Binuksan ng China ang pinakamahabang cable-stayed bridge sa mundo sa ibabaw ng Yangtze River

Isang makasaysayang tulay sa ibabaw ng Yangtze

Nagbukas ang China ng isang bagong dambuhalang tulay sa ibabaw ng Yangtze River na nagtatakda ng maraming rekord sa mundo at nagbabago sa pang-araw-araw na paglalakbay sa silangang lalawigan ng Jiangsu. Umaabot sa 10.3 kilometro (6.4 milya) ang Changtai Yangtze River Bridge, na nagdurugtong sa lungsod ng Changzhou, sentro ng pagmamanupaktura sa timog na pampang, at Taizhou sa hilaga. Ang biyaheng dating inaabot ng humigit-kumulang 80 minuto ay maaari na ngayong matapos sa halos 20 minuto. May habang 1,208 metro (3,960 talampakan) ang pangunahing span nito, kaya ito ang may pinakamahabang span sa lahat ng cable-stayed bridge sa mundo. Ito ang unang tulay sa ibabaw ng Yangtze na may expressway, karaniwang kalsada, at intercity railway sa iisang estruktura, isang pambihirang kombinasyong nangailangan ng mga bagong ideya sa disenyo at paraan ng konstruksyon.

Tumagal nang humigit-kumulang anim na taon ang konstruksyon. Nagpakilala ang pangkat ng proyekto ng sunod-sunod na kauna-unahang teknolohiya upang tugunan ang malalalim at malalambot na lupa, malalakas na agos ng ilog, at hamon ng pagsasama ng trapiko sa kalsada at riles sa iisang deck. Kabilang din sa estruktura ang dalawang steel truss arch bridge na may mga span na 388 metro para sa mga pantulong na daluyan ng ilog; nagtakda ang mga ito ng mga rekord para sa arko na kapwa ginagamit ng highway at railway. Umaabot sa 350 metro (1,148 talampakan) ang mga pangunahing tore, halos kasingtaas ng gusaling may 120 palapag. Bago ito buksan, nagsagawa ang mga inhinyero ng malawakang mga static at dynamic load test, na naglatag ng batayan para sa ligtas na operasyon mula sa unang araw.

Kahalagahan ng proyekto para sa Jiangsu at Yangtze Delta

Isa ang Yangtze River Delta sa pinakaproduktibong mga rehiyon ng China. Pinatitibay ng mabilis at maaasahang tawiran sa pagitan ng Changzhou at Taizhou ang mga ugnayan sa isang koridor kung saan matatagpuan sa magkabilang pampang ng ilog ang mga pabrika, logistics park, at sentro ng teknolohiya. Nababawasan ng mas maiikling biyahe ang gastos sa transportasyon, lumalawak ang mga pamilihan ng paggawa, at mas napapadali ang pagpunta sa mga pampublikong serbisyo sa rehiyon. Nagbibigay rin ang bagong ruta ng ginhawa sa mga dati nang tulay at ferry na nagseserbisyo sa dumaraming pasahero at kargamento.

Inilarawan ng mga opisyal sa Jiangsu ang tulay bilang mahalagang dugtungan sa mas malawak na programa para pag-ugnayin ang mga network ng kalsada at riles sa delta. Iniulat ng lalawigan na kumpleto na ang 20 tawiran sa ilog at siyam pa ang itinatayo. Nakatakda sa mga pambansang plano ang mas siksik na grid sa kahabaan ng Yangtze, na may layuning magkaroon ng humigit-kumulang 240 tawiran pagsapit ng 2035. Makakatulong ito na mas pantay na ipamahagi ang trapiko at maglaan ng maraming alternatibong ruta habang may maintenance o matinding panahon.

