《大跨径波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥成套技术》

“大跨径波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥成套技术”,项目编号2013K30,该项目为河南省交通运输厅科技项目。依托工程为朝阳沟水库特大桥,该工程是郑州至登封快速通道改建工程的控制性节点工程;位于朝阳沟水库北侧,跨越库区水域较窄地带。主梁结构采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁,腹板采用波形钢腹板承担截面剪力,避免了传统预应力混凝土箱梁中常出现的腹板裂缝问题,有利于提高结构的耐久性。混凝土腹板被波形钢腹板代替,结构自重减轻,进而有利于增大桥梁的跨越能力,减小地震响应。已有工程实例表明,与相同跨径的传统预应力混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板PC组合箱梁可减轻结构自重达25%~30%。上部结构自重降低的同时,包括基础工程在内的下部结构工程量也相应减少,进而降低整个工程的造价。因该结构是一种合理、高效、经济、美观的新型桥梁结构形式,具有十分广阔的应用前景。

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁最初多用于连续梁和连续刚构桥型,随着其应用范围的不断扩展和对其跨径要求的不断提升,国内外设计人员也逐渐开始将其应用于斜拉桥和部分斜拉桥等较大跨径的桥梁结构中。该项目主要研究波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥整体受力性能、箱梁横隔板设计合理性及静动载试验等,具体包括①大跨径波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥结构静动力分析、施工阶段受力分析;②波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥剪力分配研究,研究单箱四室中的五个波形钢腹板的剪力分配系数、纵向分配规律;③波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥偏载系数研究及桥剪力滞系数研究;④开展波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥模型试验;⑤波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥斜拉索锚固区受力分析;⑥对带栓钉埋入式抗剪连接件受大性能分析及荷载试验;⑦大跨径波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥施工监测与静动载试验研究。

项目围绕世界最大跨径的波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥开展了多项技术攻关,在厅运输部门领导的支持与帮助下,历时2年,在大跨径的波形钢腹板预应力混凝土部分斜拉桥的设计、试验及后期维护等方面取得了多项技术创新。设计构造方向发明了一种在波形钢腹板部分斜拉桥应用的桁架式横隔板、倒角增强刚架式横隔板及一种钢—混凝土组合锚固块等,试验方向提出一种船舶防撞装置的桥墩碰撞系统的试验装置及一种长梁、梁构件纯扭转试验加载装置等;后期维护方向提出了一种磁吸式橡胶止水带。基于以上创新点该项目申请了8项国家发明专利,共取得了6项国家发明专利,2项实用新型专利,发表核心论文7篇。

该课题经由中国工程院院士、中国工程设计大师及教授级高工等专家组成的鉴定委员会鉴定,认为该成果在郑州至登封快速通道改建工程中取得成功应用,在中国率先设计并建成了世界最大跨径的波形钢腹板预应力混凝土部分斜桥,社会效益显著,推广应用前景广阔,成果达到国际领先水平。成果已在宁夏新叶盛黄河公路大桥、深圳东宝河新安特大桥及山西运城运宝黄河大桥等国内多座大跨径波形钢腹板桥梁建设中推广应用。显著推动行业科技进步,促进社会、经济发展。

成果说明

该项目主要成果是在波形钢腹板预应力混凝土结构领域,重点研究的波形钢腹板部分斜拉桥的结构力学性能,取得了波形钢腹板组合式连接件、横隔板对箱梁剪力滞效应影响及结构偏载系数等研究成果,因大跨径波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种结构合理、施工高效、经济、美观的新型桥梁结构形式,具有十分广阔的应用前景。与相同跨径的传统预应力混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板PC组合箱梁可减轻结构自重达25%~30%。上部结构自重降低的同时,包括基础工程在内的下部结构工程量也相应减少,进而对于降低整个工程的造价产生积极影响。对于波形钢腹

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