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  山区拱桥建设与维护新技术研发及应用  
  日期:2012-11-26    来源:  
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——2011年度国家科技进步奖二等奖

 

    拱桥始创于我国,因其经济、实用、美观、耐久而成为山区最常用的桥型之一。我国山区公路桥梁中拱桥数量高达70%,其在保证安全畅通的公路运输中具有十分重要的地位和作用。本项目针对量大面广的山区拱桥建设和维护中凸显出来的主要技术问题,依托国家重大基础研究前期专项、国家自然科学基金、交通部西部交通建设科技项目等多个国家和省部级科技项目,通过重庆交通大学、交通运输部公路科学研究院、中交第一公路勘察设计研究院有限公司等多家高校、科研、建设和养护管理单位技术人员的长期联合攻关,取得了重大的科技创新。该项成果荣获2011年度国家科技进步奖二等奖。

    一、主要科技创新

    1.首创施工安全快捷并充分发挥钢和砼两种材料优势、避免结构开裂的"钢箱-砼组合拱桥"。开展了钢箱-砼组合构件压弯性能试验研究和理论分析,建立了钢箱-砼组合拱桥设计理论体系,研发了关键构造细节,开发了适于不同场地的多种钢箱拱吊运安装成拱方法,构建了完整的施工技术体系,成功应用于重庆万盛藻渡大桥等四座实体拱桥。较常规砼拱桥显著降低了施工风险,缩短了成拱周期,可克服结构开裂病害。

 

1 钢箱-砼组合拱桥施工方法

 

    2.率先开展了特大跨石拱桥设计理论与施工技术研究,构建了特大跨石拱桥计算分析方法与施工控制技术。首次在特大跨石拱桥采用加气混凝土作为拱上填料;研究提出高标号小石子混凝土砌石砌体的计算方法和实施技术,填补了国内外技术规范相关条文的空白,为世界最大跨石拱桥(丹河大桥)的建成提供了重要的技术支撑。

    3.创造性地提出了石拱桥历经无铰-多铰-机构的全过程破坏模式及相应特征病变指标,构建了石拱桥安全性鉴定体系,研发了石拱桥安全性评估与加固新技术。首次构建了基于永久性变形、主拱裂缝、主拱缺损、石拱桥风化四个病变限值指标的石拱桥安全性鉴定体系,研发了石拱桥安全性评估与加固新技术,构建了加固改造效果评估体系,解决了已建拱桥安全防护系统加强关键技术。所研发的技术具有安全、经济、可靠,便于推广应用的特点。已在1101座桥梁中得到了成功应用,取得了显著的经济技术和社会效益。

 

2 无铰拱-单铰拱-两铰拱-三铰拱-机构破环模式

 

    4.系统构建了钢筋混凝土肋拱桥现状评估方法与成套加固技术。建立了肋拱桥构件/全桥承载力评价准则、构件重要性系数的计算方法和系统可靠性分析数学模型,研发了关键截面封闭拱肋加固技术,首创异型系杆拱桥拱肋内力分区影响的吊杆调索方法。已成功应用于36座钢筋混凝土肋拱桥的现状评估和加固。

    5.首次提出基于实时监测的拱桥剩余寿命预测方法和技术,率先系统开展了山区混凝土拱桥地震响应特性和减抗震控制方法研究。

    二、推广应用及效益

    依托该项目成果,先后获得发明专利12项,国家工法1项,软件著作权4项;出版专著3部,发表论文129篇(其中SCI收录15篇,EI收录48篇);部分成果已纳入行业规范;培养了交通行业技术人才、博(硕)士215人。成果已成功应用于1142座山区拱桥的建设与维护,产生了94815万元的直接经济效益和巨大的社会、环保效益,应用前景广阔。

  
 
 
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