Naging sentro ng disenyo ang nabigasyon at ekolohiya. Dahil napakahaba ng pangunahing span, walang pier sa gitnang daluyan ng nabigasyon, na tumutulong para ligtas na makadaan ang malalaking sasakyang-dagat at mabawasan ang pagkagambala sa ilog. Pumili ang pangkat ng proyekto ng mga solusyon sa pundasyon at tore na naglilimita sa sakop ng estruktura sa malalalim at malalambot na latak at kumokontrol sa scour, ang prosesong tinatangay ng mabilis na agos ang materyal sa ilalim ng ilog sa paligid ng mga pundasyon.

Ang rekord na span at pinagsamang ayos ng trapiko

Sinusuportahan ng mga hanay ng bakal na kable na nakakabit nang direkta sa matataas na tore ang deck ng cable-stayed bridge. Naiiba ito sa suspension bridge, na gumagamit ng mga pangunahing kable na nakalaylay sa ibabaw ng mga tore at nakakabit sa lupa, habang mga patayong hanger ang nagdurugtong sa deck. Mabisa ang cable-stayed system para sa napakahahabang span na humigit-kumulang 200 hanggang 1,300 metro, matigas ang deck nito, at mas maliliit ang kinakailangang anchorage, kaya angkop ito sa masisikip na lungsod at mabibigat na karga ng tren.

Ang tampok na pinakatampok sa Changtai ay ang pagsasama ng tatlong gamit sa transportasyon sa iisang estruktura. Dalawang palapag ang ayos nito. Nasa itaas ang expressway para mapabilis ang trapiko ng mga sasakyan sa highway na tumatawid sa ilog. Pinagsasama naman ng ibabang palapag ang intercity railway na dinisenyo para sa 200 km/h (124 mph) at karaniwang kalsadang katabi nito. Kauna-unahan ang ganitong magkatabing ayos sa ibabang deck para sa span na mahigit isang kilometro ang haba.

Sa karaniwang mga tulay na pinagsasama ang iba’t ibang gamit, karaniwang nasa gitna ang riles at nasa magkabilang panig nito ang mga lane ng kalsada. Mas madaling balansehin ang estruktura sa ganitong ayos dahil mas mabigat nang malaki ang mga sistema ng riles kaysa sa kalsada. Kapalit nito, nagiging alanganin ang daloy ng trapiko sa magkabilang dulo ng tulay, kung saan kailangang umikot ang magkakahiwalay na kalsada upang muling magsanib. Kumokonsumo ito ng lupa, nagpapakomplikado sa mga rampa at sangandaan malapit sa mga distrito ng lungsod, at maaaring magpabagal sa pagpasok ng mga serbisyong pang-emergency. Pinananatili ng bagong ayos na magkatabi ang kalsada at riles sa iisang deck, kaya mas maayos ang mga dugtungan nito sa mga lansangan at istasyon ng lungsod.

Pagbabalansi sa hindi simetrikong deck

Nagdudulot ng hindi pantay na distribusyon ng bigat ang paglalagay ng high-speed railway sa isang panig at kalsada sa kabila. Ilang ulit na mas mabigat ang panig ng riles, kaya maaaring pumilipit ang deck at mawala sa pagkakahanay kung hindi ito maingat na sasalungatán. Tinugunan ito ni Qin Shunquan, punong siyentista sa China Railway Group at pangunahing tagadisenyo ng tulay, kasama ang kanyang pangkat sa pamamagitan ng masusing pagsasaayos sa puwersa ng mga kable upang manatiling pantay ang deck sa ilalim ng permanenteng karga, at pag-aangkop sa hugis ng mga yari nang bahagi ng deck.

Kapag dinagdagan ang puwersa ng mga kable sa mas mabigat na panig, maaaring umusog ang estruktura patungo sa mas magaan na panig at gumalaw ang gitnang linya ng deck. Binayaran ng mga inhinyero ang mga tendensiyang ito sa pamamagitan ng nakatakdang pagkakasunod-sunod ng pagbuo ng mga segment at mga paunang itinakdang hugis. Dahil dito, habang ikinakabit ang mga segment at hinihigpitan ang mga stay cable, kusa ring tumuwid ang deck tungo sa nilalayong pagkakahanay. Naging posible sa paraang ito ang unang magkatabing ayos ng riles at kalsada sa isang tulay na may malaking span nang hindi gumagamit ng mas komplikadong paghahati sa maraming deck.

