三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究(大綱)Final(共27頁)

1、重慶市交通(jiotng)科學技術(shù)項目研究工作(gngzu)大綱項目名稱：三峽庫區(qū)大跨度(kud)懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究承擔單位：重慶建工涪南高速公路有限公司重慶交通大學 鵬方研究院 重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院 重慶橋梁公司 2010年10月1.項目(xingm)概況（項目(xingm)背景及研究目的）大跨度懸索橋已成為跨谷越江的主要(zhyo)橋型，重慶擁有最大跨徑的拱橋，但如果按跨徑排名，重慶卻沒有躋身前八名的懸索橋。重慶雖有“橋都”之稱，卻因缺少這種大跨度的懸索橋而略顯遺憾。建設(shè)近14年舉世矚目的三峽工程已經(jīng)竣工，長江重慶段的江面較以往更為寬闊，因此，作為跨越能力最強橋型的超大跨度懸

2、索橋必將在三峽庫區(qū)（重慶及周邊地區(qū)）掀起新的建設(shè)篇章，主要體現(xiàn)在下列方面：（1）庫區(qū)的地形特點：庫區(qū)地形的主要特點表現(xiàn)為三多，即多高山、多江河、多峽谷。如果在這些地方建橋，當跨度要求較大時，大跨度的懸索橋往往為不二選擇。（2）三峽工程已竣工，目前，其蓄水位有望達到175米，按照這個蓄水位，長江上游的江面將較原來有極大的拓寬，如果在長江上建橋，受通航要求限制，主梁底緣高程也必然有大幅度增高，從而導致橋梁跨度的增加，這更加大了修建大跨度懸索橋的競爭力。我們堅信，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，為滿足長江兩岸人民的交通需要，大跨度懸索橋必將在三峽庫區(qū)大量修建?？傊?，不論是峽谷、高山、還是長江上，大跨度懸索橋的修建必

3、將在三峽庫區(qū)掀起一個高潮。三峽工程給庫區(qū)的重慶帶來了機遇，同時也帶來了挑戰(zhàn)，重慶目前最大跨徑的懸索橋是鵝公巖長江大橋，主跨為600米，由上海市政院設(shè)計，重慶本土單位施工完成。而作為庫區(qū)最大跨徑的青草背長江大橋，主跨達到了788米且由重慶本地單位設(shè)計和施工，相對鵝公巖大橋而言，這不僅是跨度的飛躍，也是重慶人民設(shè)計、施工水平的一次飛躍，其順利建成必將給“橋都”添上精彩的一筆。為了這精彩的一筆，也為了青草背長江大橋的安全施工，有必要對一些設(shè)計、施工的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。隨著大跨徑橋梁的發(fā)展，鋼箱梁已被大量使用，然而，實踐證明，大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝非常容易出現(xiàn)損毀，如果損毀后的橋面鋪裝沒有得到及時的修補

4、，極有可能(knng)導致鋼箱梁的銹蝕，從而導致安全隱患。鋼箱梁橋面鋪裝易損毀問題在國內(nèi)外還沒有得到圓滿解決。三峽庫區(qū)蓄水后，庫區(qū)周邊的地形變化大，風環(huán)境也因此而改變，這些復雜風環(huán)境對大跨度柔性懸索橋的影響顯著嗎?橋梁能安全運營嗎？是否會出現(xiàn)惡劣的風環(huán)境需要關(guān)閉交通？大跨度的懸索橋造價高，如何才能以安全適用、經(jīng)濟合理為出發(fā)點，多層次、全方位地提高全橋的耐久性和使用壽命？這一系列的問題都需要我們?nèi)ド钊氲难芯浚芯康慕Y(jié)果不僅是資料的積累，同時為后續(xù)同類橋梁的建設(shè)奠定設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。綜上所述，項目的實施對三峽庫區(qū)的重慶乃至其它地區(qū)大跨度懸索橋的建設(shè)都具有非常(fichng)重要的指導意義，其

5、經(jīng)濟效益和社會效益是非常顯著的，在實現(xiàn)“暢通(chngtng)重慶”的同時，從橋梁建設(shè)層面實現(xiàn)“平安重慶”！2.項目總體目標本研究以已立項的青草背長江大橋為依托工程，以在三峽庫區(qū)建立結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟、適用安全的大跨度懸索橋為研究目標，以動、靜力理論以及試驗為指導，形成經(jīng)濟合理的設(shè)計、施工技術(shù)。針對三峽庫區(qū)的復雜地形條件，尋找適用于三峽庫區(qū)的錨碇形式并進行優(yōu)化設(shè)計；研究高水平且具有特色的錨碇混凝土配制及關(guān)鍵施工工藝；探索鋼箱梁新的制作工藝和新的架設(shè)方法；提供車-橋-風耦合作用下橋梁的安全性和舒適性評價指標及其確定方法，對青草背長江大橋的安全性和舒適性進行系統(tǒng)的評價；對依托工程的吊桿錨固系統(tǒng)進行安全

