钢管混凝土拱桥设计、施工与养护关键技术研究项目可行性建议书

拱桥是一种以受压为主的结构可以应用抗压强度高抗拉强度低的圬工材料修建当地基条件较好时这种由自重产生的廉价的对结构的压力具有很大的经济性拱桥的适用跨径范围较大从几十米到三四百米甚至更大在山区深沟峡谷库区等地形条件下大跨拱桥能避免高墩或高塔的建造单跨拱桥不需要象连续梁斜拉桥那样用边跨来平衡主跨因此具有很强的竞争力长期以来圬工和钢筋混凝土拱桥在我国得到广泛的应用尤其在西南山区的公路建设中然而圬工和钢筋混凝土拱桥的自重较大无支架施工困难等限制了其跨径的发展随着经济的发展劳动力价格的提高和建筑材料供应的充分与价格的相对下降管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥建成此后这种桥型在我国的公路建设中得到大量的应用与发展据不完全统计已建和在建的钢管混凝在建跨径最大的是重庆巫峡长江大桥主跨净跨46钢管混凝土将钢材和混凝土有机地结合在一起在受力方面一方面借助内填混凝土提高钢管壁耐侧压稳定性另一方面通过钢管对混凝土的紧箍力作用提高核心混凝土的承载力因此两种材料优势互补材料得到充分的利用在施工方面空钢管架设吊装重量轻工厂化程度高又可作为施工支架和内填混凝土的模板施工用钢量省而且工厂化工业化水平高加快了施工的速度由于在材料性能和施工方法上的优越性将其应用于以受压为主的拱桥之中是十分合理它对于桥梁结构节约材料减轻自重提高跨越能力方便施工缩短工期都有着积极的意义后未有此类桥梁建设的报道我国钢管混凝土拱桥近期的迅速发展已引起了国际桥梁界的注意近些年国外有个别拱桥应用了钢管混凝土但这些桥只是在拱脚部分应用了钢管混凝土材料在设计上将其视为钢拱桥与我国的钢管混凝土拱桥相比无论在设计理论结构型式还是施工工艺与技术上均有很大的不同然而由于我国正处于交通基础设施与市政工程设施建设的高峰钢管混凝土拱桥的应用发展迅猛对于钢管混凝土拱桥的结构受力性能施工工艺和要求等方面还处于探讨过程之中仍有许多课题研究有待进行更为重要的是我国迄今为止还没有专门的钢管混凝土拱桥设计与施工规范给工程应用带来困难也制约了钢管混凝土拱桥的健康此外我国的钢管混凝土拱桥修建虽然时间不长但已有一些桥梁暴露出使用与养护上的一些问题如悬吊桥面系的整体性较差吊杆的安全性与养护钢管拱肋的防腐等随着时间的推移其养护问题可能更加突出因此钢管混凝土拱桥使用管理与养护方面的研究也应及早开展钢管混凝土拱桥最早从我国的西南发展起来我国西南地处山区适合于修建拱桥钢管混凝土拱桥是在我国经过广大桥梁工作者对拱桥轻型化现代化的大量探索之后找到的一种新型拱桥结构由于它适合我国生产力钢产量不断提高对施工工期要求短对桥梁审美要求提高的国情在适合条件下具有良好的综合经济效益因此钢管混凝土拱桥一经出现很快就向全国发展近年来在西北地区的交通建设中钢管混凝土拱桥也日益显示出其强大的生命力因此钢管混凝土拱桥已经在也还将继续在西部地区交通建设中发挥越来越重要的作用对钢管混凝土拱桥的设计施工和养护关键技术开展研究是非常必要的钢管混凝土拱桥设计施工与养护关健技术研究主要内容包括本项目将在钢管混凝土拱桥大量应用及已进行的各种研究成果的基础上抓住钢管混凝土拱桥理论与应用中关键的技术问题和在西部地区应用的特点选取典型的工程作为分析对象对钢管混凝土拱桥的结构体系构造型式及受力性能进行深入系统的研究对各种结构体系提出合理的构造型式与应用范围提出实用的钢管混凝土拱桥设计计算理论实用算法及应用程序提出钢管混凝土拱桥设计指南以指导应用对钢管拱肋制作工艺及质量控制钢管拱肋的架设技术及施工控制技术管内混凝土质量检测与控制技术施工控制技术等进行研究编写钢管混凝土拱桥施工指南以指导施工对钢管混凝土拱桥的使用管理与养护技术及健康诊断与监测系统进行研究新建桥梁从建设开始就能为将来的使用与养护考虑对于已建桥梁提出合理的使用管理与养护改造方案提出钢管混凝土拱桥健康诊断经济实用的技术及安全评定方法编写钢管混凝土拱桥养护手册以最大限度地发挥钢管混凝土拱桥的社会经济效益结合典型工程通过研究形成比较完善的适合西部应用的钢管混凝土拱桥设计施工与养护成套技术并为钢管混凝土拱桥设计规范和施工规范的制定打下坚实的理论基础使这种桥型在我国的西部交通基础设施建设中发挥更大更好的作用同时它对解决我国当前钢管混凝土拱桥设计施工与养护的关键问题促进钢管混凝土拱桥的科技进步降低工程造价提高结构安全性具有重要意义将取得显著的经济效益和社会效益交通基础设施建设是我国西部开发的重要内容之一桥梁是交通基础设施中的关键内容因此在西部地区交通基础设施建设中必将修建大量的公路铁路和市政工程桥梁钢管混凝土拱桥结构形式多样适用范围广经济跨径从几十米到二三百米最大跨径已达460米我国西部地区多处于河流的上流大河水面宽度以二三百米为多两岸地势陡峭地质条件较好时可以用有推力的钢管混凝土拱桥一跨跨越对于其它情况其主跨也可以采用钢管实例集一》中的最新统计不完全统计已建成的钢管混凝土拱40建于西部地区目前西部在建的大型钢管混凝土拱桥有广西南宁永和大桥跨径为338m重庆市巫山县巫峡长江大桥主跨净跨径460m兰州雁盐黄河大桥三跨一联8712787m湖跨径最大的钢管混凝土拱桥因此在西部交通基础设施建设之中钢管混凝土拱桥的应用有着广阔的前景本项目的研究对我国西部交通建钢管混凝土拱桥是一种适合于中国国情的桥梁结构形式国外此类桥梁修建甚少因此其研究工作开展也极少国内虽然钢管混凝土拱桥修建了较多但是以针对具体桥梁的个案问题的研究为主许多问题还未涉及一些问题虽开展了研究但不深入更缺乏对钢管混凝土拱桥设计施工和养护关键技术开展过系统的研究本项目联合了国内多家在钢管混凝土拱桥应用与研究方面具有相当基础的设计科研高等院校等单位进行联合攻关有望使我国钢管混凝土拱桥的设计施