同向回转拉索柱式塔斜拉桥关键技术研究与应用.doc

2015年度安徽省科学技术奖推荐项目公示内容（科技进步奖）项目名称同向回转拉索柱式塔斜拉桥关键技术研究与应用项目简介1、项目背景斜拉桥是大跨径桥梁采用的主要桥型之一。传统拉索锚固方式在塔壁产生不同程度拉应力，混凝土桥塔的耐久性困扰着斜拉桥的进一步应用。项目依托徐明高速五河定淮大桥等工程，首次提出了一种“塔上环绕、桥面锚固”的同向回转拉索体系，从根本上解决了索塔开裂的问题，提高了结构的耐久性。同时也带来了斜拉桥体系的突破、塔梁锚固方式和主梁形式的变革，形成了以柱式塔为特征、以同向回转为关键技术的同向回转拉索柱式塔斜拉桥，在体系的设计、科研、试验、应用上取得系列成果，推动了斜拉桥的基础理论研究和实用技术进步。2、主要研究内容及研究成果研究分为四个子课题展开：同向回转拉索体系研究、锚拉板系统优化与试验研究、分离式混合梁关键技术研究和同向回转拉索柱式塔混合梁斜拉桥总体性能研究。1）主要技术内容首次提出同向回转拉索体系及基准圆桶定位设计方法，实现了索塔的无拉应力锚索。研发夹持型大转角鞍座、自防护拉索索股，实现拉索的绕塔回转、无灌浆夹持的结构要求。进行最小半径、最大回转角鞍座锚索系统夹持、磨蚀-疲劳试验。首次提出索股磨蚀-疲劳试验广义性定量判断算法。提出挤压摩擦性混凝土梁锚拉板结构，实现锚拉板与混凝土主梁之间的可靠锚固，适配同向回转拉索梁上张拉锚固的需求。提出了“同向回转拉索柱式塔体系斜拉桥”的概念，对柱式塔体系斜拉桥展开了全面系统的研究，延拓了斜拉桥的适用性。2）专利和知识产权获发明专利2项、实用新型专利3项、软件著作权1项。3）技术经济指标提出1种新型鞍座结构型式、1种新型索股防护型式，提出1套夹持型鞍座夹持参数、1套大回转拉索疲劳指标。推导1套磨蚀-疲劳定量判断公式。提出1种新型斜拉桥结构体系。提出1种新型锚拉板连接方式。编制体系制造、检验、安装、更换等方面的4项标准。成果应用于五河淮河大桥、芜湖长江二桥，节约工程造价总计节约造价总计8909万元。3、应用推广情况研究成果已成功应用于主跨246m五河淮河大桥主桥，并已设计应用于在建的主跨806m芜湖长江二桥主桥。拟建的主跨200m淮南淮河二桥亦设计应用该成果。夹持型鞍座广泛应用于已建的主跨130m怀洪新河大桥、主跨260m新汴河大桥，在建的主跨200m寿阳淮河大桥、主跨130m裕溪河大桥、芜湖长江二桥两座主跨100m引桥等多座矮塔斜拉桥。自防护索股，已在国内钢缆厂形成专项生产线。4、经济及社会效益五河淮河大桥、芜湖长江二桥等工程相关部分总造价13.4664亿元，应用项目研究成果，节约造价总计8909万元。采用项目研究成果，建设、设计、施工、制造等单位近3年新增利润总计1.338亿元，新增税收总计3168万元。项目研究成果填补了行业技术空白，促进了行业技术发展，提升了行业国际学术影响力，为国家、行业及地方标准的编制和修订提供了依据。研究课题经范立础院士等专家鉴定达到国际领先水平，交通部前总工程师周海涛评价为我国交通领域为数不多的原始创新之一。主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位创新及推广贡献安徽省交通控股集团有限公司安徽省交通控股集团有限公司是本项目的第一完成单位，在研究过程中，投入了大量的人力，负责项目的组织、管理和实施工作，负责总体研究技术路线的制定和具体实施方案的编制。主持完成了同向回转拉索体系的总体研发过程。负责完成了鞍座锚体的加工工艺试验研究，进行了相关构件的试制工作。完成了鞍座系统钢绞线的疲劳试验研究现状的调研，并在调研的基础上进行了系统的分析和研究，并制定了鞍座系统疲劳试验方案，完成了系统疲劳试验研究的工作内容。负责完成了同向回转拉索体系的抗滑性能试验研究的相关工作。负责挤压摩擦式锚拉板的原始创新工作。提出同向回转拉索柱式塔斜拉桥结构体系，制定柱式塔斜拉桥研究的技术路线。并完成了项目研究成果的整理和编写工作。取得了多项重大创新技术成果，项目研究成果总体上达到了国际领先水平。本科研成果及时的在我公司负责的建设项目中及时的进行了应用。在我公司建设的五河淮河大桥中进行了实桥应用，在研究过程中项目研究与实桥应用紧密结合，为五河淮河大桥的建设提供强大的技术支持。在项目鉴定完成后，我公司将同向回转拉索体系的研究成果推广在芜湖长江公路二桥的项目建设中，首次将同向回转拉索体系、锚索区无拉应力柱式塔技术推广应用在大跨径下拉桥中，很好的配合了芜湖长江公路二桥主塔的分肢柱式塔的结构特点。并将项目研究的夹持型鞍座和混凝土锚拉板结构应用在怀洪新河大桥、新汴河大桥等矮塔斜拉桥中。