Mga pundasyong itinayo para sa malakas na ilog

Malapad, malalim, at pabago-bago ang Yangtze malapit sa Changzhou at Taizhou. Kailangang makayanan ng mga pundasyon ang mga agos at tumayo sa makakapal na suson ng maalikabok na luwad at buhangin. Nakapatong ang mga pangunahing tore sa dambuhalang open caisson, mga hungkag na kahong gawa sa bakal at kongkreto na ibinabaon sa ilalim ng ilog. Gumamit ang proyekto ng caisson base na hugis-hakbang upang mabawasan ang pag-ukit ng agos sa paligid ng estruktura at mapagaan ito, na nakabawas naman sa mga panganib sa paglalagay. Ipinakita sa mga unang kalkulasyon na kailangang lumubog nang mahigit 65 metro ang pundasyon upang marating ang mga suson na may sapat na kapasidad na sumalo ng bigat. Sa tulong ng mga bagong pamamaraang binuo ng pangkat, nabawasan ng mga inhinyero ang taas ng caisson habang pinananatili ang katatagan nito.

Ipinapakita ng mga akademikong pag-aaral batay sa lugar ng Changtai kung paano kumikilos ang mga pundasyon habang itinatayo ang tulay. Gumamit ang mga mananaliksik ng tatlong paraan upang tantiyahin ang settlement, o ang paggalaw pababa habang sumisiksik ang lupa sa ilalim ng karga. Nagsagawa sila ng pagkalkula sa pamamagitan ng pagsuma sa bawat suson, gumamit ng mga three-dimensional finite element simulation, at nagsagawa ng mga centrifuge model test. Tinataya ng tatlong paraang ito na aabot sa humigit-kumulang 225 milimetro ang pinal na settlement matapos mailagay ang buong superstructure, at dadaan ito sa mga yugtong mabagal na pagtaas, mabilis na pagtaas, at pagpapatatag. Pasok sa mga itinakdang limitasyon sa disenyo ang mga halagang ito at nakatulong ang mga ito upang makumpirma na mapananatiling tuwid ng pagkakasunod-sunod ng pagkakabit ang tulay.

Mahirap ang pagpoposisyon sa ilalim ng tubig dahil sa mababang visibility at malalakas na agos. Upang mabawasan ang panganib sa mga diver at mapahusay ang katumpakan sa mga sulok ng caisson, gumamit ang pangkat ng konstruksyon ng matatalinong robot na kayang gumalaw sa ilalim ng tubig, mag-alis ng buhangin sa loob, at magpadala ng mga sukat. Nakatulong ang mga kagamitang ito sa mga operator sa ibabaw at nagpabilis sa mahahalagang hakbang habang ibinababa at ipinupuwesto ang mga pundasyon.

Mga tore, kable, at materyales

Hugis diyamante ang dalawang pangunahing tore at gumagamit ang mga ito ng pinagsamang bakal at kongkreto upang pagsamahin ang tigas at kakayahang umangkop nang hindi nababasag. Pinatataas ng di-pangkaraniwang hugis ang katatagan at tumutulong itong ilipat ang mga karga mula sa mga stay cable patungo sa pundasyon habang kinokontrol ang galaw dulot ng pagbabago ng hangin at temperatura. Mahusay na ikinakalat ng steel box core concrete cable anchorage system ang puwersa at nililimitahan ang pagkonsentra ng stress sa mga bahaging pumapasok ang mga stay sa tore.