工和养护技术的关键问题上取得一些重大的突破取得较为系统的研究成果使钢管混凝土拱桥的技术跃上一个新的台阶研究成果将达国内领先西部开发是我国实现地区平衡发展和可持续发展的重大战略举措开发西部首先必须解决公路交通等基础设施的建设问题如前所述钢管混凝土拱桥是一种适合我国西部地区应用的桥型因此本项目对钢管混凝土拱桥设计施工与养护关健技术问题的研究对充分发挥科技创新在西部交通建设中的作用对西部交通建设中充分发挥投资效益实现西部地区交通的跨越式发展起到积极的推动作用交通基础设施的建设将改善西部地区的交通状况促进西部地区的经济持续高速地发展同时基础设施建设本身投资巨大它将直接刺激建设地区的经济拉动其经济增长大量钢管混凝土拱桥的修建将带动相关的冶金建材建筑等行业的发展因此本项目的研究对于西部经济的发展也将有十分积极的作用钢管混凝土拱桥在西部地区以外的我国广大地区也都有着大量的应用本项目的研究对于我国其它地区的钢管混凝土拱桥的应用也有着重要的理论意义与应用价值它对促进我国桥梁建设的技术进步促进我国的经济发展也具有相当重要的意义21对国内外研究现状研究水平和发展趋势的分析与评价来国外有个别拱桥应用了钢管混凝土材料但国外对钢管混凝土拱桥的研究开展甚少在设计上多将其视为钢拱桥论与施工技术研究已取得了一定的成果许多大跨径钢管混凝土拱桥建设项目中都列有为保证桥梁顺利建成所进行的应用研究积累了相当的实测资料和个案研究成果一些科研院所和高校也开展了钢管混体施工技术[9]等方面均已取得阶段性的成果此外在管内混凝土收缩徐变问题桁式结点疲劳问题钢管混凝土拱桥的动力性能及抗震抗风给出了十一座有代表性的钢管混凝土拱桥的设计施工科研的较详细土拱桥的施工内容在标准方面新修订的《公路桥涵施工技术规范JTJ-41-2000》[12]增加了钢管混凝土拱桥的内容《公路工程质量检拱桥的内容进行了修订此外由重庆交通科学研究院主编的交通部规钢管混凝土拱桥结构形式多样适用范围广这些结构形式的受力特点各不相同适应条件也不一样对钢管混凝土拱桥的结构体系进行系统的研究探索各种结构的受力特点对各种结构体系进行优化提出适合于西部地区应用的桥型这些工作迄今未见研究报道钢管混凝土拱桥中出现了一些新型的结构如下承式刚架系杆拱带双悬臂半拱的中承式刚架系杆拱这种采用高强拉索平衡拱的推力的新型结构其各组成结构的合理构造具体结构形式设计计算特点等方面针对具体桥梁的设计探索进行得较多上升到理论高度的研究很钢管混凝土拱桥的拱肋截面按管的根数可分为单管双管三管四管和六管单管截面用于跨径不大的钢管混凝土拱桥对单圆管截面的钢管混凝土拱桥的研究也取得了可喜的进展因此单圆管截面不作为双管截面以竖哑铃形为主有个别为双管桁式的钢管混凝土拱桥哑铃形截面的极限承载力的计算虽然一些研究人员进行了探讨但不同研究提出的计算方法理论各异结果相差很大且迄今未见有关试验研究因此这些计算方法孰优孰劣无从判断此外哑铃形截面在灌注腹的施工措施以及从结构构造上的改进是本次研究的一个重要内容桁式拱肋能够采用较小的钢管直径取得较大的纵横向抗弯刚度钢管混凝土拱桥桁肋是一个比较合适的截面形式桁式截面中三管和六管截面应用较少四管截面应用最多四管截面还可以根据横向两根钢管之间的联系方式分为横哑铃形全桁式以及组合式桁式拱肋是由钢管混凝土弦杆与腹杆平联一般为空钢管焊接而成的桁式结构管接跨径较大的钢管混凝土拱桥因此桁式截面是本项研究的重点我国长期以来受经济条件和技术条件的限制钢桥修建相对较少尤其在公路桥梁中在钢管混凝土拱桥设计中钢管作为钢结构的一种有许多结构构造方面的问题值得研究比如拱肋管接头横撑的构造吊装接头合拢接头等目前这方面研究开展得也不多特别值得指出的是大跨度钢管混凝土拱采用的桁肋是一种管结构这种管结构过去在我国的桥梁中几乎没有什么应用因此对于管结构的合理的结点形式抗我国过去修建的拱桥多为上承式拱桥而钢管混凝土拱桥中中下承形式应用较多这些中下承拱桥中下承部分桥面系的构造形式吊杆构造与拱肋的关系伸缩缝的设置等问题已进行了一些可贵的探索但也还缺乏深入系统的研究已有一些桥梁在桥面系的使用中暴露出一些问题如桥面系振动较大吊杆生锈与更换困难下承部分桥面板小支我国的钢管混凝土拱桥的桥面系结构除少数的拱梁组合桥的桥面系以纵梁为主外绝大多数沿袭了上承式钢筋混凝土拱桥的梁式拱上建筑的构造形式它以横梁为主结构将横梁设置于立柱上或吊杆下然后纵向铺设桥面板梁这种桥面系不参与总体受力属于局部受力传力结构在中下承式拱桥中由于横梁之间纵向联系很弱因此其整体性较差刚度也较小桥面振动较为厉害此外这种缺乏整体性的下承桥面系一旦吊杆破断将造成严重的后果因此如何从结构与构造方面提高钢管混凝土拱桥桥面系的整体性与刚度是钢管混凝土拱桥结构体系中研究中应该引起重视的一个问题另一方面钢管混凝土拱桥由于拱肋截面的轻型化使得桥面系在恒载中所占的比例上升桥面系的轻型化问题就显得十分突出钢筋混凝土预应力混凝土和钢混凝土组合结构是钢管混凝土拱桥中常用的桥面结构形式怎样根据具体桥梁的桥宽桥梁结构形式施工方法选择合适的横梁结构是桥面系结构中要研究的另一个问题此外中下承式拱桥面系与拱肋相接处的构造在我国的钢管混凝土拱桥中吊杆和系杆均采用高强钢丝或钢铰线目前已发现一些桥梁的吊杆与系杆出现生锈的现象甚至锈断这个问题已引起了桥梁工程界的高度重视如何在现有基础上开发出更适合于钢管混凝土拱桥应用的吊杆与系杆及锚固构造与产品也需要进尽管我国在钢管混凝土拱桥的应用与研究方面取得了一些成果但由于交通部目前还没有钢管混凝土拱桥相应的设计规范设计与计算多沿用钢筋混凝土拱桥的规范同时参考铁路钢桥和建筑行业的有关钢管混凝土结构的设计规程因此在设计与计算中缺乏科学的理论体系存在着一定的盲目性导致设计计算结果有些偏于不安全有些则钢管混凝土单圆管构件已进行了大量的研究然而这些研究主要以房屋建