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连续刚构桥梁技术创新:意义、做法、价值

技术创新:意义、做法、价值

 

引言

在现代桥梁工程中,预应力混凝土连续刚构桥凭借其独特的结构优势和卓越的力学性能,成为跨越江河、山谷等复杂地理障碍的首选桥型。

然而,传统连续刚构桥在长期使用过程中,普遍面临下挠、开裂、承载力低等世界性技术难题。

重庆交通大学工程设计研究院的吴国松教授团队,通过多年研究与实践,成功研发了“水平底板索”等关键技术,有效解决了这些难题,为桥梁工程领域带来了革命性的突破。

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技术创新的意义

1. 解决世界性技术难题

传统连续刚构桥在长期使用过程中,由于预应力损失、混凝土收缩徐变、交通荷载增加等因素,普遍出现跨中下挠、底板和顶板开裂、承载力降低等问题。

这些问题不仅影响桥梁的美观和使用寿命,更对行车安全构成严重威胁。

吴国松教授团队研发的“水平底板索”技术,通过消除传统曲线底板索产生的径向力,有效解决了这些难题,显著提高了桥梁的耐久性和安全性。

 

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具体案例中,云南龙腾大桥在应用该技术后,不下挠、不开裂,承载力提高了约3倍。

 


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龙腾大桥(58+102.25+63m),首座采用水平底板索的连续刚构,2012年,云南

 

2. 推动桥梁工程技术创新

“水平底板索”技术的成功应用,不仅解决了现有桥梁的技术难题,更为未来桥梁的设计、施工和维护提供了科学依据和技术支持。

该技术的推广和应用,将推动桥梁工程领域的技术创新和发展,提升我国桥梁建设的整体水平。

例如,广西都阳化红水河特大桥作为国内已建最大跨径的波形钢腹板连续刚构桥,其成功建设标志着我国在大跨径桥梁建设领域取得了新的突破。

 

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广西都巴高速都阳红水河特大桥(92+172+92m波形钢腹板连续刚构),2021年

3. 促进经济高效发展

通过技术创新,每座采用“水平底板索”技术的桥梁可节约投资约1000万元,显著降低了工程造价。

同时,该技术的应用提高了桥梁的承载能力和耐久性,减少了后期维护成本,为交通运输的安全畅通提供了有力保障,促进了区域经济的快速发展。

 

技术创新的做法

1. 水平底板索技术

传统连续刚构桥采用曲线底板索,会产生较大的径向力,导致跨中下挠和底板开裂。

吴国松教授团队通过深入研究,将曲线底板索改为水平底板索,消除了径向力对桥梁结构的不利影响。

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具体做法包括:

力学分析:通过理论分析,明确径向力对桥梁结构的危害。

结构优化:将曲线底板索改为水平布置,消除径向力。

工程实践:在龙腾大桥等项目中成功应用,验证了技术的可行性和有效性。

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2. 波形钢腹板与水平横隔板技术

针对大跨径桥梁腹板过高容易屈曲的问题,吴国松教授团队引入了波形钢腹板与水平横隔板技术。

波形钢腹板具有优异的抗剪性能,水平横隔板则增强了箱梁的整体稳定性。

具体做法包括:

材料选择:采用高强度、轻质化的波形钢腹板。

结构创新:在箱梁内设置水平横隔板,形成“日”字形结构。

施工工艺:优化钢腹板安装角度和线性控制,确保施工质量。

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例如,广西都阳红水河特大桥在建设中采用了该技术,有效解决了钢腹板稳定问题,提高了桥梁的跨越能力。

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3. 多技术协同应用

在实际工程中,吴国松教授团队还结合了“底板局部挖空率控制”、“三阶段张拉预应力”和“GFRP新材料应用”等多项关键技术,形成了完整的技术体系。

这些技术的协同应用,进一步提高了桥梁的抗裂性、承载力和耐久性。

例如,通过控制底板局部挖空率,减少了底板开裂的风险;通过三阶段张拉预应力,提高了施工阶段的抗裂性;通过应用GFRP新材料,实现了桥面系的轻型化和防腐防水一体化。

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技术创新的推广价值

1. 广泛的应用前景

“水平底板索”技术不仅适用于新建桥梁,还可用于既有桥梁的加固和改造。

随着交通基础设施建设的不断推进,该技术的应用前景十分广阔。同时,波形钢腹板与水平横隔板技术的结合,为大跨径桥梁的建设提供了新的解决方案。

例如,正在设计中的京昆高速合阳至蒲城段徐水河特大桥和岚皋县大道河镇汉江特大桥均采用了该技术。

2. 成熟的技术体系

吴国松教授团队通过多年研究与实践,形成了完整的技术体系,包括设计、施工、验收等全链条,为技术的推广和应用提供了有力保障。

该技术体系不仅具有科学性和可行性,还经过了多个实际工程项目的验证和优化。

3. 丰富的工程案例

目前,“水平底板索”技术已在龙腾大桥、广西都阳红水河特大桥、云南可渡河特大桥、甘肃什川黄河特大桥、贵州桐梓至新浦高速公路芭蕉湾特大桥等多座桥梁中成功应用,积累了丰富的工程经验。

这些成功案例为技术的进一步推广提供了有力支持,也为其他类似工程提供了宝贵的参考和借鉴。

 

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广西都巴高速大化红水河特大桥(100+185+100m连续刚构),2021年

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广西都巴高速都阳红水河特大桥(92+172+92m波形钢腹板连续刚构),2021年

 

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云南杨宣高速可渡河特大桥(96+180+96m连续刚构,墩高98m),2021年

 

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甘肃庆阳环县G341新庄壕大桥(70+130+70m连续刚构),2022年

 

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广西贺巴高速公路(来宾至都安段)红水河特大桥(85+170+90.5m非对称T连续刚构),2023年

 

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广西下映特大桥,主跨170m连续刚构桥,2023年

 

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芭蕉湾特大桥,主跨160m,贵州,2023年

 

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G30连霍高速公路什川黄河特大桥(90+160+90m波形钢腹板连续刚构),2025年

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结语

吴国松教授团队研发的“水平底板索”等关键技术,有效解决了预应力混凝土连续刚构桥存在的下挠、开裂、承载力低等世界性技术难题。

该技术的创新意义重大,做法科学可行,效益显著突出,推广价值广阔。未来,随着技术的不断完善和应用范围的扩大,相信将为我国桥梁工程领域带来更多的惊喜和突破。

 

 

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附图--摘录于吴国松教授的PPT

来源:桥梁美学散谈;如有侵权,请联系删除

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