China abre a maior ponte estaiada do mundo sobre o rio Yangtzé

Uma ligação transformadora sobre o Yangtzé

A China abriu uma nova mega ponte sobre o rio Yangtzé que estabelece vários recordes mundiais e reformula os deslocações diárias na província oriental de Jiangsu. A Ponte Changtai Yangtze River estende-se por 10,3 quilómetros (6,4 milhas), ligando a cidade fabril de Changzhou, na margem sul, a Taizhou, na margem norte. A viagem que antes demorava cerca de 80 minutos pode agora ser feita em aproximadamente 20 minutos. O vão principal mede 1.208 metros (3.960 pés), o que a torna a maior longarua de qualquer ponte estaiada do mundo. É a primeira ponte sobre o Yangtzé a transportar uma autoestrada, uma estrada comum e uma ferrovia interurbana na mesma estrutura, uma combinação rara que exigiu novas ideias de concepção e métodos de construção.

A construção demorou cerca de seis anos. A equipa do projeto introduziu uma série de tecnologias inéditas para lidar com solos profundos e moles, correntes fluviais fortes e o desafio de combinar tráfego rodoviário e ferroviário numa única plataforma. A estrutura inclui também duas pontes em arco de treliça metálica com vãos de 388 metros para os canais auxiliares, que estabeleceram recordes para um arco de uso duplo rodoviário e ferroviário. As torres principais atingem 350 metros (1.148 pés), aproximadamente a altura de um edifício de 120 pisos. Antes da abertura, os engenheiros concluíram um extenso programa de ensaios de carga estáticos e dinâmicos, sentando as bases para operações seguras desde o primeiro dia.

Porque é que o projeto é importante para Jiangsu e o Delta do Yangtzé

O Delta do Yangtzé é uma das regiões mais produtivas da China. Uma travessia rápida e fiável entre Changzhou e Taizhou reforça as ligações num corredor onde fábricas, parques logísticos e aglomerados tecnológicos se situam em ambas as margens. Viagens mais curtas reduzem os custos de transporte, alargam os mercados de trabalho e tornam os serviços públicos regionais mais acessíveis. A nova rota também alivia as pontes e ferryboats existentes, que têm suportado volumes crescentes de passageiros e mercadorias.

Os responsáveis de Jiangsu descrevem a ponte como um conector-chave num programa mais amplo para interligar as redes rodoviárias e ferroviárias do delta. A província indica que 20 travessias fluviais estão agora concluídas e nove adicionais estão em construção. Os planos nacionais preveem uma rede muito mais densa ao longo do Yangtzé, com o objetivo de cerca de 240 travessias até 2035, o que distribuirá o tráfego de forma mais equilibrada e fornecerá múltiplas alternativas durante trabalhos de manutenção ou condições meteorológicas extremas.

A navegação e a ecologia foram centrais na conceção. Um vão principal muito longo mantém o canal de navegação central livre de pilares, o que ajuda grandes navios a passar em segurança e reduz a perturbação no rio. A equipa do projeto selecionou soluções de fundação e torre que limitam o impacto em sedimentos profundos e moles e controlam a erosão — o processo pelo qual a água de movimento rápido remove material do leito do rio em redor das fundações.

Interior do vão recorde e do layout de tráfego misto

Uma ponte estaiada suporta a plataforma com arranjos em leque de cabos de aço ligados diretamente a torres altas. Diferente de uma ponte suspensa, que utiliza cabos principais pendurados sobre torres e ancorados ao solo, com tirantes verticais que prendem a plataforma. Os sistemas estaiados são eficientes para vãos muito longos, de cerca de 200 a 1.300 metros, proporcionam uma plataforma rígida e necessitam de ancoragens mais pequenas, o que se adequa a ambientes urbanos densos e a cargas ferroviárias pesadas.

A principal característica da Changtai é a sua integração de três funções de transportes numa única estrutura. A configuração utiliza dois níveis. O nível superior alberga uma autoestrada que acelera o tráfego rodoviário transfronteiriço sobre o rio. O nível inferior combina uma ferrovia interurbana concebida para 200 km/h (124 mph) com uma estrada comum que corre ao lado. Esta disposição lado a lado no nível inferior é uma inovação à escala de um vão superior a um quilómetro.

Nas pontes convencionais de uso misto, a ferrovia geralmente corre pelo centro com as faixas rodoviárias separadas de ambos os lados. A colocação central simplifica o equilíbrio porque os sistemas ferroviários pesam muito mais do que as estradas. A contrapartida é uma geometria de tráfego inconveniente em ambos os extremos da ponte, onde as vias rodoviárias separadas têm de contornar para se reencontrarem. Isso consome terreno, complica rampas e junctions junto a zonas urbanas e pode dificultar o acesso de emergência. O novo layout mantém a estrada e a ferrovia numa única plataforma lado a lado, criando ligações mais limpas às ruas e estações da cidade.

