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顶推法施工的大跨度曲线预应力混凝土斜拉桥技术

发布时间:2013年11月29日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:  中铁工程设计咨询集团有限公司 项目负责人:  徐升桥
成果主要完成人员名单:  陈国立、聂建国、刘永锋、陈改清、郭建才等 成果验收日期:  2013-03-15
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介

     该项目针对顶推法施工的大跨度曲线预应力混凝土斜拉桥技术,结合北京市京新上地斜拉桥建设,对大吨位复杂曲线宽体箱梁顶推(顶推)设计与施工技术、斜拉索灯具安装装置设计、实心索塔和斜拉索检修系统设计、抗震、抗风性能等方面的关键技术进行研究,并将科研成果成功地应用到京新上地桥的建设中。已获6项实用新型专利和1项部级工法。主要关键技术如下:
1、斜拉桥曲线混凝土主梁单点顶推重量、梁宽、复杂曲线居世界第一。其指标为:单点顶推段梁宽35.5m,重量250000kN,主梁复杂曲线由平曲线(缓和曲线+直线)、竖曲线及横向超高复合组成。
2首先提出了混凝土复杂曲线(缓和曲线+直线、竖曲线及横向超高复合多线型轴线)箱梁顶推施工新方法,使顶推轨迹位于等曲率等斜率的平纵曲线上,大大简化了滑道和限位装置的设计,显著提高了主梁顶推轨迹的准确性和可靠性。并且按两点限位方式进行限位纠偏,受力明确,计算简单。
3、首次采用精细有限元系统分析了混凝土梁顶推用导梁结合部的钢与混凝土的界面行为,得到了最大正弯矩工况和最大负弯矩工况的钢混凝土界面滑移分布场、栓钉承载力安全储各以及安全系数,保证了界面连接可靠,钢-混凝土过渡段变形协调、应力分布均匀,设计合理。
4、首创科拉索灯具套筒式安装装置,安装灯具之后的斜拉索端面形状为圆形,且外表面有均匀分布排列的凹凸点,减少了照明灯具对拉索抗风性能的不利影响,解决了大跨度斜拉桥亮化灯具易于产生风振的技术难题。
5、设计了新型实心主塔检查维修系统。满足了对实心桥塔的检修需要,构造简便,操作简单,安全可靠,造价低。
6、为满足斜拉索及其照明灯具日常检查维修的需要,设计了一种新型斜拉索检查维修系统,本检修系统不需借助起重机等大型设备,不会影响正常交通;滚轮卡槽与斜拉索外采用相同强度和刚度的材料,不会对斜拉索造成损伤:检修系统作业效率高;检修设各造价低,养护成本小。
通过课题研究并在京新上地斜拉桥设计与施工中应用所研究的关键技术,成功地建成了世界上第一座复杂曲线顶推施工的混凝土斜拉桥,为国家节省了工程建安费1700多万元;既有效地保证了铁路及城铁的正常运营,又保证了主梁安全、精确地就位;推动了顶推施工技术发展,为复杂曲线上的大型跨线、跨河桥提供了一套取得了较好经济效益、社会效益的新技术、新工艺:大桥于2011年5月7日成功精确就位,梁体未开裂;于2011年12月31日通车运营,桥型与周边环境协调一致,整座主塔酷似天上落下的"水滴",整座斜拉桥又像一把硕大的竖琴,雄伟壮美,己成为北京市中关村科技园区的标志性建筑。
混凝土复杂曲线箱梁顶推技术拓宽了顶推方法的适用范围,降低了道路设计的难度,在设计道路为复杂曲线线形的桥梁跨越铁路、公路时具有极好的应用前景。斜拉索灯具套筒式安装装置减少了照明灯具对拉索抗风性能的不利影响,可在大跨度斜拉桥拉索的景观设计中广泛使用。实心塔检修系统和单索面斜拉索检修系统,具有操作简便、安全可靠的特点,可广泛用于实心塔和单索面斜拉桥的设计。