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  钢管混凝土拱桥建设成套技术  
  日期:2010-12-20    来源:  
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——2009年国家科学技术进步奖二等奖

 

巫山长江大桥。

  钢管混凝土拱桥徐变尽在掌握

  主跨径达460米的巫山长江大桥,是世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥。这道美丽的风景线源于西部交通建设科技项目“钢管混凝土拱桥建设成套技术”,项目在掌握钢管混凝土拱桥结构材料的徐变方面迈出了可喜的一步。1月11日,这个项目获得了国家科技进步奖二等奖。

  未雨绸缪应对徐变

  钢管混凝土拱桥在结构性能、施工、造价及外观上具有明显的优越性和很强的竞争力,已成为500米以下跨径桥梁的主要桥型。钢管混凝土用于拱桥建设最早出现在前苏联,由于缺乏研究,发展缓慢。1990年中国建造第一座钢管混凝土拱桥,随后得到快速发展,到2000年共建成114座。但由于对钢管混凝土拱桥的设计理论、施工与养护技术缺乏系统深入研究,没有专门的钢管混凝土拱桥设计、施工与养护规范,严重制约了钢管混凝土拱桥的进一步发展。为此,交通运输部、重庆市、湖南省等分别设立“钢管混凝土拱桥设计、施工及养护关键技术研究”(西部交通建设科技项目)、“巫山长江公路大桥特大跨钢管混凝土拱桥设计施工技术研究”、“大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计与施工成套技术研究”等专项,重庆交通大学等14家高校、科研院所及设计、施工企业参加,对钢管混凝土拱桥结构体系与构造、设计理论与方法、施工工艺与控制技术以及养护检测技术等开展了系统研究与实践,通过7年研究形成“钢管混凝土拱桥建设成套技术”。

  项目在国际上率先开展了钢管混凝土哑铃型、桁式构件以及肋拱多点加载的试验研究,揭示了钢管混凝土拱受力特性及破坏机理;为设计理论奠定了基础,首次提出了修正格构式法、等效长细比法、等效梁柱法的极限承载力计算方法以及钢管混凝土节点应力集中系数确定和疲劳寿命预估方法。

  项目进行了长期(五年)的收缩徐变室内模型试验和实桥测试,在国内外首次系统开展了钢管混凝土收缩、徐变试验,揭示了收缩、徐变长期发展规律,完善了收缩、徐变计算理论和方法。

  项目开展了钢管混凝土拱桥设计构造形式研究,首次系统地提出了钢管混凝土拱桥合理结构体系、构造、设计参数取值,通过235座钢管混凝土拱桥设计参数的比较分析,首次提出了混凝土与钢材的匹配、管径与壁厚、含钢率、套箍指标、主弦管参数的匹配等技术要求。项目还系统地提出了适合于钢管混凝土拱桥的建造技术,攻克了钢管结构制造、吊扣塔一体化、多跨缆吊、提篮拱安装、管内高性能混凝土设计、灌注及防脱空等技术难题,形成了“大跨径钢管混凝土拱桥无支架吊装斜拉扣挂施工工法”、“多跨连续拱桥双索跨缆索吊装施工工法”、“大跨度提篮拱桥拱肋单吊单扣安装工法等国家级工法”。首次提出了扣索索力增量比较法和拱肋安装二步定位法,解决了施工控制效率和精度等难题。

  项目揭示了超声波在钢管壁内沿弧长的传播路径,首次提出了用超声波定量检测管内混凝土脱空的方法,建立了运营阶段安全评价指标体系。

  为推广应用打好基础

  结合钢管混凝土拱桥施工关键技术研究成果与依托工程,总结并提出了钢管拱肋制作规程与验收技术标准、钢管混凝土拱桥索吊悬拼安装方法与管内混凝土的防脱空对策,施工关键技术的研究成果成熟、实用,便于推广应用。

  项目研究形成了一整套钢管混凝土拱桥设计、施工和养护的关键理论与技术,形成了钢管混凝土拱桥设计、施工及养护技术指南,对钢管混凝土拱桥的建设具有巨大的促进和示范作用。

  项目研究成果获得省部级一等奖4项、特别贡献奖1项,二等奖两项,发表论文79篇,编制了3部指南,获得专利10项(发明两项)、工法7项(国家级4项),培养博士、硕士55名。研究成果直接应用于重庆巫山长江大桥、益阳市茅草街大桥等100余座桥梁工程建设,填补了系列国际钢管混凝土拱桥建设的技术空白,为钢管混凝土拱桥设计规范、施工规范及养护规范的制定提供了可靠的理论与实践依据,具有显著的技术经济效益和社会效益,直接和间接经济效益达数亿元,在国内外产生了巨大影响,具有广阔的推广应用前景。

 

(转自2010年1月15日《中国交通报》) 

  
 
 
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