筑中的柱子为研究对象针对钢管混凝土拱桥的构件研究还不多由于钢管混凝土拱桥施工时首先架设钢管拱肋灌注管内混凝土后再上后期的恒载因此钢管的初应力问题比房建中的柱子要严重得多钢管的受力初应力对结构受力的影响是一个有等研究的问题还有钢管与管内混凝土的联合作用问题实际结构中混凝土的脱空程度及对受力的影响现在研究得也不多管混凝土视为钢筋混凝土结构在考虑了施工初应力和收缩徐变应力后拱脚处的钢管应力往往成为控制设计的因素不仅没有发挥钢管与混凝土的组合作用而且其组合效率连钢筋混凝土结构都不如因为钢筋混凝土采用的是极限状态法验算极限承载力即使有些设计者和研究者采用极限承载力进行验算但对于我国现有的三本有关钢管混凝同在许多方面的计算方法也不相同计算结果也有一定偏差在采用极限承载力进行验算时应如何考虑初应力的影响混凝土收缩徐变的影单圆管仅用于跨径不大的拱桥之中大量的钢管混凝土拱桥采用的是哑铃形和桁式拱肋然而钢管混凝土哑铃形和桁式拱肋构件的试验研究迄今未见文献报道其极限承载力计算方法是钢管混凝土拱桥强度验算的基础因此十分有必要开展这方面的研究钢管混凝土拱肋是由钢管和管内混凝土组成设计计算时刚度如何取值对计算结果有相当的影响一般而言刚度取值大超静定拱的计算内力也大因此从内力方面来说刚度取值大是偏于安全的而在稳定计算和挠度计算时刚度取值大则稳定系数大挠度值小因此在计算结构的稳定和挠度时刚度取值大则计算结果是偏于不安全的另外拱肋的刚度主要有抗压刚度与抗弯刚度二者对上述计算的影响也是不同开展得很少设计时多数是简单的将钢管与混凝土刚度进行迭加从已进行的初步分析看它对于内力计算是偏于安全的然而对于稳定和挠度计算则是偏于不安全的而稳定和挠度往往会成为大跨度钢管混凝土拱桥设计的主要控制因素目前已有一些桥梁的观测发现钢管混凝土拱桥的实际挠度超过设计计算值钢管混凝土拱桥一般为超静定结构温度变化会产生附加内力钢管混凝土拱肋因其材料截面构成和施工方法等与其它拱桥不同如何确定温度变化值已开展了初步的研究[6]但还未到实用阶段除线性温差内力外钢管混凝土还存在着非线性温差它所产生的自应力对结构受力性能的影响也有特进一步的研究的问题目前这方面的基础理论与试验研究还不是很多在实际工程中而且目前对管内混凝土收缩徐变的研究的重点在于应力方面尤其是采用容许应力法时钢管的应力在考虑徐变后的增加导致许多设计中钢管应力成为结构设计的控制因素然而正如前面所述的容许应力法存在着偏保守的倾向而另一方面徐变引起结构刚度的下降对结构变形控制和结构稳定控制的影响没有引起工程界和研究人员的足够重视在动力性能方面钢管混凝土拱肋本身由于具有较好的弹塑性性能刚度较传统的圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥小许多因此现有的一些计算表明钢管混凝土拱桥的地震作用力一般要小于活载作用力由于考虑将钢管混凝土拱桥抗震理论作为重点进行研究而考虑在第一专题《钢管混凝土拱桥结构体系研究》中加以考虑在钢管混凝土拱桥的施工和施工控制方面同样既取得了可喜的在钢管拱的缆索吊装转体施工应用研究方面已取得重大的突破如缆索吊装中的千斤顶斜拉扣挂悬拼技术将修建斜拉桥悬索桥的施工技术应用于钢管混凝土拱桥的施工之中如大吨位水平转体的成套技术竖向转体的液压同步控制技术等[7]-[9]然而这些技术往往设备投资大技术要求高施工工序复杂因此钢管拱的架设技术还有许多有待进一步完善与改进的地方如缆索吊装施工中如何优化和减少扣索等通过研究使钢管拱肋的架设施工能简化施工工序降低设备投资有近年来大跨度钢管混凝土拱桥在施工过程中都进行了施工监测监控对保证施工的安全和质量起到了积极的作用但由于施工监测监控技术主要从斜拉桥施工引入因此在针对钢管混凝土拱桥特点开展施工监测监控方面的研究才刚刚开始钢管混凝土拱肋由钢管与管内混凝土组合而成在管内混凝土的材料性能灌注工艺等方面也进行了相当多的技术研究但对于如何保证钢管与混凝土的紧密结合减小钢管与混凝土的脱空高效科学的检测方法与手段应用高性能混凝土等方面的研究开展得还不够凝土拱桥施工时都编制了针对具体桥梁的施工技术规定但对于施工容许误差的规定研究较少因此所规定的容许误差存在着不科学不合理的内容有些指标可能过严施工不易达到而且对结构受力与使用性能影响不大增加了施工难度和费用而有些则可能太松对结构的使用钢管混凝土拱桥的出现才十余年的时间但在使用与养护方面已出现了一些问题如广东佛陈大桥的系杆出现了锈断至使该桥在运营5是不可更换的系杆因此给系杆的更换带来极大的困难系杆更换工程造价高中断交通时间长给投资者收费桥梁和当地的经济带来很大的重庆宜宾的小南门桥中承式钢筋混凝土拱的吊杆拉断事故对大管混凝土拱桥的吊杆的调查也发现了生锈的现象等钢管混凝土拱桥早期设计的吊杆在防腐方面的考虑不足且多为不可更换的吊杆这样给吊杆的养护与更换带来了相当的困难随着时间的推移这种问题会断技术研究混凝土组合桥面系如连霍国道主干线徐州京杭运河大桥湖南益阳市茅草街大桥等其钢梁也存在着防腐的问题今后已建成钢管混凝土拱桥的防腐问题将会不断地提到桥梁使用与管理部门面前桥梁使用状态的健康诊断与长期监测是当前桥梁工程研究的一个热点已引起国内外桥梁使用与管理部门的高度重视我国在这方面的研究与应用正处于起步阶段目前在一些投资大重要性突出的桥梁中已经开始了这项应用如何针对我国西部的环境与经济特点和钢管混凝土拱桥的特点探索出经济实用方便有效的钢管混凝土拱桥使用状态的健康诊断与长期监测是一个岌待研究的课题总之钢管混凝土拱桥仅出现十余年的时间现已暴露出一些养护方面的问题随着时间的推移养护问题会越来越突出目前在这一方面还缺乏经验与技术准备对钢管混凝土拱桥的健康诊断与长期监测监控更是一个全新的课题因此认真研究钢管混凝土拱桥的养护问题为今后已建钢管混凝土拱桥的养护和新建