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  千米级斜拉桥结构体系、设计及施工控制关键技术  
  日期:2012-11-19    来源:  
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——2010年度国家科技进步奖一等奖

 

    斜拉桥是主梁通过斜拉索支承在索塔上的现代桥型,其跨越能力强、结构刚度大、经济性好、适应性广。20世纪末,世界最大跨径斜拉桥为主跨890m的日本多多罗大桥,我国最大跨径斜拉桥为主跨628m的南京长江二桥。进入21世纪,多个国家加快了适应越江跨海超大型工程的千米级斜拉桥关键技术研究。随着跨径突破千米,桥梁构件更高、更长、更柔,结构受力行为更为复杂。攻克直接关系桥梁总体设计、结构安全和功能的结构体系难题成为首要技术挑战,同时千米级斜拉桥特殊设计方法、施工控制等也是必须解决的关键技术问题。

    2002年开始,针对千米级斜拉桥结构体系、设计及施工控制关键技术,在国家科技支撑计划、交通部西部交通建设科技计划、国家自然科学基金等研究计划支持下,中交公路规划设计院有限公司、江苏省苏通大桥建设指挥部、中交第二航务工程局有限公司等13家单位、200多名科研人员以“产-学-研”相结合的模式进行技术攻关和工程验证,攻克了千米级斜拉桥的关键技术难题,达到了世界斜拉桥技术的最高水平,对现代桥梁的技术进步以及推动中国桥梁从大国向强国迈进都具有十分重要的意义。该项目荣获2010年度国家科技进步奖一等奖,取得的主要自主创新成果如下:

    1.揭示了千米级斜拉桥非线性、稳定性、抗风性能的力学行为及规律,在国际上首创了静力限位与动力阻尼组合的新型桥梁结构体系及关键装置。与传统体系相比,梁端位移减小50%、塔根弯矩降低30%,突破了静、动力响应相互协调的技术瓶颈,使斜拉桥跨径超越千米得以实现。

1 静力限位-动力阻尼组合装置

 

    2.首次提出了内置式钢锚箱组合索塔锚固和钢混组合变截面桩两种新型结构及其设计方法,建立了大型群桩基础设计、基于性能的抗风设计等方法,在国际上首次形成了《千米级斜拉桥设计指南》;解决了千米级斜拉桥几何非线性及与施工控制对接技术难题,研发了具有自主知识产权的桥梁结构静动力空间分析软件,为设计及施工控制提供了关键技术手段。

 

                           

2 组合索塔锚固结构                                                       3 钢混组合变截面桩结构

 

    3.在国际上首次创建了深水、急流、潮汐河段条件下大型群桩基础全钢护筒施工控制技术,将倾斜度由传统的1/100提高到1/200;研发了多点同步控制整体下沉和定位施工控制技术,实现了世界上最大钢吊箱的整体下沉,将定位精度由传统的50mm提高到20mm,突破了大型钢吊箱的规模和重量制约。

4 悬臂导向架定位装置

 

    4.在国际上首次系统地提出了千米级斜拉桥施工全过程自适应几何控制方法并建立了制造安装一体化控制系统,创建了索塔、斜拉索、钢箱梁数字化制造安装控制关键技术。技术的应用实现了高塔倾斜度从1/3000提高到1/42000、长索制作精度从1/5000提高到1/20000、主梁标高误差≤L/4000、桥轴线误差≤L/45000,攻克了千米级斜拉桥施工控制技术难题。

5 斜拉桥全过程自适应几何控制系统

 

    该项目获国家授权专利20项(发明专利5项),软件著作权3项,国家级工法4项,修编行业标准规范5部、地方标准3部,出版专著10部,被SCIEI收录论文68篇。项目的自主创新成果在国内外多座大桥中得到推广应用,部分成果已纳入行业标准规范,具有显著的社会、经济效益。

 

  
 
 
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