Equilibrando uma plataforma assimétrica

Colocar uma ferrovia de alta velocidade de um lado e uma estrada do outro cria uma distribuição de massa desigual. O lado ferroviário é várias vezes mais pesado, o que tende a torcer a plataforma e a desaliná-la se não for contrabalançado com cuidado. Qin Shunquan, cientista-chefe da China Railway Group e principal projetista da ponte, e a sua equipa abordaram这个问题 ajustando finamente as forças dos cabos para manter a plataforma nivelada sob cargas permanentes e ajustando a geometria dos segmentos prefabricados da plataforma.

Quando as forças dos cabos são aumentadas do lado pesado, a estrutura pode deslocar-se para o lado mais leve e a linha central da plataforma pode mover-se. Os engenheiros compensaram estas tendências com uma sequência calibrada de montagem de segmentos e formas pré-definidas, de modo a que, à medida que os segmentos eram erguidos e os cabos de estaiada tensionados, a plataforma se endireitasse naturalmente para o alinhamento pretendido. Esta abordagem permitiu o primeiro layout ferroviário e rodoviário lado a lado numa ponte de grande vão, sem recorrer a esquemas mais complexos de divisão em múltiplos níveis.

Fundações construídas para um rio poderoso

O Yangtzé é largo, profundo e dinâmico perto de Changzhou e Taizhou. As fundações têm de resistir às correntes e assentar em camadas espessas de argila siltosa e areia. As torres principais assentam sobre caissons abertos gigantes, essencialmente caixas ocos de aço e betão que são afundados no leito do rio. O projeto adotou uma base de caisson em degraus que reduz a erosão em redor da estrutura e corta o peso próprio, o que por sua vez reduz os riscos de instalação. Cálculos iniciais apontavam para um afundamento superior a 65 metros para atingir camadas de suporte suficientes. Novas técnicas desenvolvidas pela equipa permitiram aos engenheiros reduzir a altura do caisson mantendo a estabilidade.

Estudos académicos baseados no local da Changtai demonstram como as fundações se comportam durante a construção. Os investigadores utilizaram três abordagens para estimar o assentamento, ou seja, o movimento descendente que ocorre quando o solo consolida sob carga. Aplicaram um cálculo de somatório camada a camada, executaram simulações de elementos finitos tridimensionais e realizaram ensaios em modelo centrífugo. Os três métodos previram assentamentos finais de cerca de 225 milímetros após a instalação completa da superestrutura, com uma curva que progride através de fases de aumento lento, aumento rápido e estabilização. Estes valores ficaram dentro das folgas de projeto e ajudaram a confirmar que a sequência de instalação manteria a ponte alinhada.

A posicionamento subaquático é difícil em baixa visibilidade e correntes fortes. Para reduzir os perigos para os mergulhadores e melhorar a precisão nos cantos do caisson, a equipa de construção colocou robôs inteligentes capazes de navegar, remover areia preenchida e transmitir medições. Estas ferramentas auxiliaram os operadores em superfície e encurtaram etapas críticas durante o afundamento e assentamento das fundações.

Torres, cabos e materiais

As duas torres principais têm forma de diamante e utilizam um sistema composto de aço e betão para combinar rigidez com ductilidade. A geometria incomum aumenta a estabilidade e ajuda a transferir as cargas dos cabos estaiados para a fundação, controlando simultaneamente o movimento sob vento e variações de temperatura. Um sistema de ancoragem de cabos com núcleo de caixa de aço e betão distribui as forças de forma eficiente e limita as concentrações de tensão onde os estaiados entram na torre.

Os novos materiais desempenham um papel proeminente. Os engenheiros aplicaram tendões de fibra de carbono para criar elementos de cabo ultra longos, ligeiros e de alta resistência, menos sensíveis às variações de temperatura do que o aço isolado. O projeto introduziu também um sistema de retenção longitudinal adaptativo à temperatura na ligação entre torre e tabuleiro, que permite um movimento controlado à medida que a plataforma se expande e contrai com o calor e o frio sazonais. Os documentos de projeto citam uma capacidade de carga total na casa das centenas de milhares de toneladas métricas, o que contabiliza a própria estrutura e as pesadas cargas de tráfego. Estas escolhas ajudam a ponte a desempenhar-se de forma consistente ao longo dos ciclos diários e de condições meteorológicas extremas.

Construção de precisão e objetivos ao milímetro

Construir uma treliça metálica e um sistema de cabos à escala de um quilómetro com tráfego misto exigiu métodos industrializados. A equipa desenvolveu uma grua torre inteligente com capacidade de elevação superior a 10.000 toneladas-metro para trabalhar em altura nos pilares e guiar grandes componentes para a posição. Também projetaram o que descrevem como a maior grua de plataforma do mundo para trabalhos em pontes, capaz de colocar segmentos ultrapesados com precisão ao nível do milímetro. O fecho da treliça metálica do canal principal foi soldado com uma tolerância de alinhamento final dentro de 2 milímetros, precisão alcançada através de controlo topográfico contínuo e retroalimentação digital.

