科技成果

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成果名称: 峡谷口强风区无辅助墩特大钢混合梁斜拉桥关键技术研究

成果登记号: 9612022Y2957

第一完成单位: 中交一公局西北工程有限公司

联 系 人: 郭伟平

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 其他应用技术

技术领域: 现代交通

应用行业: 交通运输、仓储和邮政业

学科分类: 桥涵工程(580.1020)

应用状态: 小批量或小范围应用

完成人: 梁建军,武芳文,侯 旭,舒 涛,文 辉,刘来君,王 技,唐新湖,魏家乐,高诣民,郭伟平,李 凯,薛平安,彭 恺,李加武

成果简介:

本项目属交通运输科学技术领域。依托工程G108禹门口黄河公路大桥位于黄河晋陕峡谷口,受水、风及场地等复杂环境制约,主桥设计为国内外跨径最大的无辅助墩斜拉桥,建设过程中面临的难主要包括:缺乏特大跨径无辅助墩斜拉桥结构响应控制方法与设计理论、峡谷口风环境“施工-运营”全过程抗风技术及控制指标及适用于复杂场地环境的高效高品质建造技术

由中交一公局西北工程有限公司等四家单位开展了大桥建设关键技术研究。主要研究内容包括基于动静力学特性分析的无辅助墩特大跨径组合梁斜拉桥结构响应控制技术、复杂风场环境下特大跨径组合梁斜拉桥抗风技术、特大跨径组合梁斜拉桥高效高品质施工关键技术、复杂桥梁PPP项目建管养运融合管理等。在理论分析、科研试验、结构设计、施工关键技术、建管养运融合等方面取得如下创新性成果。

1)攻克了跨径565m无辅助墩斜拉桥技术难题。研究了无辅助墩斜拉桥结构体系与受力特点,揭示了特大跨径无辅助墩斜拉桥体系差异对结构力学性能的影响规律,相比有辅助墩斜拉桥,主控指标包括:边跨主梁的最大变形增加23倍,塔顶最大位移增加50%60%,斜拉索索力增加10%。开展了结构体系的优化分析与可靠度研究、抗风抗震研究及关键构件的精细化分析,提出了特大跨径无辅助墩斜拉桥结构响应控制方法与设计理论,建立了基于粒子群算法的“索-塔-梁”刚度控制方法和指标

2)首次提出峡谷口强风区无辅助墩组合梁斜拉桥“施工-运营”全过程主动抗风技术。通过峡谷口强风区持续观测,获取了“强湍流-紊流场”特殊风环境的主要参数及特征值;基于CFD数值模拟和多阶段风洞试验,揭示了无辅助墩斜拉桥风致振动机理及最不利影响,提出了临时墩设置的合理位置、约束控制等关键技术,大幅降低了最大双悬臂断面的竖向、横向和扭转角位移;在塔、梁抗风构造改善的基础上,提出了桥面风障合理构型及安全阻风率指标,实现各车道行车安全风速控制目标。

3)首次提出基于索力优化的组合梁斜拉桥散件悬臂拼装两节段一循环快速施工技术。针对黄河宽浅游荡河段运输及安装条件受限、峡谷口强风场制约有效工期等不利条件,首次提出基于斜拉索索力优化的组合梁斜拉桥散件悬臂拼装两节段一循环快速施工技术:降低第i+1梁段一张索力,提高第i+2梁段一张索力,提出第i+1梁段斜拉索一张索力与二张索力合理比值为30%~40%,第i+2梁段斜拉索一张索力与二张索力合理比值为50%~60%,提高了组合梁施工工效超过60%。

项目获得授权发明专利7项,实用新型专利5项,科技成果9项;成果已被《公路斜拉桥设计规范》(JTG/T 3365-01-2020)、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650-2020)、《公路桥涵养护规范》(JTG 5120-2021)等采纳使用;出版丛书1部;主编地方标准2部;发表论文44篇,其中EI、SCI收录8篇;先后获得全国工程咨询奖、陕西省建设工程长安杯奖等各类奖13项

    项目成果在都香高速公路金沙江特大桥等近10项国家和省级重大工程中得到应用,经济、社会及环境效益显著,有力地促进了行业技术进步。