PL³/(3EI):端头受的力越大、悬臂越长,垂得越多。梁越粗越硬,就越难压弯。按这套理论,150吨压在端头,理论下挠约2.4厘米。

混凝土在持续荷载下还会接着“蠕”一点,把徐变算进去,实际下挠约3厘米,恰好补上那道缺口。团队还用有限元模型把水箱放哪儿、水灌多快,逐一模拟了一遍,等于先在电脑里把这座桥“压”过一回。

分量定了,拿什么压?技术团队比过三样东西:混凝土预制块、钢锭和水。

混凝土块分量准,可得一块块吊上去,放下时难免磕碰,冲击力可能伤到梁体,想卸下来还得再吊。钢锭密度大,租金贵,块头小、分量集中,压在梁上容易造成局部应力集中。

水就不一样了:1立方米就是1吨,阀门拧多大,进去多少,按吨计量清清楚楚。水流进箱子会自己摊平,均匀压在梁上,不偏不倚。加的时候没有“砸一下”的冲击。万一压过了头,开阀放掉,梁就弹回原位。

还有一笔账更直观。水箱在现场焊,水就地取,整套配重下来,总成本不足10万马币。跟凿掉重做动辄几百万马币比,差着几十倍,工期更是以天计而不是以月计。

有人把这套做法形容为“以柔克刚”。这是个形象的说法:不跟几千吨的大梁正面较劲,顺着它本来就会弯的脾气,把它引到该去的位置。说到底,每一吨水放在哪儿、放多少,背后都是算出来的数。

平潮一到,第一级水灌了下去

2013年下半年,主桥进入合龙阶段。偏高那头的悬臂端装上两个钢制水箱,偏低那头装一个。注水不能随便挑时间,要等平潮,也就是潮位稳住、海水几乎不流的那段时间,把潮汐的干扰降到最低。

偏高那头的水分5级灌,每级约30吨。每灌完一级,停下来静置约半小时,等梁体变形稳定了再测。

端头、四分之一跨、跨中等位置布满了精密水准仪和全站仪,每10分钟采一组数据,传回现场指挥中心,跟事先算好的理论曲线逐点比对。

偏低那头也同步挂上约100吨水,用来微调线形,让两条长臂的弯曲顺下来。说白了,就是一口一口加水,一次一次复测。哪一级下沉的量跟算的对不上,就停手查原因。真压过了,放水就能退回去。

这份从容,靠的是事先把账算透了。两头的高差一点点缩小。进入5毫米以内后,注水停止,荷载原样保持2小时,确认梁体没有回弹。

接着装上临时刚性连接,把两个端头锁死,焊好合龙段钢筋,浇筑混凝土。等合龙段混凝土强度长到位,再分几级把水放掉,每放一级都复测一次回弹,确认成桥线形符合设计。

从第一级水灌下去算起,历时约72小时,最终高差控制在2毫米以内。英标给的那条10毫米红线,还剩出一大截。

2014年3月1日,大桥通车,时任马来西亚总理纳吉布主持开通仪式,大桥正式命名为苏丹阿卜杜勒·哈利姆·穆阿扎姆·沙阿大桥。那一年恰逢中马建交40周年。

通车后,它分流了槟城一桥约20%到30%的车流,槟岛和威省之间的通勤时间缩短到15到20分钟。此后,英国土木工程师学会的布鲁内尔大奖、中国建设工程鲁班奖(境外工程)、中国土木工程詹天佑奖陆续落到这座桥上。

两边对不齐,咋解决的?不凿一块混凝土,也不拽一根钢索,靠一道挠度公式、一套有限元模型、每10分钟一组的监测数据,外加一级一级灌进去的水,把高的那头稳稳压了下来。

如今车流从主跨中间开过去,没人感觉得到脚下曾经差过3厘米。合龙段达到设计强度后,再分级放水卸载并复测线形,那些压弯大梁的水,就这样退出了这座桥的故事。

参考资料:

《马来西亚槟城二桥主桥合龙施工技术》.《桥梁建设》期刊(2014年第3期).2014-03-01

《马来西亚槟城二桥正式通车》.新华社(2014年3月1日).2014-03-01

槟城二桥项目介绍.中国交通建设集团有限公司官网

《槟城二桥引桥坍塌事故调查》.马来西亚《星报》(The Star,2013年6月)

《马来西亚槟城二桥主桥合龙施工技术》力学计算章节.《桥梁建设》期刊(2014年第3期)

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更新时间:2026-10-07

标签:科技   马来西亚   大桥   中国   不齐   当年   我国   混凝土   悬臂   高差   线形   两头   悬臂梁   复测   钢锭   水箱

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