混合结构超大跨斜拉桥建设关键技术.doc

2015年度国家科学技术奖推荐项目公示
一、项目名称:混合结构超大跨斜拉桥建设关键技术
二、推荐单位:湖北省科学技术厅
三、项目简介
本项目属交通运输行业科技领域。国民经济的发展对桥梁建设需求日益增大,根据国务院《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》,仅长江中上游到2020年规划新建过江通道约81座。为满足水运发展及防洪的要求,一跨过江的桥梁越来越多。混合结构斜拉桥主跨采用自重轻的钢梁,边跨采用重量大的混凝土梁,充分发挥了钢和混凝土两种材料的优势,跨越能力大,边跨长度短,经济性突出,结构刚度大,行车舒适安全。混合结构超大跨斜拉桥是实现水陆交通协调发展、满足跨江(海)通道建设需求、创建绿色交通、平安交通的优势桥型。
随着混合结构斜拉桥向超大跨发展,钢梁与混凝土梁结合段位置对全桥结构行为影响更显著,结合段受力更大,边中跨刚度差异及混凝土收缩徐变、温度、非线性耦合作用的影响更突出,结构耐久性及斜拉索防护、减振技术对全桥设计使用寿命的影响更大,传统技术难以解决上述问题。确定结合部位置的合理方法、能传递更大轴力的结合部结构、钢梁与混凝土梁协同施工控制以及结构耐久性等建设关键技术,成为混合结构斜拉桥向超大跨发展的技术瓶颈。项目针对以上问题进行研究,取得了以下创新性成果:
(1)首次建立了考虑混凝土收缩徐变、温度、非线性耦合作用的结构状态控制方程及计算方法,创建了以主梁弯曲应变能为主要指标确定钢-混结合部位置的设计方法,形成了系统的混合结构斜拉桥设计方法,攻克了混合结构超大跨斜拉桥总体设计难题。
(2)首次揭示了钢-混结合段“承压-传剪”复合传力的机理,提出了复合抗剪连接件的计算方法,创建了结合段的选型方法,研发了设置“承压板+复合抗剪连接件”的结合段结构,将钢-混结合段传递轴力的能力提高1倍以上。
(3)基于多因素耦合作用的总体设计方法,首次提出了以钢梁线形和混凝土梁应力作为控制对象的协同控制技术,研发了计算软件,解决了混合结构超大跨斜拉桥施工控制难题,主梁标高误差由L/4300减小至L/5500。
(4)研发了新型多层防护的耐久型索体结构及锚头主动防腐技术,开发了塔端全软牵引的安装施工新工艺,研发了新型LMD减振装置,研制了嵌入式光纤光栅智能索。形成了斜拉索的耐久性设计、安装施工、振动控制与智能监测的成套技术。
(5)研发了钢箱梁、边跨混凝土箱梁和钢-混结合段预制拼装的新工艺,形成了混合结构斜拉桥主梁“全节段预制拼装”施工新技术,确保了混合结构的耐久性。研发了复杂地质条件下桩基础自导向钻头和索塔深水基础分离式双钢围堰施工技术。
经鉴定,研究成果总体达到;项目获国家专利14项(其中发明专利8项)、省部级工法5项、软件著作权2项,出版专著2部,发表论文49篇(SCI、EI收录20篇)。成果使鄂东大桥(主跨926m)、荆岳大桥等混合结构超大跨斜拉桥建设得以实现,,并在九江长江公路大桥等多座桥梁中得到推广应用,部分成果纳入行业规范,把我国混合结构斜拉桥跨径从618m提高至926m,取得了显著的社会、经济效益。
项目成果已获中国公路学会科学技术奖特等奖1项、一等奖1项,湖北省科学技术奖一等奖1项。
四、主要完成人及技术贡献
(1)裴炳志,排名:1,技术职称:教授级高工,工作单位:湖北省荆岳长江公路大桥建设指挥部/湖北省交通投资有限公司。
对本项目创造性贡献:对创新点1~5有突出贡献。全面负责组织项目科研攻关工作,主持项目设计阶段和施工阶段的技术论证、技术方案、技术创新和试验研究、技术分析和总结,主持项目科研试验及工程实施、管理工作。研发专利3项、施工工法2顶,发表论文6篇。本项目研究投入的工作量占本人工作量的80%以上。
(2)徐,排名:2,技术职称:教授级高工,工作单位:中交公路规划设计院有限公司。
对本项目创造性贡献:对创新点1、2、3、4有突出贡献。负责制定课题技术路线和技术方案;作为鄂东大桥工程设计负责人,负责项目成果在设计方案中的应用。主持编制行业标准1部,主持或参加编写专著2部,研发专利2项,发表论文7篇。本项目研究投入的工作量占本人工作量的80%以上。
(3)丁望星,排名:3,技术职称:教授级高工,工作单位:湖北省交通规划设计院。
对本项目创造性贡献:对创新点1、2、4、5有突出贡献。参与制定课题技术路线和技术方案;作为荆岳大桥工程设计负责人,负责项目成果在荆岳大桥设计方案中的应用。研发专利3项,发表论文10篇。本项目研究投入的工作量占本人工作量的80%以上。
(4)张喜刚,排名:4,技术职称:教授级高工,工作单位:中交公路规划设计院有限公司。
对本项目创造性贡献:对创新点1、2、3有突出贡献。参与制定课题技术路线和技术方案,参加编写专著2部。本