Malaki ang papel ng mga bagong materyales. Gumamit ang mga inhinyero ng carbon fiber tendon upang makagawa ng magagaan, matitibay, at napakahahabang elemento ng kable na hindi gaanong sensitibo sa pagbabago ng temperatura kaysa sa bakal lamang. Nagpakilala rin ang proyekto ng temperature-adaptive longitudinal restraint system sa dugtungan ng tore at biga, na nagpapahintulot sa kontroladong paggalaw habang lumalawak at kumikipot ang deck dahil sa init at lamig sa iba’t ibang panahon. Binabanggit sa mga dokumento ng disenyo na nasa daan-daang libong metriko tonelada ang kabuuang kapasidad na bumuhat, kabilang ang bigat ng estruktura at mabibigat na karga ng trapiko. Tinutulungan ng mga pagpiling ito ang tulay na gumana nang maaasahan sa pang-araw-araw na pagbabago at matitinding lagay ng panahon.

Tumpak na konstruksyon at target na katumpakan hanggang milimetro

Nangailangan ng mga pamamaraang industriyalisado ang pagtatayo ng steel truss at cable system na may habàng isang kilometro at pinagsamang trapiko. Bumuo ang pangkat ng matalinong tower crane na kayang magbuhat nang mahigit 10,000 toneladang-metro upang gumawa sa matataas na pylon at maigiya ang malalaking piyesa sa tamang puwesto. Dinisenyo rin nila ang tinawag nilang pinakamalaking deck crane sa mundo para sa mga gawaing tulay, na kayang maglagay ng napakabibigat na segment nang may katumpakan hanggang milimetro. Hinangin ang dugtungan ng steel truss sa pangunahing daluyan na may huling diperensiya sa pagkakahanay na hindi lalampas sa 2 milimetro, isang katumpakang nakamit sa tuloy-tuloy na pagsubaybay sa sukat at digital feedback.

Gumamit ang mga pabrikang nagsu-suplay sa lugar ng malalaking automated production line, 3D laser scanning para sa inspeksiyon, at standardisadong welding upang matiyak ang kalidad. Bago buksan ang tulay, nagsagawa ito ng isang linggong load test sa gabi upang mabawasan ang epekto ng temperatura sa mga sukat. Sa pinakamabigat na pagsubok, pinadaan sa pangunahing span ang 110 trak na may kargang humigit-kumulang 4,400 tonelada. Sa kabuuan, nagsagawa ang mga inhinyero ng mahigit 200 static at dynamic na senaryo at sinubaybayan ang mga tugon gamit ang mahigit 800 sensor, na sumusukat sa napakaliit na paggalaw sa lahat ng bahagi. Nakapasa ang tulay sa mga huling pagsusuri at binuksan sa trapiko matapos mapatunayan ng mga pagsubok ang kakayahan nitong kayanin ang mga karga.

Umaasa rin ang komplikadong konstruksyon sa maaasahang suplay ng kuryente. Bumuo ang State Grid Taizhou Electric Power Supply Company ng grupong sumuporta sa proyekto, nagpadali ng mga kahilingan para sa serbisyo, nagsagawa ng inspeksiyon sa mga linya gamit ang drone, at gumamit ng mga paraang nagbibigay-daan sa trabaho habang umaandar ang kuryente at infrared na pagsukat ng temperatura upang mapanatiling matatag ang suplay. Nakatulong ang suportang ito upang masunod ng lugar ng konstruksyon ang mahigpit na iskedyul at mapanatiling ligtas ang ilaw at suplay ng kuryente sa mga kagamitan habang nagtatrabaho sa maraming shift.

Ano ang magiging biyahe sa unang araw

Dinisenyo ang tulay upang magsilbi sa expressway, kalsada ng lungsod, at intercity rail line na may pinakamataas na bilis na 200 km/h. Nagbibigay ang bagong ruta ng tiyak na 20 minutong biyahe sa pagitan ng sentro ng Changzhou at Taizhou at mas tuwirang daan patungo sa mga paliparan, daungan, at sonang industriyal sa magkabilang panig ng ilog. Nagkakaroon ang mga tagahakot ng kargamento ng rutang may mataas na kapasidad na umiiwas sa paikot na biyahe patungo sa mas matatandang tawiran.