钢管混凝土拱桥在设计时采取有效措施方便养护减少养护工作量是非常必要的钢管混凝土拱桥要在西部开发中发挥其优势必须在养护问题上取得突破性的进展湖南省交通规划勘察设计院是本项目的申报单位和主持单位湖南省交通规划勘察设计院是国内较早开展钢管混凝土拱桥应用研究南县湘江大桥3×90m中承式钢管混凝土拱桥益阳市资江三桥102m+114m＋102m中承式钢管混凝土拱桥长沙市黑石铺湘江大桥153m+管混凝土系杆拱桥等多座钢管混凝土拱桥具有丰富的钢管混凝土拱桥设计与科研实力目前正主持湖南省交通厅大跨度钢管混凝土拱桥设计与施工成套技术研究科研项目该项目以益阳市茅草街大桥为依研究内容包括主拱施工过程模拟施工过程的主拱受力及稳定性研究内容包括钢管混凝土结构的受力特性成桥状态应力应变测试正常使用极限状态下应力应变测试钢管混凝土结构超载特性研究研究内容包括混凝土配合比优化的试验研究泌水试验水化热膨胀率试验等混凝土收缩变形特性钢管混凝土的足尺模型试验性混凝土配合比的优化足尺模型的温度场及变形的初步结果研究内容包括施工及成桥阶段静动力分析施工及成桥阶段稳定部构件强度及稳定计算施工预拱度计算成桥自振特性计算施工及成桥阶段第一类稳定计算成桥阶段第二类稳定计算两个概率水平的反研究内容包括桥位处基本风速和大桥设计基准风速的统计分析拱肋及桥面系节段模型静力三分力系数测定和静风荷载计算拱肋及桥面系节段模型测振风洞试验和等效风振荷载组合研究大桥施工阶段及成桥状态的动力特性计算分析施工及成桥状态气弹模型风洞试交通部公路科学研究所是本项目的主要参加单位之一交通部公路科学研究所是国内较早开展钢管混凝土拱桥应用研究的单位之一跨下承式钢管混凝土拱桥海南省海口市琼州大桥设计88m9拱桥承担了广州丫髻沙大桥等钢管混凝土拱桥的静动载测试工作具有丰富的钢管混凝土拱桥工程实践与科研经验与实力福州大学为本项目的主要参加单位之一福州大学对钢管混凝土拱桥的应用进行了一系列的研究在钢管混凝土单圆管极限承载力双重非线性有限元分析温度问题施工受力分析等方面均取得了可喜的与研究》等课题获省部级科技进步奖目前承担的国家自然科学基金承担了福建省内十余座钢管混凝土拱桥的设计监理试验研究等任务参加了广州丫髻沙大桥深圳北站大桥以上工程已建成浙江钱江四桥湖南茅草街大桥郑州黄河公路二桥等大型钢管混凝土结构的专验近年来福州大学积极参予西部地区钢管混凝土拱桥的应用与研究参加了兰州雁盐黄河大桥西宁北川河桥的设计咨询工作承担了西福州大学结构工程实验室为省重点实验室拥有美国MTS公司生试验机激光全息干涉仪等主要设备部分设备处于国内一流水平可承担各类土建结构试验能满足本项目的试验要求福州大学已进行了大量钢管混凝土拱桥与钢管混凝土构件的试验积累了丰富的试验研究本项目四个研究专题涉及设计施工施工控制及养护等方面下面2钢管混凝土拱桥的材料非线性模型与双重非线性有限元分析程序1过程中的养护与管理将正在迅速发展的桥梁健康诊断与使用过程的监测技术应用于钢管混凝土拱桥之中并强调新技术的实用性与经济性方面的研究与开发研究成果将用以指导今后的设计施工与养护根据钢管混凝土拱桥目前存在的问题本项目拟订四个专题进行专题一钢管混凝土拱桥结构体系的研究下设三个子题分别为研究内容主要包括钢管混凝土拱桥上承式中承式和下承式有推力和无推力结构体系的静力与动力受力特点合理的结构型式与总体布置技术经济指标等重点研究各种结构形式之间各种结构型式与钢筋混凝土拱桥的不同之处以及刚架系杆拱的受力特点与合理的结构钢管混凝土拱桥结构形式丰富多样以车承形式划分有上承式中承式和下承式三种形式的适用条件对拱脚水平推力的处理也均不相同上承式拱桥构造简单横向联系容易布置桥面系支承于立柱上整体性横向稳定性和抗震性均较好上承式拱一般是有推力拱它对地基的要求较高下承式拱桥一般带拉杆系杆拱它又可分为有支座的拱梁组合结构和无支座的刚架系杆拱拱梁组合结构主要应用于中小跨径之中主要原因是跨径增大以后它的施工架设较为困难与拱梁组合桥不同刚架系杆拱中拱肋与桥墩固结不设支座采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡拱的推力拉杆独立于桥面系之外不参与桥面系受力而桥面系为局部受力构件刚架系杆拱为超静定结构桥梁上部下部以及基础甚至地基连成一体结构的超静定次数较多受力复杂由于系杆抗拉刚度较小拱的水平推力的增量主要由桥墩和拱肋自身承受因而考虑系杆变形后它是有推力的结构中承式也有采用刚架系杆拱的主要是带悬臂的三跨式又称飞鸟式或飞燕式也有称自平衡或自锚式的中承式拱还有相当部分是有推力的结构它对地形地质条件的要求同上承不同的车承形式与有无推力的不同结构体系之间的静力受力特点与抗震性能结构特点及适用范围由于拱肋采用了钢管混凝土后与钢筋混凝土拱产生的结构与受力及适用范围方面的变化都是本研究的内容由于中下承式刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中特有的桥型因此这类桥型的研究它是本研究的重点通过研究对钢管混凝土拱桥在总体设计方面的结构选型方案比选经济评价与初步设计方面为设计人员提出指导意见少走弯路钢管混凝土拱肋由钢管与管内混凝土组成含钢量少则钢管对混凝土的套箍作用不明显含钢量大则钢管加工困难造价也高因此通过对依托工程与其它桥梁的拱肋含钢量对结构受力施工和养护方面影响的研究提出合理的含钢率范围将对今后此类桥梁的修建有重要的钢管混凝土拱肋的截面形式主要有单圆管哑铃形和桁式各种截面形式在受力性能构造施工和使用方面均有不同在跨径适用方面也不同单管截面加工简单但抗弯效率低主要用于跨径不大的桥梁和人行桥中且已进行了较多的研究因此本次研究不将其作为重点哑铃形截面较之单圆管截面截面抗弯刚度较大但腹腔内的混凝土受钢板横向套箍作用机理复杂缺乏研究腹板与