《严寒地区公铁两用钢桁梁桥成套建造技术的开发及应用》

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1、研究目的:滨北线松花江公铁两用桥在哈尔滨市区跨松花江,作为滨北线的关键性控制工程,是集铁路、公路为一体的重要越江通道,是严寒地区规模最大、跨度最大、用钢等级最高的双层整体正交异性钢桥面、板-桁结合公铁两用特大桥。该桥设计最低温度-43℃,对低温承载结构的安全性和耐久性要求极高,如何防止低温脆断,是急需突破的关键技术问题。项目团队自2009年初成立,以滨北桥工程为项目依托,研发低温环境公路、铁路桥梁钢结构成套建造技术,涵盖设计、材料、制造和施工,目的是突破桥梁钢结构抗低温脆断集成技术,开发出低温环境桥梁钢结构产品,实现高品质制造和应用,形成低温桥梁钢结构技术标准和工法,为严寒地区钢桥的设计建造提供技术依据和工程经验。

2、主要技术创新点:

(1)结合严寒地区滨北桥的设计,开展了正交异性钢桥面板的设计方法及构造研究,形成了适应严寒地区的结构设计原则和构造细节,提出了耐低温、防腐蚀、防排水性能优良的道砟槽结构及梁端伸缩装置。

(2)根据-43℃低温环境的要求,研究确定了合理的冲击性能特征值标准。提出了改善Q420qE钢焊接性能的“钒-氮处理”微合金化新技术、改善Q370qE钢焊接性能的“降碳增镍”与“控轧+正火+适当控冷”的材料热处理新技术,为解决低温构件防脆断问题奠定了材料基础。

(3)优化确定了适用于低温环境桥梁结构的焊接工艺参数,采用先进的正交异性钢桥面板单元自动化焊接系统,解决了低温桥梁钢结构焊接质量控制问题,提高了正交异性钢桥面板的疲劳性能。

(4)研制了耐低温、具有回转过墩功能、可连续检修多孔桥梁的自行式检查车,提高了养护维修效率。

3、成果产生的价值:项目成果支撑了工程的顺利进行,完成了低温桥梁钢结构的设计、焊接制造、工地拼装及桥位施工安装,累积制造产品5.27万吨,销售收入59435万元、新增利润4947万元、上缴税收3571万元,吨钢结构降本230元、节支总额1212万元,缩短工期4个月。

项目取得发明专利4项、实用新型专利3项、钢梁制造标准1项、施工工法1项等成果。已应用于北京冬奥会京张高铁官厅水库特大桥工程,对本市经济社会的发展做出了贡献。还将广泛应用于严寒地区大型公路、铁路钢结构桥梁的建设,促进该地区交通、经济和社会的持续稳定发展,提升钢结构高端产品自主研发的能力,带动桥梁、建筑、钢结构、冶金等诸多行业的发展和技术进步。

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