科技成果

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成果名称: 山区大跨径悬索桥施工关键技术研究

成果登记号: 9612020Y0863

第一完成单位: 中交二公局第二工程有限公司

联 系 人: 常红娟

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新工艺

技术领域: 其他

应用行业: 建筑业

成果简介:

依托工程龙江特大桥、清水河大桥和抵母河大桥山区悬索桥。

龙江特大桥建成时为亚洲山区最大跨径钢箱梁悬索桥。

清水河大桥主桥为主跨1130m的单跨简支钢桁架加劲梁悬索桥,主缆计算跨径258m+1130m+345m。

抵母河特大桥是杭瑞高速贵州省毕节至都格(黔滇界)公路的三座特大桥之一。

该项目依托大桥针对山区大跨径悬索桥在桥梁结构、施工技术与装备等方面的技术瓶颈进行攻关,在新工艺、新技术与新材料等方面取得了一系列原创性成果,有力地推动了桥梁技术进步。

主要技术成果表现在: 项目独创了千米级大吨位悬索桥智能化缆索吊装系统及施工新工艺,研发了两两并联锁紧的主索系统、缆索吊机新型起重及牵引系统,低水平推力索鞍及对钢丝绳磨损小的轻型支索器,创新了适用于跨径大的大吨位缆索吊机系统;主索系统通过先将主索串联,试吊检验后,将主索进行两两锁紧,由串联转换为两两并联锁紧方式,使主索线形调整方便,保证每根主索受力均匀;缆索吊机起重及牵引系统中起重小车跑车轮组采用轻质MC尼龙材料,减轻了结构重量;带支撑滑轮组的新型索鞍结构,大幅减小了主索对索塔的水平推力,通过不等间距的布置新型支索器,解决了大跨径功能索空中缠绕以及空钩自由下落及扰度过大等问题,创新了适用于大跨径大吨位吊装新工艺。

同时创新了缆索吊机监控施工新技术,对山区悬索桥上部结构施工时进行监控和控制,缆索吊机工作的过程中采用智能化集成控制系统控制,实时掌握缆索吊吊装信息,使吊装施工安全性、可控度得到了很大提升,也节省了人力和财力,具有一定的经济性。

首创了无人机智能安全高效架设先导索施工新技术,开发了完整的动态飞行模式,飞行器从保山岸塔顶飞往腾冲岸塔顶,全程约2分钟,完成Φ2mm先导索架设,之后,逐级转换,完成过渡索架设。

该施工方法不中断交通,不受地形和水文限制,具有施工速度快、安全、环保、施工成本低,避免了对植被和交通的影响,经济效益和社会效益显著,具有很大的推广价值。

首创了山区钢桁梁空中水平转体运输及安装新工艺,研发了空中旋转吊具系统,实现了"桥位单岸侧钢构件进场及梁单元拼装,经空中水平转体运输至对岸进行安装",解决了因山区地形地貌因素造成的施工场地受限或空间不足的问题,钢桁梁单元拼装场仅设置于桥位一侧即可,空中旋转吊具系统运行良好,水平转体过程平稳,达到了预期的施工组织设计目的,通实现全梁段吊装,为后续场地地形受制约山区大跨径钢桁加劲梁悬索桥施工提供借鉴。

首创了PPWS主缆预成形索股快速入鞍施工新技术,相对于常规的悬索桥主缆索股现场整形的施工方法,在工厂制造阶段完成入鞍段索股整形成矩形,减少了施工现场索股整形这一道重要的工序,索股入鞍时可直接将索股安装放入鞍槽,有效保护了主缆索股镀层不受损伤,大大提高了索股架设施工速度,缩短了索股架设工期,适合在悬索桥施工中广泛推广。

首创了山区悬索桥板-桁结合钢桁梁、桥面板"由零归整"的高效现场拼装工艺,建立了山区悬索桥板-桁结合钢桁梁安装无应力状态目标控制法,独创了板-桁结合钢桁梁"整体吊装,先铰接后刚接"吊装新技术。

桥面板拼装采用了"面板-主次横梁、纵梁-面板翻身"倒装法,避免了仰焊,保证了施工质量,钢桁梁节段拼装采用了"3+1"立体拼装模式,避免了拼装中梁的变形;钢桁梁与桥面板的拼接采用板桁结合胎架法实现,通过关键构件胎架替代高精度安装法,避免了上弦杆的倒运,每个阶段节约工期3天。

独创了板-桁结合钢桁梁"先铰接后刚接"整体吊装法,以板-桁结合钢桁梁安装残余应力为零的目标进行控制。

将板桁结合体系应用到山区的钢桁加劲梁悬索桥中是巨大的技术突破,提升刚度,增加行车舒适性,降低加劲梁的用钢量,省去大量的支座、伸缩缝的建设和维护更换费用。

建立了机制砂高性能混凝土性能调控的方法,通过全流程控制的方法尤其解决了高塔泵送混凝土施工难题,建立了依据混凝土原材料性能为基础的材料选择指标,通过优化配合比设计,以及试验反馈系统,揭示了机制砂在高塔泵送混凝土应用中的规律,并通过机制砂生产过程中成分比例控制,克服了机制砂因颗粒和级配较差,以及含有石粉导致的各种问题,同时满足了大体积混凝土、自密实混凝土、高强度混凝土多种性能要求。

机制砂高性能混凝土性能调控方法能够有效的减少施工工序,从而进一步优化人员、资源配置。

机制砂自密实混凝土的使用最终间接使得主塔的施工工期缩短了约20%,节约了施工投入,提升了项目的整体效益。

独创了智能模块化分布式卷扬机集成控制系统,该集成控制系统可适用于多台卷扬机联动作业的任何场合,以实现各台卷扬机的集成控制。

模块化分布式卷扬机集成控制系统实现了国内桥梁缆索吊装作业的智能化控制和远程技术支持;模块化设计可根据不同的工序要求,灵活搭建提升或牵引系统,大大提高了设备的利用率,同时可应用于其他类型的大型桥梁。