同济大学同济大学是本项目的主要完成单位之一，在整个项目的研究过程中，积极配合项目组的研究进展完成了大量可科研工作。参与了同向回转拉体系的研发过程；完成了同向回转拉索体系鞍座锚体及索塔锚固区的结构性能分析与优化建议；参与了无粘结钢绞线的防腐方案设计；完成了无粘结钢绞线的耐腐蚀试验研究；完成了同向回转拉索体系抗滑试验研究；编制了斜拉索用无粘结钢绞线技术条件。完成了摩擦挤压式锚拉板结构的连接构造优化与性能研究完成了分离式混合梁关键构造的优化与性能研究 开展了同向回转拉索柱式塔斜拉桥的体系特性研究安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司是本项目的主要完成单位之一，在整个项目的研究过程中，积极配合项目组的研究进展完成了大量可科研工作。主要完成的工作如下：系统调研了不同索塔锚固结构形式的特点及应用情况，完成了不同索塔锚固形式的比较分析；完成了同向回转拉索体系的设计及优化工作；完成了无粘结钢绞线的防腐方案设计；参与了同向回转拉索体系疲劳试验研究；编制了同向回转拉索体系鞍座质量验收标准；参与了挤压摩擦式锚拉板的原创设计工作； 参与了分离式混合梁关键技术研究。推广应用情况项目研究创新性的提出了同向回转拉索体系柱式塔斜拉桥，利用同向回转拉索，从根本上解决了索塔开裂的问题，提高了斜拉桥结构的耐久性。通过项目系统的研究，形成了包括同向回转拉索体系、混凝土锚拉板、柔性柱式塔在内的关键技术成果，使同向回转拉索体系柱式塔斜拉桥成为一种成熟的技术体系。研究成果突破了索梁、索塔锚固方式，延托了斜拉桥结构体系的适用范围，具有极大的推广应用前景。同向回转拉索体系柱式塔斜拉桥已经应用在五河淮河大桥主桥，主跨246m柱式独塔混合梁斜拉桥中，成功的解决了桥塔混凝土结构的耐久性，降低了桥塔的截面尺寸，同时也降低了桥塔锚固区的用钢量，节约了工程造价（应用证明1、4、7、9）。在建的芜湖长江二桥主桥，主跨806m超大跨径柱式双塔钢箱梁斜拉桥也设计应用了同向回转拉索体系柱式塔斜拉桥，经济效益显著（应用证明3、8）。拟建淮南二桥的设计也对同向回转拉索体系柱式塔斜拉桥进行了推广应用，目前已完成项目的初步设计，经济效益比选较为明显（应用证明1）。项目研究成果的关键技术，夹持型鞍座、自防护索股已广泛应用于已建的主跨130m怀洪新河大桥、主跨260m新汴河大桥，在建的主跨200m寿阳淮河大桥、主跨130m裕溪河大桥、芜湖长江二桥两座主跨100m引桥等多座矮塔斜拉桥。相对于传统矮塔斜拉桥的施工，穿索便利性大大加强，既节约了造价，也极大的提高了施工效率，同时也为以后拉索的更换提供了便利性（应用证明2、5、6）。鞍座锚索系统夹持、磨蚀-疲劳综合试验研究成果，已成为建设、设计、施工和监理进行产品质量与性能判断的重要方法。主要完成人情况表姓名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获科技奖励情况胡可正高工安徽交通控股集团有限公司安徽交通控股集团有限公司为本项目的总负责人1，主持项目立项，调研、总体技术路线与研究内容的制定，研究内容的开展，报告与成果核定，成果推广应用等。对第1、2、3、4条创新点做出创造性贡献（知识产权1、2、3、4、5、6-P34-P39）。获省部级一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项；2008年获首届“安徽省勘察设计大师”称号。曹光伦正高工安徽交通控股集团有限公司安徽交通控股集团有限公司为本课题重要技术负责人，负责项目子课题的技术方案制定，主持课题研究具体技术难题攻克，参与课题重大难题决策。对第1、2、3、4条创新点做出创造性贡献（知识产权1、2、3、4、5-P34-P39）获中国公路学会科学技术奖一等奖一次；获中国公路学会科学技术奖二等奖一次，三等奖一次；获安徽省科学技术进步奖三等奖二次。石雪飞教授同济大学同济大学为本课题重要技术负责人，负责项目子课题的技术方案制定，主持课题研究具体技术难题攻克，参与课题重大难题决策。对第1、2、3、4条创新点做出创造性贡献（知识产权1、2、3、4、5-P34-P39）2010年中国公路学会科学技术一等奖；2010年广东省科技进步二等奖；2011年中国公路学会科学技术一等奖；2012年中国公路学会科学技术一等奖；2012年中国公路学会科学技术三等奖；2013年中国公路学会科学技术特等奖。陈修和正高工安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司为本项目的重要研究成员，参与同向回转拉索系统的原创工作，参与挤压摩擦式锚拉板的原创与优化工作，参与结构优化与性能研究。