《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第二部分橋梁《山區(qū)不對稱混合式鋼混組合梁斜拉橋建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)》?

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 貴州高速公路集團(tuán)有限公司、貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司、中南大學(xué)、 廣西路橋工程集團(tuán)有限公司

主要完成人: 楊健、 黃方林、 何配天、 蔣瑋、 劉建軍、 周德、 梁茂然、 楊鴻波、 趙廷新、葉洪平

項(xiàng)目簡介

　　紅水河特大橋?yàn)槭澜缟鲜鬃?、也是跨徑最大的非對稱混合式組合梁斜拉橋,結(jié)構(gòu)新穎,結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工難度大、科技含量高,是貴州惠羅線上極為關(guān)鍵的控制性工程之一。針對紅水河特大橋所面對的場地狹窄、構(gòu)件無法水路運(yùn)輸、便道運(yùn)輸困難等建設(shè)條件,系統(tǒng)開展了橋梁結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工方法、施工裝備等方面應(yīng)用研究,形成了山區(qū)不對稱混合式鋼混組合梁斜拉橋建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)。主要內(nèi)容包括條件受限下不對稱混合式組合梁斜拉橋適應(yīng)性分析、橋梁整體有限元分析、鋼-混結(jié)合段受力性能(理論分析結(jié)合模型試驗(yàn))、標(biāo)準(zhǔn)化裝配式重型支撐結(jié)構(gòu)體系、斜拉橋中跨鋼-砼組合梁纜索吊裝技術(shù)等研究。該橋首次提出了將纜索吊裝施工于斜拉橋上,集幾大施工工藝于一個(gè)橋上,建成時(shí)為世界上首座大跨徑不對稱混合式組合梁斜拉橋。

　　本項(xiàng)目2020年獲中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎二等獎。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　針對紅水河橋所面對的場地狹窄、構(gòu)件無法水路運(yùn)輸、便道運(yùn)輸困難等建設(shè)條件,系統(tǒng)開展橋梁結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工方法、施工裝備等方面的設(shè)計(jì)理論、科學(xué)試驗(yàn)與工程應(yīng)用研究,形成了山區(qū)不對稱混合式鋼混組合梁斜拉橋建設(shè)過程中涵蓋理論分析、設(shè)計(jì)、施工等多方面內(nèi)容的關(guān)鍵技術(shù),取得創(chuàng)新性成果如下:

　　(1)首次在大跨徑斜拉橋中采用不對稱混合式組合梁結(jié)構(gòu),解決了山區(qū)地形受限情況下的斜拉橋結(jié)構(gòu)布置難題。設(shè)計(jì)提出的結(jié)構(gòu)和施工方案對環(huán)境破壞小,且大幅度節(jié)約了工程造價(jià)。

　　(2)基于拓?fù)鋬?yōu)化理論,提出臨時(shí)墩構(gòu)造形式的優(yōu)化方法,研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)化裝配式重型鋼管支撐裝置。提出了由整體分析到精細(xì)化局部分析無縫對接的數(shù)值計(jì)算方法。結(jié)合模型試驗(yàn),明確了鋼-混凝土結(jié)合段的多層次傳力路徑及比例,揭示了結(jié)合段的傳力機(jī)理,驗(yàn)證了鋼-混凝土結(jié)合段設(shè)計(jì)合理、傳力流暢。

　　(3)針對實(shí)地施工環(huán)境和橋型結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研發(fā)了多功能集成式自平衡吊具,首次提出將纜索吊裝系統(tǒng)應(yīng)用于斜拉橋上構(gòu)安裝施工,結(jié)合高精度智能信息化控制鋼主梁頂推、寬幅長距離混凝土主梁現(xiàn)澆,解決了斜拉橋單邊供梁通道、主橋中跨整節(jié)段鋼梁和橋面板安裝的技術(shù)難題,形成了山區(qū)大跨混合梁斜拉橋施工成套技術(shù)。

同類項(xiàng)目比較

應(yīng)用案例

　　紅水河特大橋提出的不對稱混合式組合梁設(shè)計(jì)思路,目前將被應(yīng)用到同樣受地形和水文條件限制的習(xí)水縣美酒河大橋上,設(shè)計(jì)了地形和水文受限下的橋梁方案。

　　紅水河特大橋提出的采用纜索吊裝施工斜拉橋中跨的思路已經(jīng)成功地應(yīng)用在貴黔高速鴨池河大橋上,為本橋大大地節(jié)約了工期和工程造價(jià)。紅水河大橋首次在組合梁斜拉橋中采用頂推施工格構(gòu)式鋼主梁的方法,被成功應(yīng)用在息黔線六廣河大橋上,解決了和紅水河大橋類似的地形和施工條件受限的難題。

　　此外,課題組首次提出的不對稱混合式組合梁設(shè)計(jì)思路和纜索吊裝、格構(gòu)式鋼主梁頂推方法還被應(yīng)用廣西柳南高速馬灘紅水河特大橋、廣西梧州環(huán)城高速扶典口大橋,未來將用于更多的橋梁工程中(見圖1和圖2)。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　紅水河橋結(jié)構(gòu)和跨徑均不對稱,很好地結(jié)合了橋位處地形、地質(zhì)、運(yùn)輸和施工條件,非對稱混合式組合梁斜拉橋設(shè)計(jì)因地制宜,提出的施工方案對環(huán)境破壞小、環(huán)保。采用的不對稱方案較傳統(tǒng)的對稱式方案節(jié)約了近5000萬元。

　　開發(fā)的自旋轉(zhuǎn)自平衡吊具纜索吊裝技術(shù)不僅可以完成斜拉橋主梁節(jié)段安裝,還可以完成拱橋上部結(jié)構(gòu)、懸索橋主梁安裝,適用面廣闊。研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化裝配式重型鋼管支撐,相對傳統(tǒng)支架節(jié)約鋼材40%以上。

　　通過本項(xiàng)目的研究,提煉山區(qū)橋梁建設(shè)中設(shè)計(jì)理念、施工技術(shù),為山區(qū)橋梁的建設(shè)提供設(shè)計(jì)、施工和理論分析等關(guān)鍵技術(shù)。

　　大橋把桂黔新建高速公路連接起來,形成更快捷的西南出海大通道,對加快中國-東盟自由貿(mào)易區(qū)建設(shè)具有重要意義。