圆管相接的交角较小加工较为用容易外鼓所以需有拉杆对拉或采用其它措施这使得构造较为复杂桁式拱肋能够采用较小的钢管直径取得较大的纵横向抗弯刚度且杆件以受轴向力为主能够充分发挥材料的特性被广泛应用于大跨度钢管混凝土拱桥之中但钢管混凝土桁肋是一种管结构这种管结构过去在我国的桥梁中几乎没有什么应用因此对于管结构的合理的结点形式抗疲劳性能等等都有待我们的研究钢管混凝土拱桥的主拱圈一般为拱式为保证其横向稳定性通常通过横撑使拱肋形成组拼拱研究表明横撑的布置与结构形式对拱的横向稳定影响很大另一方面拱在地震波作用下横向动力失稳是其最有可能的破坏形式而加强横撑在提高组拼拱横向弹性一类稳定的同时也加大了拱在横向地震波的作用力对于拱的抗震产生不利的影响因此如何合理布置横撑使得拱的静力稳定与动力稳定效果最佳也是和极限承载力开展试验与理论研究给出哑铃形和桁式短柱极限承载力的实用算法探讨哑铃形截面的合理构造形式在国内外管结构结点研究主要是海上石油平台结构的基础上针对钢管混凝土拱桥的特点对桁式拱肋的管结点进行疲劳试验和理论分析在此基础上提出合理的管结点及其合理的构造形式对形成拱肋的吊装接头合拢接头进行合理构造形式的研究对钢管混凝土拱肋的横撑结构合理的布置与构钢管混凝土拱桥由于拱肋截面的轻型化使得桥面系在恒载中所占的比例上升材料用量占全桥的比例也在上升桥面系的选型与合理构造形式比传统拱桥显得更为突出钢管混凝土拱桥中常用的桥面系结构按材料可分为钢筋混凝土预应力混凝土和钢混凝土组合结构这几种型式的结构特点适用范围与经济性是本研究的一个内容上采用以横梁为主的结构型式这种结构桥面系的整体性较差整体刚度较小车辆荷载作用下桥面系振感明显遭遇吊杆破断时常造成落梁和严重的事故国外钢拱桥的桥面系较多地采用了以纵梁为主或纵梁具有很大作用的桥面系然而这种结构形式在以混凝土结构为主的桥面系中的应用较为困难如何在钢筋混凝土与预应力混凝土桥面系结构中加强其整体刚度与整体性对于钢-混凝土组合结构以横梁为主的结构与格构式桥面系的优缺点与适用范围等也是本研究要考虑的内容此外中下承式拱桥中桥面系与拱肋相交处的构造横向限位伸缩缝的布置尤其是多跨钢管混凝土拱桥桥面系与立柱及吊杆的联结方式吊杆的锚固构造等等也是值得探讨的问题与构造形式研究钢混凝土迭合梁与钢筋混凝土和预应力混凝土梁的结构特点与经济性研究以横梁为主的桥面系以纵梁为主的桥面系和格构梁桥面系的合理结构形式各自的优缺点和适用范围研究桥面系与拱肋相交处桥面系传力构造立柱与吊杆伸缩缝的设置等问题专题二钢管混凝土拱桥结构设计理论及设计方法的研究下设三研究内容主要包括钢管混凝土构件的试验研究与极限承载力实用算法研究钢管混凝土拱桥面内与面外强度与稳定极限承载力研究几何非线性与材料非线性影响钢管初应力对极限承载力影响的研究钢管混凝土单圆管构件已进行了大量的研究然而哑铃形构件的受力迄今未进行过试验研究对桁式拱肋的构件研究在国内也未展开本研究首先需要进行钢管混凝土哑铃形构件和桁式构件的极限承载力试验研究给出钢管混凝土哑铃形构件和桁式构件的极限承载力的实用计算公式为钢管混凝土拱肋的截面强度验算提供理论依据在对钢管混凝土构件进行研究时将注意到钢管混凝土拱桥的受力特点如钢管的初应力问题管内混凝土在收缩作用下以及由于施工质量影响造成的脱空问题对构件极限承载力的影响钢管混凝土拱的拱肋主结构由于强度较高因此在极限承载力研究时必须考虑材料非线性与几何非线性问题而目前在设计计算中一般强度验算方面采用了应力叠加法计算荷载效应用容许应力法进行结构效应验算而稳定计算时则考虑弹性一类稳定因此在强度计算方面没有考虑材料的塑性性能偏于保守而在稳定验算方面没有考虑材料非线性的影响通过取较大的稳定系数来保证其安全缺乏科学的依我国在钢管混凝土单圆管拱的受力全过程试验研究与双重非线性有限元计算方法研究方面已取得了一定的成果研究表明钢管混凝土拱桥的极限承载力受材料与几何双重非线性的影响其中材料非线性影响更大从结构力学可知当双重非线性中不考虑几何非线性问题时而仅考虑材料非线性时它就转化为强度问题另一方面弹性一类稳定计算是基于结构理想的假设因此它是实际结构二类稳定计算结果的上限因此如果考虑了双重非线性问题则所得结构的极限承载力一般来说均小于对应极限强度的荷载和对应于弹性一类稳定的荷载换言之考虑了双重非线性问题后就同时考虑了强度与稳定问题然而目前对钢管混凝土拱桥考虑双重非线性的极限承载力的研究尚不系统与深入对于哑铃形拱肋桁式拱肋等极限承载力的研究进行的还很少试验研究尚未开展因此在钢管混凝土拱桥极限承载力研究方面距形成较为成熟的设计理论还有相当的差距本研究将在已有钢管混凝土单圆管拱桥的极限承载力的研究基础上结合哑铃形构件和桁式构件的强度计算研究探讨钢管混凝土拱桥的双重非线性分析方法和极限承载力计算方法为今后钢管混凝土拱桥设计计算中采用极限状态法计算理论打下基础同时通过双重非线性分析了解几何非线性与材料非线性在不同结构中的影响程度并在大量有限元分析的基础上给出实用的极限承载力的计算方法以供设计应用值得指出的是钢管混凝土拱桥属于自架设体系钢管拱肋先安装然后灌注管内混凝土在混凝土形成强度之前的结构自重均由钢管承担因此在钢管内形成了相当大的初应力除了在构件研究中注意钢管初应力问题外还将研究钢管内的初应力对拱肋结构的局部受力整体研究内容主要包括钢管混凝土拱桥刚度计算取值的研究应力及钢管混凝土拱肋是由钢--混凝土组合材料构成设计计算时刚度如何取值对计算结果有相当的影响钢管混凝土拱桥一般为超静定结构刚度取值会影响结构的内力刚度越大计算内力也越大因此从内力方面来说刚度取值大是偏于安全的除内力计算外拱的稳定与挠度计算也与拱肋刚度取值有很大的影响刚度取值大则稳定系数大挠度值小因此在计算结构的稳定和挠度时刚度取值大则计算结果是偏于不安全的还有拱肋的刚度包含抗压刚度