对第1、3、4条创新点做出创造性贡献（知识产权1、2、3、5-P34-P39）。1、安徽江淮膨胀土工程特性及路基处治关键技术研究科技进步二等奖 部级 排名第三2、大跨度拱桥施工过程空间仿真分析研究科技进步三等奖 省级 排名第三3、通透肋式拱梁傍山隧道修建技术研究科技进步二等奖 省级 排名第一4、压浆补强组合技术在城市道路刚改柔中应用科技进步一等奖 市级 排名第三梅应华正高工安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司为本项目的重要研究成员，参与同向回转拉索系统的原创工作，参与挤压摩擦式锚拉板的原创与优化工作，参与结构优化与性能研究。对第1、3、4条创新点做出创造性贡献（知识产权1、2、3、5-P34-P39）。2011年，安徽省交通科技进步三等奖；2011年，安徽省优秀设计一等奖；2011年，安徽省优秀设计三等奖。阮欣副教授同济大学同济大学为本项目的重要研究成员，负责同向回转拉索系统综合试验设计，参与同向回转拉索体系的相关试验研究工作，主持同向回转的现场实践工作。对第1、2、3条创新点做出创造性贡献（知识产权2、3、5-P35-P39）。2010年中国公路学会科学技术一等奖；2010年广东省科技进步二等奖；2011年中国公路学会科学技术一等奖；2012年中国公路学会科学技术一等奖；2013年中国公路学会科学技术特等奖。赵可肖高工安徽交通控股集团有限公司安徽交通控股集团有限公司为本项目的重要研究成员，参与同向回转的疲劳试验研究、夹持试验研究，参与现场的实践工作，参与完成锚拉板实桥试验工作，参与相关成果推广应用，参与研究报告撰写。对第1、2、3条创新点做出重要贡献（知识产权2、3、5-P35-P39）。安徽省公路学会交通科技进步奖二等奖。刘志权工程师同济大学同济大学为本项目的重要研究成员，参与同向回转拉索体系、锚拉板系统、分离式混合梁的等关键构造的优化与分析，参与同向回转拉索体系的相关试验研究工作，完成同向回转拉索夹持试验的具体工作，参与研究报告撰写。对第1、2、3条创新点做出创造性贡献（知识产权2、3、5-P35-P39）。2014年中国公路学会科学技术二等奖；2013年中国公路学会科学技术三等奖。窦巍工程师安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司为本项目的主要研究成员，参与锚拉板系统结构优化与现场试验研究，参与现场实践研究。对第3条创新点做出重要贡献（知识产权5-P39）。何金武高工安徽交通控股集团有限公司安徽交通控股集团有限公司为本项目的主要研究成员，参与锚拉板系统结构优化与现场试验研究，参与现场实践研究。对第3条创新点做出重要贡献（知识产权5-P39）。主要知识产权目录（不超过10件）知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利斜拉桥混凝土主梁用锚拉板组件中国201310026902.82014.10.011489658安徽省交通投资集团有限责任公司梅应华、曹光伦、左敦礼、于春江、李晓勇、王宏斌、邹正明、杨新苏、龚祚、窦巍、连俊峰有效发明专利用于索塔斜置的拉索转向器中国201210567587.52014.09.171485019合肥斯派索材料科技有限公司梅应华、杨晓光、胡可、郑建中、石雪飞、许文俊有效实用新型专利鞍座锚固段具有复合护套的斜拉桥拉索中国201220711471.X2013.06.052951848安徽省交通投资集团有限责任公司杨晓光、郑建忠、黄维树、梅应华、蔡兵有效实用新型专利具有同向回转拉索体系的斜拉桥中国201320039003.72013.07.243058783安徽省交通投资集团有限责任公司胡可、杨晓光、郑建忠、马祖桥、赵可肖、蔡斌、许文俊、王亮、王文刚、孙海鹏、汪家勇有效实用新型专利用于斜拉桥索塔拉索转向器的雨滴形不锈钢分丝管中国20132006677.72013.06.192989539合肥斯派索材料科技有限公司梅应华、杨晓光、胡可、郑建中、石雪飞、许文俊有效软件著作权斜拉桥同向回转拉索定位软件V1.0中国2015SR0499242015.03.20第0937010号胡可胡可有效发明专利斜拉桥混凝土主梁用锚拉板组件中国201310026902.82014.10.011489658安徽省交通投资集团有限责任公司梅应华、曹光伦、左敦礼、于春江、李晓勇、王宏斌、邹正明、杨新苏、龚祚