科技成果

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成果名称: 哈大客运专线大跨度钢箱叠拱桥关键技术研究

成果登记号: 9612016Y0295

第一完成单位: 中铁第一勘察设计院集团有限公司

联 系 人: 刘鹏

成果类型: 应用技术

技术领域: 现代交通

应用行业: 建筑业

成果简介:

   哈大客运专线是我国第一条位于东北高纬度严寒地区的客运专线,线下设计时速350公里,采用无砟轨道技术。该线新开河特大桥在长春市跨越市区道路-富民大街,该路为双向八车道,路宽80米,与线路斜交59°,由于该路毗邻长春西站,建筑高度受立交净空和线路高度控制,采用1-138m跨度的钢箱双层叠拱桥跨越。受铁道部科技司的委托,由中铁第一勘察设计院集团有限公司承担《哈大客运专线大跨度钢箱叠拱桥关键技术研究》(合同编号:2006G011-C-2)。   双层叠拱是近年发展起来的一种新型结构,与常规系杆拱相比,不仅造型更加优美,富有动感,而且由于双层拱肋间距为跨中大、支点小的特点,可以更有效的减小跨中挠度,改善拱肋中的弯矩分布的不均衡。常规系杆拱采用混凝土箱梁系杆、钢管混凝土拱肋、预应力吊杆,在跨度较小时是适宜的,但跨度加大后,由于材料不同,在温差作用下,特别是日照温差作用下,结构的受力分配将产生较大的变化,同时线路不平顺条件也急剧恶化。本桥系杆和拱肋均采用钢结构,吊杆也采用圆钢实心吊杆可以从根本上避免上述弊病产生。预应力吊杆尽管采用了多种防护措施,但其耐久性问题仍然未彻底得到解决。如何有效地解决预应力钢材的应力锈蚀及吊杆防护材料的老化问题,尚无可靠的手段。本桥采用圆钢实心吊杆的思路及工程实践,为铁路系杆拱吊杆体系提供了一种新的选择。本科研重点解决如下几项关键技术问题:(1)叠拱桥的整体受力、变形行为;(2)实心圆钢吊杆的合理构造及高纬度严寒地区疲劳特性;(3)大跨度双箱叠拱拱脚的合理构造及局部应力分布规律;(4)大跨度钢箱叠拱对无砟轨道适应性;(5)大跨度钢箱叠拱的车桥耦合动力效应分析。   经课题组科研攻关,共形成5项主要科技创新内容:   1、哈大客运专线新开河特大桥中的138m钢箱叠拱桥为国内首次采用的新型拱桥结构,也是目前国际上同类桥梁中的跨度最大、位于最严寒地区的桥梁。   2、新开河138m钢箱叠拱桥为国内第一座应用实体圆钢吊杆铁路桥梁。   3、首次对大跨双箱叠拱拱脚合理构造进行试验研究。   4、该桥为世界上第一座铺设无砟轨道的钢箱叠拱桥。   5、首次对大跨度钢箱叠拱的进行动力仿真分析研究   以“哈大客运专线大跨度钢箱叠拱桥关键技术研究”课题为背景,已获得两项实用新型专利和一项发明专利。   实用新型专利:"钢箱拱桥实体圆钢吊杆",专利号为:ZL201120065559.4   实用新型专利:"一种竖向活动横向限位支座",专利号:ZL201320113945.5   发明专利:"竖向活动横向限位支座",专利号:ZL201310079868.0   以该桥研究分析为背景,发表论文19篇,其中硕士论文5篇,其它各类杂志发表论文14篇。哈大客运专线新开河特大桥采用1-138m钢箱叠拱桥后结构刚度大大提高,对建桥后期沉降观测、轨道精调等极为有利,实体圆钢吊杆造型优美,安装方便,提供了运架简支箱梁通道,大大节省施工周期,节省投资1000万元,其经济效益显著。京沪高速铁路北京特大桥跨京开高速公路(32+108+32)m中承式钢箱拱桥采用实体圆钢吊杆,景观效果简洁流畅,减少了用钢量,节省投资500万元。该科研的成果及应用不仅为哈大高速铁路奠定了坚实技术基础,而且也填补了国内桥梁工程空白,对大跨度钢箱叠拱新型桥梁在国内交通领域的应用与推广意义重大。   2013.12月,“哈大客运专线大跨度钢箱叠拱桥关键技术研究”获中国铁道建筑总公司科学技术一等奖。