与抗弯刚度二者对不同问题的影响也是不同的本研究以现有钢管混凝土构件和本研究中将进行的构件试验为基础收集已建成桥梁的实测资料利用本研究开发的双重非线性有限元程序对设计计算时合理的刚度取值开展研究刚度取值受到管内混凝土收缩徐变方面的影响问题将在下一个二级子课题中钢管混凝土拱桥使用极限状态问题是本子课题中要研究的另一法所以对使用阶段的容许应力问题没有开展研究本研究则考虑钢管混凝土拱桥的设计计算采用极限状态法因此使用状态时的应力限制变形计算与验算是结构使用极限状态中的重要内容之一钢管混凝土拱桥的变形计算的关键是结构的刚度取值短期荷载作用下的刚度取值问题前已述及长期荷载作用下的刚度取值问题将在下一子课拱桥的变形控制条件是按规定的汽车荷载不计冲击力计算的拱桥上部结构在一个桥跨范围内的计算挠度最大绝对值之和不大于L1000算一般按钢筋混凝土拱桥要求的L800进行验算钢承载能力较大特别是大跨度的桥变形控制条件是否应比钢筋混凝土刚架系杆拱桥墩顶水平位移的控制要求也未见研究报道这些都是本研究内容主要包括钢管混凝土拱桥温度荷载与效应的研究收缩对于超静定的钢管混凝土拱桥除了恒载和车辆人群等活载之外温度变化混凝土收缩徐变引起的结构变形和支座的位移也会产生内力钢管混凝土拱肋因其材料截面构成和施工方法等与其它拱桥不桥温度问题进行了初步的研究但由于受地域和桥例研究数量的限制温度荷载和温度效应实用算法的研究还有待深入因此对钢管混凝土拱桥的温度荷载与温度效应的研究除在现有研究的基础上进一步深化外主要针对西部地区的气候特点通过选取典型桥例的分析提出适合于西部地区的温度荷载取值的建议对西部地区钢管混凝土拱桥的钢管混凝土拱桥管内混凝土的徐变问题研究难度较大迄今为止的研究也十分有限万县长江大桥主要是对外包混凝土的徐变问题进行了模型试验和有限元分析结果表明受徐变的影响钢管骨架的应力增加而外包混凝土的应变增加应力下降正在开展的湖南茅草街大桥的钢管混凝土桁肋节段模型试验也表明长期荷载作用下管内混凝土的徐变将使钢管应力增加而混凝土的应力下降管内混凝土徐变的这种特性加剧了目前采用容许应力法验算中钢管应力控制设计的问题于钢管中没有水分的流失其徐变特性应不同于普通干燥的混凝土徐变早期发展量要小于普通混凝土但持续发展时间可能较长目前设计中往往采用普通钢筋混凝土结构中的徐变计算方法显然存在着不合与徐变密切相关的混凝土收缩也缺乏深入的研究管内混凝土的收缩与普通钢筋混凝土中的混凝土收缩行为也有一定的差异已进行的少量的试验研究认为在钢管混凝土构件中管内混凝土的收缩量大约仅为通常情况下的一半对于极限承载能力来说混凝土的收缩影响不大然而收缩如同温度变化一样会在超静定拱中产生附加内力因此管内混凝土沿轴线方向的收缩量多大需进一步的研究在于对其收缩徐变特性的了解程度因此本研究将通过对钢管混凝土构件的收缩徐变特性进行试验与理论研究以期在这方面有所突破与此同时本研究以极限承载力计算理论为基础因此在收缩徐变问题研究中将改变过去采用容许应力法理论时只注重徐变引起的应力重分布问题而不注视徐变对结构刚度的影响进而导致对结构稳定极限承载力与变形影响的趋势将更多的注意集中到收缩徐变对结构刚度影专题三钢管混凝土拱桥施工及施工控制技术的研究下设四个子钢管拱肋在钢管混凝土拱桥施工与成桥后的受力中起着极其重要的作用钢管拱肋加工的质量直接影响到钢管混凝土拱桥的质量然而由于我国过去钢桥修建较少目前的施工企业主要以土建为主的企业因此目前在钢管混凝土拱桥施工中一般钢管拱肋加工要求请专业的钢结构加工厂家加工尤其是具有较高焊接技术的压力容器厂化学容器厂以及船厂等因此对于钢管拱肋加工技术方面的研究突出从桥梁结构受力与使用性能方面出发对它的技术指标的要求方面而对于加工工艺方面由于牵涉到许多更为专业的金属加工技术土建人员研究起来难度较大而且这些技术也在不断地发展之中管火工弯制过程对弦管椭圆度影响的措施2加工过程中弦管线型局每座已建或在建的钢管混凝土拱桥其主拱肋制作都各自对应有一个制作验收技术标准不同桥之间有些指标各不相同本项目旨在制定一个统一的钢管混凝土拱桥主拱肋钢结构制作验收技术标准包括虽然钢管混凝土拱桥在施工时先架设空钢管拱肋较工拱或钢筋混凝土拱无支架施工难度大大降低然而当钢管混凝土拱桥的跨度较大以后拱肋的架设问题仍然是施工的一个难点也关系到工期质量和施工单位的效益因此在现有的钢管拱肋架设技术的基础上针对西部地区的主要特点和钢管混凝土拱桥的特点这一子课题的架缆索吊装和转体施工两种方法的基础上根据依托工程桥址的地形条件通航要求研究或改进现有的施工方法对不同的桥型和地形选择科学可行和经济合理的锚固形式缆索系统和扣索系统独立工作受力明确但增加了设备的投入和工程量加大了工程造价延长了施工周期有时还受到地形条件的限制尤其是西部地区高等级公路大多跨越峡谷深沟因此本项目拟对吊架和扣架合二为一作整体性结构设计实现吊架扣架一体化施工技术进研究内容主要包括高性能钢管混凝土材料研究钢管混凝土防脱空技术研究高性能钢管混凝土施工工艺研究及钢管内混凝土检测技针对钢管混凝土所处的密闭环境对混凝土的配合比及外加剂进行试验研究包括泌水试验水化热试验以及膨胀率试验等以期研究出微膨胀自养护流动性好终凝时间较长的高性能混凝土材料采用材料性能研究与结构分析相结合的技术路线进行钢管混凝土构件的足尺节段模型试验通过系统的试验选择钢管混凝土膨胀剂的用量在高强混凝土中引入自养护体系并对高性能混凝土的收缩变形特性进行研究在结构分析方面通过热传导计算确定管内混凝土在急剧升温和降温情况下主拱肋的变形和应力分布情况焊接进料支管→布设输送泵管→人工浇筑进料支管以下区段混凝土→压注清水湿润输送泵管→泵送高标号砂浆→泵送混凝土→插防回流栅→清洗泵管完成泵送灌注顺序考虑拱肋的受力及稳定性一般采用左右对称先下弦拱肋再上弦拱肋先外侧拱肋再内侧