As fábricas que abasteciam o local utilizaram linhas de produção automatizadas em grande escala, inspeção por escaneamento laser 3D e soldagem padronizada para manter a qualidade. Antes da abertura, a ponte foi submetida a uma semana de ensaios de carga durante a noite para reduzir os efeitos da temperatura nas medições. O ensaio mais intenso colocou 110 camiões carregados com cerca de 4.400 toneladas ao longo do vão principal. No total, os engenheiros executaram mais de 200 cenários estáticos e dinâmicos e monitorizaram as respostas com mais de 800 sensores, acompanhando pequenos deslocamentos em todas as secções. A ponte passou nas verificações finais e abriu ao tráfego após os ensaios validarem o desempenho estrutural.

A construção complexa também depende de um fornecimento de energia fiável. A State Grid Taizhou Electric Power Supply Company formou um grupo de apoio ao projeto, agilizou pedidos de serviço, realizou inspeções de linhas por drones e utilizou métodos de trabalho em caliente e verificações de temperatura por infravermelhos para manter a energia estável. Esta espinha dorsal operacional ajudou o local a cumprir prazos apertados e a manter iluminação segura e energia para os equipamentos durante o trabalho em múltiplos turnos.

Como serão as viagens no primeiro dia

A ponte foi concebida para transportar uma autoestrada, uma estrada urbana e uma linha ferroviária interurbana com velocidade operacional máxima de 200 km/h. A nova rota aproxima o centro de Changzhou e Taizhou numa viagem previsível de 20 minutos e cria um caminho mais direto para aeroportos, portos e zonas industriais em ambos os lados do rio. Os transportadores de mercadorias ganham uma ligação de alta capacidade que evita desvios sinuosos para travessias antigas.

A disposição lado a lado da ferrovia e da estrada no nível inferior simplifica as rampas e o acesso de emergência junto às aproximações. Ambos os níveis estão instrumentados para monitorização da saúde estrutural, de modo que os operadores possam acompanhar em tempo real alterações nas forças dos cabos, movimentos dos apoios e vibrações da plataforma. As juntas de expansão e os apoios são ajustados para o intervalo de temperatura e o vento. A combinação de plataformas em treliça rígida, cobertura densa de sensores e fatores de carga conservadores sustenta operações fluídas mesmo sob tráfego pesado e ventos sazonais no rio.

Como se compara a outras pontes de referência

O vão principal da Changtai, de 1.208 metros, supera a Ponte Russky, em Vladivostok, na Rússia, que tem um vão principal estaiado de 1.104 metros. Existem vãos mais longos na categoria das pontes suspensas, como a 1915 Çanakkale Bridge da Turquia, com um vão principal de 2.023 metros. A escolha de um sistema estaiado para a Changtai reflete a necessidade de uma plataforma muito rígida que possa suportar comboios de alta velocidade ao lado do tráfego de autoestrada, juntamente com o desejo de limitar a ocupação de terreno exigida pelas enormes ancoragens de pontes suspensas.

A China construiu mais de cem grandes pontes ao longo do leito principal do Yangtzé. O objetivo de atingir cerca de 240 travessias até 2035 ilustra como as regiões de rápido crescimento distribuem as cargas de tráfego por muitos percursos em vez de dependerem de alguns pontos de estrangulamento. Com o seu vão recorde e layout de tráfego misto, a Changtai acrescenta um novo modelo para futuras travessias onde ligações urbanas densas favorecem uma estrutura compacta e multifuncional.

Pontos-chave

• O comprimento é de 10,3 quilómetros (6,4 milhas), ligando Changzhou e Taizhou através do rio Yangtzé
• O vão principal é de 1.208 metros (3.960 pés), o maior de uma ponte estaiada
• Primeira travessia do Yangtzé a combinar uma autoestrada, uma estrada comum e uma ferrovia interurbana numa só estrutura
• O nível inferior coloca uma ferrovia a 200 km/h (124 mph) e uma estrada lado a lado, algo inédito a esta escala
• As torres principais têm 350 metros (1.148 pés) de altura com um design composto em forma de diamante
• Duas pontes de canais auxiliares utilizam arcos de treliça metálica de 388 metros que estabeleceram recordes de uso duplo
• Fundações em caissons abertos gigantes em argilas siltosas apresentaram assentamentos finais próximos de 225 milímetros em estudos
• As inovações de construção incluíram uma grua torre inteligente com mais de 10.000 toneladas-metro e a maior grua de plataforma
• A precisão do fecho da treliça principal ficou dentro de 2 milímetros, verificada por laser 3D e controlo topográfico
• O ensaio de carga utilizou até 110 camiões com um total de cerca de 4.400 toneladas, com mais de 800 sensores a monitorizar a resposta
• O tempo de viagem entre as duas cidades cai de cerca de 80 minutos para aproximadamente 20 minutos, reforçando a rede do Delta do Yangtzé