Pinadadali ng magkatabing ayos ng riles at kalsada sa ibabang deck ang mga rampa at pagpasok ng mga serbisyong pang-emergency malapit sa mga pasukan ng tulay. Nilagyan ng mga instrumento ang dalawang deck para sa pagsubaybay sa kalagayan ng estruktura, upang makita ng mga operator nang real time ang mga pagbabago sa puwersa ng kable, paggalaw ng bearing, at pagyanig ng deck. Iniakma ang mga expansion joint at bearing sa saklaw ng temperatura at sa hangin. Sinusuportahan ng matitigas na truss deck, siksik na sensor, at konserbatibong load factor ang maayos na operasyon kahit mabigat ang trapiko at malakas ang pana-panahong hangin sa ilog.

Paghahambing sa iba pang tanyag na tulay

Dinaig ng 1,208 metrong pangunahing span ng Changtai ang Russky Bridge sa Vladivostok, Russia, na may 1,104 metrong pangunahing span para sa cable-stayed bridge. May mas mahahabang span sa kategorya ng mga suspension bridge, gaya ng 1915 Canakkale Bridge ng Turkiye na may 2,023 metrong pangunahing span. Pinili ang cable-stayed system para sa Changtai dahil kailangan nito ng napakatigas na deck na kayang magsakay ng mga high-speed train katabi ng trapiko sa highway, at nais ding limitahan ang lawak ng lupang kakailanganin ng malalaking bloke ng anchorage ng suspension bridge.

Nagtayo na ang China ng mahigit sandaang malalaking tulay sa kahabaan ng pangunahing daluyan ng Yangtze. Ipinakikita ng layuning magkaroon ng humigit-kumulang 240 tawiran pagsapit ng 2035 kung gaano kabilis ipinapamahagi ng lumalaking mga rehiyon ang karga ng trapiko sa maraming ruta sa halip na umasa sa iilang bottleneck. Sa rekord nitong span at pinagsamang ayos ng trapiko, nagdaragdag ang Changtai ng bagong huwaran para sa mga tawiran sa hinaharap, kung saan ang masisikip na dugtungan sa lungsod ay nangangailangan ng compact at maraming-gamit na estruktura.

Mahahalagang punto

• May habang 10.3 kilometro (6.4 milya) at nagdurugtong sa Changzhou at Taizhou sa magkabilang panig ng Yangtze River
• May 1,208 metrong (3,960 talampakan) pangunahing span, ang pinakamahaba para sa cable-stayed bridge
• Unang tawiran sa Yangtze na pinagsasama ang expressway, karaniwang kalsada, at intercity railway sa iisang estruktura
• Magkatabi sa ibabang deck ang railway na may bilis na 200 km/h (124 mph) at kalsada, kauna-unahan sa ganitong kalaking span
• May taas na 350 metro (1,148 talampakan) ang mga pangunahing tore at pinagsamang disenyong hugis diyamante
• Gumagamit ang dalawang tulay sa mga pantulong na daluyan ng 388 metrong steel truss arch na nagtakda ng mga rekord para sa tulay na dalawahan ang gamit
• Nagtala ang mga pag-aaral ng halos 225 milimetrong pinal na settlement sa malalaking open caisson foundation na nasa maalikabok na luwad
• Kabilang sa mga inobasyon sa konstruksyon ang matalinong tower crane na may kapasidad na mahigit 10,000 toneladang-metro at isang napakalaking deck crane
• Hindi lumampas sa 2 milimetro ang diperensiya sa pagkakahanay ng dugtungan ng pangunahing truss, na sinuri gamit ang 3D laser at pagsubaybay sa sukat
• Gumamit sa load test ng hanggang 110 trak na may kabuuang bigat na humigit-kumulang 4,400 tonelada, habang mahigit 800 sensor ang sumusubaybay sa tugon ng estruktura
• Bumaba mula humigit-kumulang 80 minuto tungo sa halos 20 minuto ang oras ng biyahe sa pagitan ng dalawang lungsod, na nagpapatibay sa network ng Yangtze Delta