拱肋的原则混凝土灌注的施工工艺研究的技术路线为对现有施工工艺进行完善对不同拱肋截面的混凝土灌注方法进行系统研究以保证混凝土钢管内混凝土受材料及工艺措施的影响常出现某些缺陷如脱粘空洞等这些都将影响钢管混凝土拱桥的质量与受力目前对钢管内混大量实测的基础上制定一套钢管混凝土的质量检测方法研究内容主要包括施工控制精度及误差评估方法研究施工控制误差特性与参数识别方法研究及施工控制方法研究程质量检验评定标准》和《公路桥涵施工技术规范》中有关钢管混凝土拱桥的内容为基准对施工控制精度及允许误差进行研究其余控制精度及允许误差无规范或标准可循因此本课题的任务之一是通过对依托工程的施工过程进行控制制定一个统一施工控制精度施工控制考虑的主要参数有拱肋内混凝土的弹性模量混凝土容重混凝土的龄期混凝土收缩徐变参数扣索力混凝土灌注时的温度钢管的温度主拱肋钢管的总量施工设备及人员总量等等上述参数在施工中一般存在有误差这些误差按性质可分为固定误差和变动误差两类在钢管混凝土拱桥施工中其主要误差如材料特性构件自重刚度和制作误差均为固定误差它们既可以预测也可以修正因此采用参数识别的方法来消除设计值与结构实际值的不一致是非常必要的在钢管混凝土拱桥的施工过程中影响因素较多采样的空间也很大本项目拟分别采用灰色控制理论和最小二乘法参数识别理论开发软件来进行参数识别通过对两种理论的对比得到更接近实际的参数用估计的参数平均值代替设计理论参数①施工控制的内容目的与原则施工控制通过对钢管主拱肋的拼装主拱肋混凝土吊杆立柱横梁桥面系安装系杆张拉以及二期恒载施工各个阶段的位移与应力进行监测评估以判断各阶段主拱肋的变形和应力变化是否符合设计要求判断施工过程是否正常如出现异常则需要调整施工程序同时对变化的施工程序进行理论计算根据其变形应力和稳定情况说明施工程序的可行性因此施工控制主要包括理论计算和现场监控理论计算根据设计施工图和施工方案对每一施工过程进行详细的理论计算求得各施工控制参数的理论值现场监控针对施工过程的各种因素所引起的理论计算值与实测值不一致的问题采取措施在施工中加以控制和调整钢管混凝土拱桥施工控制的原则是稳定性变形和应力控制综合考虑目前稳定性的控制一般通过计算得以保证在稳定性满足要求的前提下对变形应力进行双控其中以变形控制为主同时兼顾应力控制本项目拟考虑钢管混凝土拱桥拱肋内混凝土的不对称及扣索调整的不对称等特点在长沙交通学院开发的施工控制软件基础上继续开发以期解决钢管混凝土施工过程计算中存在的以下问题等方法用于钢管混凝土拱桥扣索索力的确定和优化以设计拱轴线作为目标函数扣索的索力拱肋内的应力扣点的位移变动幅度为状态变量分布影响较大因此对大跨径钢管混凝土拱桥几何非线性的影响必须工作通常有两种方法一种是采用全断面的杆单元空钢管吊装到管内混凝土达到强度前为钢管单元其后将钢管混凝土作为一个单元根据刚度分配内力从而得到钢管与混凝土的应力另一种方法是将钢管和混凝土各作为一个单元考虑两者完全粘结直接求出各自的内力与应力以上两种方法的共同点为钢管与混凝土完全粘结而实际情况并非如此因此按上述两种方法计算的钢管与混凝土的应力并不与实际应力分布完全一致取用何种计算模式对混凝土参与工作后各施工阶段的理论分析是本课题的重要内容之一程进行仿真分析尤其是扣索内力对拱轴线的影响以使成桥状态的拱轴线符合或接近理想的拱轴线从而更好的发挥钢管混凝土复合材料专题四钢管混凝土拱桥养护技术研究下设三个子题分别为研究内容主要包括既有钢管混凝土拱桥的养护需求分析及养护现才十余年的时间但在使用与养护方面已出现了一些问题本研究拟通过已建成的钢管混凝土拱桥若干典型桥例的重点调查和一些桥例的一般性调查对钢管混凝土拱桥的现状特征进行分类统计分析制约养护的因素及其养护需求调查内容包括外观调查管内混凝土密实度检测吊杆系杆索力测试以及必要的全桥静动载试验等在对现状调查的基础上有针对性的研究养护维修办法如拱肋钢构件损伤及病害的维修养护技术如防护体系损伤及病害处治构件节点及衔接部位损伤及病害处治措施吊杆系杆体系的养护维修更换措施及替代技术避免重庆綦江彩虹桥及宜宾金沙江小南门桥等吊杆突然破坏这样的灾难性事故的发生研究成果报告可为制定或修订公路养护规范中钢管混凝土拱桥等相关章节提供基础资料和技术支撑鉴于拱桥吊杆健康诊断技术研研究内容主要包括新建钢管混凝土拱桥各关键部位考虑养护的通过对现有钢管混凝土现状的调查与钢管混凝土拱桥与其它类型拱桥的异同点的分析针对不同结构形式不同跨径的钢管混凝土拱桥的特点研究钢管混凝土拱桥各关键部位考虑养护的合理的结构构造制定出与其相适应以养护通道为主的养护设施设置要求和技术指标为钢管混凝土拱桥的设计规范制定与修订提供基础资料与技术支部件之一吊杆或系杆研究确定其养护周期及维修措施的判别细则及研究内容主要包括钢管混凝土拱桥的健康诊断技术大跨度钢管对于运营中的桥梁进行健康诊断是当今世界桥梁工程中研究的热点问题它对于提高桥梁的使用寿命与使用效率降低养护维修费用具有重要的意义对于大量使用的中小跨径与中小规模的钢管混凝土拱桥如何通过定时的简单的测试判断其健康状况是本子课题的研究重点本研究将通过收集到的已有桥梁的静动载试验资料本课题中对已有桥梁的调查与检测资料进行分析重点研究通过动力测试和模态分析来判断使用中钢管混凝土拱桥的健康状况的技术对于特大跨度与特大型的钢管混凝土拱桥有些在建桥时就应该考虑桥梁的监测系统本研究则重点针对钢管混凝土拱桥的受力特点进行其监测系统的设计并充分利用施工监测监控和成桥静动载试验中所埋设的传感器以求以较少的投资达到较佳的效果本项目采用理论分析室内模型试验和依托工程验证的技术路线本项目研究专题较多专题研究内容之间又相互有联系因此从研钢管混凝土拱桥设计计算分析专用软件的研制钢管混凝土拱桥施工控制专用软件的研制段3总结阶段4鉴定阶段在研究阶段完成设计计算分析专用软件及施工控制专用软件的研制专题计算分析对现有资料分析整理及构造研究和室内模型试验得出预期成果第二阶段完成依托工程设计施工和试验并将第一阶段研究成果用于依托工程第三阶段撰写专题研究报告和设计施工及养护维修指南最后阶段项目鉴定37与后续技术改造或基建计划的衔接基建或改造计划的落实情况年才初步形成在今后十多年内有大量的桥梁要修建由于本项目是钢管混凝土拱桥修建必须解决的关键技术之一因此和国家基本建设计划的衔接是紧密的后续公路桥梁建设和技术改造新任务新工作还很多本项目实施后后续技术改造项目或基本建设项目可依据本项目提出的钢管混凝土拱桥设计施工及养护关键技术来指导公路桥梁工程师们进行更加科学合理的钢管混凝土拱桥设计施工等并为钢管混凝土拱桥设计施工等规范的制定提供参考并充实桥梁有关技术规范2．钢管混凝土拱桥指在钢管内灌注混凝土作为拱肋两种材料共6．钢管混凝土拱桥施工控制专用程序41项目承担单位及参加单位概况路桥隧港航建筑岩土等专业的勘察设计咨询和施工监理以及试验检测仪器检测和销售等科技咨询服务业务具有建设部授予的工程勘察综合公路行业含特大桥特大隧道和交通工程水运行业含港口航道通航建筑等工程及市政公用行业含道路和公共交通等四大类甲级资质及建筑工程乙级设计资质还具有其他国家行业主管部门授予的包括工程咨询科技咨询和试验检测等在内的甲级资质7种和乙级资质2种是交通行业知名勘察设计单位之一该院人才济济技术先进装备精良管理科学现有职工4累计完成勘察设计等级公路8500公里其中高速公路2000余公里独立在以人为本科技兴院的方针下近五年来该院在科研方面已投入成果包括大跨度钢管混凝土拱桥设计与施工成套技术研究大跨度钢管砼系杆拱桥结构整体线型及局部结构最优设计超长柔性系杆温度影响效应分析及施工关键技术研究等该院承诺将为本课题提供充足的人财物等各方面的支持领域综合性的技术研究开发基地经过科技体制改革成为交通部公路交通领域唯一的部直属科研院所交通部公路科学研究所主要从事道路工程桥梁工程交通工程与智能交通公路运输工程汽车运用工程公路环境工程的科学研究与技术开发工作经过46年的发展现有职工470人其中技术人员360人具有道路桥梁交通工程三个专业硕士学位授予资格与东南大学联合具有交通运输工程一级学科博士生培养资格并建立了博士后工作站目前全所有工程院士1名博士生导师4名博向经济建设主战场承担了勘察设计工程检测施工监理等项目共760余项获部省级奖9项在桥梁设计科研检测测试和桥梁CAD等方面充分发挥所的传统优势在西部交通科技项目中公路所在道路桥梁岩土等方面承担多项任务公路所近几年来加速科技成果转化术产业获取市场优势逐步建立了现代科技院所的机制已成为我国公路交通领域的科技开发基础成果转化基地和人才培养基地先后开发桥梁检测用的钢筋保护层测定仪钢筋锈蚀仪等专用设备及桥梁运营省有突出贡献专家和优秀专家20名享受政府特作3．参加钢管混凝土拱桥设计计算分析专用软件的研制4．参加钢管混凝土拱桥设计指南编写长沙2．负责依托工程试验和有关室内模型试验4．负责钢管混凝土拱桥施工控制专用软件的研制3．协助乙方做好依托工程长期运营监测及养护工作42项目主要负责人和其他主要参加人员情况简介本项目主要负责人为陈明宪研究员级高级工程师湖南省交通厅王村大桥和益阳市茅草街大桥投资来源均为国家投资交通厅补王村大桥为张家界至罗依溪公路上的一座中承式钢管混凝土拱用缀板缀条组成四肢式钢管混凝土格构式结构拱肋腹杆钢管规格φ300×10mm平联钢板厚度10mm横撑主弦管规格φ500×10mm横撑腹杆拱肋及横梁焊接横梁为预制钢筋混凝土构件吊杆采用热挤聚乙烯防镦头锚下端为固定端上端为张拉端该桥由湖南省交通科学研究院设计湖南路桥建设集团公司施工业主为湘西土家族苗族自治州交通局结于拱座边跨曲梁与边墩之间设置轴向活动盆式支座在两边跨端部之间设置钢铰线系杆通过边拱拱肋平衡主拱拱肋所产生的水平推力用加装有位移释放装置的OVM-LZM型冷铸镦头锚分别锚于主拱拱肋π型板现浇8cm厚铣削钢纤维砼及5cm厚细粒式沥青砼铺装层构成桥面板钢纵梁采用施工方便易于维修的焊接工字钢梁上下翼板宽400mm湖南省交通规划勘察设计院设计湖南路桥建设集团公司施工业主为湖南省益阳市茅草街大桥建设开发有限公司3．工程进度与项目科研进度的协调吻合情况计和做大型模型试验的条件和成功经验2承担单位为确保西部交通建设科技项目的质量制研管理条例使项目成员能全身心地投入工作4依托工程业主单位表示在依托工程中给予配套科研经费2．拟投入本项目研究的科研设施装备条件经过测算本项目预算总经费为7500万元其中交通部拨款4000万本项目研究经费主要由部拨补助经费与依托工程配套经费组本项目的研究将使我国钢管混凝土拱桥的设计施工养护的技术跃上一个新的台阶使钢管混凝土拱桥这一具有我国特色的桥梁技术继续保持国际领先水平为我国公路交通的科技进步做出积极的贡献公路交通是西部主导性的运输方式但是西部地区公路交通仍然速公路总里程的225西部二级以上公路占公路总里程的比例为744比全国平均水平135低6个百分点因此西部大开发中公路建设应是其交通基础设施建设的最重要内容桥梁则是公路建设的关键部分以西南梁需特大跨径要修建大跨度悬索桥和斜拉桥外一般桥梁的跨径在几十米到二三百米之间这个范围正是钢管混凝土拱桥的经济跨径范围因此钢管混凝土拱桥是西部公路建设中可供选择的合适桥型之一我国西南地处山区适合于修建拱桥钢管混凝土拱桥常因其造价低施工工期短造型美观而成为最具竞争力的桥型方案这也是这一桥型从该地区发展起来的重要原因目前该地区仍有重庆巫峡长江大桥等世界级的桥梁在修建之中引领着我国钢管混凝土拱桥的技术进步钢管混凝土拱桥从我国西南发展起来之后向沿海地区推广进而向西北地区发展在陕西新疆青海甘肃等地都有修建但相比于其它地区数量较少西北地区的自然条件与