6、性能評估；使鋼橋面鋪裝無損使用壽命得到較大的提高，實現(xiàn)真正意義上的長壽命鋼橋面鋪裝。無損使用期間，幾乎不需要對鋼橋面鋪裝進行處治，節(jié)省了大量的資金，體現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益。項目成果必將為三峽庫區(qū)帶來巨大的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。3.研究(ynji)內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)；專題(zhunt)一（設(shè)計）：錨碇形式(xngsh)及優(yōu)化選型研究錨碇是懸索橋中的關(guān)鍵受力構(gòu)件，且造價高，不同的地質(zhì)條件適用于不同的錨碇形式，對于特定的地質(zhì)地形條件，應(yīng)該設(shè)計出特定的錨碇，這不僅僅會節(jié)省大量的建設(shè)費用，還會縮短工期，甚至可以增強錨碇的安全性，因此，優(yōu)化合理的錨碇結(jié)構(gòu)形式勢必會節(jié)省造價且受力更合理，因此，對錨碇結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

7、選型進行研究不僅具有較高的經(jīng)濟實用價值，還會帶來極大的社會效益?；谏鲜隹紤]，該專題的主要研究內(nèi)容包括：（1）三峽庫區(qū)合理的錨碇形式的選擇，目前常用的錨碇形式主要有重力式錨碇、巖錨、隧道式錨碇，各錨固方式擁有自己的優(yōu)點和缺點，通過該項目的研究，找出其經(jīng)濟和安全的平衡點，在確保安全的基礎(chǔ)上盡量降低造價。（2）確定錨碇形式后，對錨碇的構(gòu)造形式進行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)構(gòu)時，需綜合考慮安全、合理、經(jīng)濟等因素。對優(yōu)化后的錨碇形成合理的評價體系，對合理的錨碇構(gòu)造進行論證和推廣。專題二（施工）：錨碇大體積混凝土配制及關(guān)鍵施工技術(shù)研究錨碇屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其造價在全橋總造價中的比重極高，錨碇是懸索橋結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵受力

8、構(gòu)件之一，可謂是懸索橋的生命之源，它的受力性能直接影響全橋的安全。大量的研究實例表明，如果懸索橋錨碇混凝土配制不當，則澆筑過程中容易產(chǎn)生大量的水化熱，致使內(nèi)外溫差過大，從而引起錨碇混凝土的開裂。對于重力(zhngl)式錨碇而言，裂縫直接影響橋梁的使用壽命，因為土壤當中的水分會進入出現(xiàn)裂縫的錨碇中，引起錨碇內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而使裂縫進一步擴展，致使更多的鋼筋出現(xiàn)銹蝕，最終引起錨碇混凝土的破壞，毫無疑問，破壞后的錨碇是無法承受主纜拉力的，必然導致橋梁結(jié)構(gòu)的損毀。為了避免上述安全事故的出現(xiàn)或者說提高錨碇的使用壽命，應(yīng)該使用合理的配比并且加入高性能的外加劑，才能在澆筑過程中產(chǎn)生最小量的水化熱并且具有良

9、好的抗?jié)B性能，配合適當?shù)氖┕た刂萍夹g(shù)，則可大大減少甚至是杜絕裂縫的產(chǎn)生。該專題(zhunt)的主要研究內(nèi)容包括：（1）錨碇施工過程(guchng)、成橋運營受力仿真分析；（2）錨碇混凝土配比及外加劑性能研究，增強錨碇的抗?jié)B性能，降低施工過程中的水化熱，從根上控制裂縫的形成；（3）研究錨碇溫度控制措施，確定錨碇溫控施工關(guān)鍵技術(shù)；（4）研究錨碇平面分段，豎向分帶原則，形成錨碇合理分層分塊的關(guān)鍵施工工藝；（5）提出合理的養(yǎng)護方案，實現(xiàn)多步驟、全方位的裂縫控制技術(shù)；（6）形成成套的錨碇大體積混凝土配制方法及關(guān)鍵施工技術(shù)，提高錨碇的使用壽命，為三峽庫區(qū)懸索橋錨碇的施工奠定基礎(chǔ)。專題(zhunt)三（設(shè)計

10、(shj)、施工）：加勁梁制作(zhzu)及架設(shè)新工藝研究鋼箱梁制作復雜，焊接難度大，不合理的制作工藝不僅會增加鋼箱梁的殘余應(yīng)力，還會引起鋼板的局部過大變形，因此有必要對加勁梁的制作工藝展開研究：（1）加勁梁鋼板切割工藝研究。（2）加勁梁定位、拼裝工藝研究（3）加勁梁焊接工藝研究。懸索橋加勁梁的吊裝主要采用的方法是待主纜假設(shè)完成后，在主纜上安裝跨纜架梁吊機，其優(yōu)點是架設(shè)方便，但其造價極高。橋梁施工的方法具有多樣性，往往不同的施工方法都可達到相同的目的，只是經(jīng)濟性的差異而已。因不同地區(qū)的地形差異極大，也就決定了不同地區(qū)修建的相同類型的橋梁時可以采用不同的方法。三峽庫區(qū)的地形有其自身的特點，結(jié)合地

11、形和當?shù)氐纳鐣h(huán)境選擇合理的施工方法極其重要，我們可以借用其它橋梁常用的施工方法而形成具有自己特色并且經(jīng)濟合理的施工方法。例如，目前拱橋施工中的纜索吊裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，從理論上說可以通過改進拱橋施工所使用的纜索吊裝技術(shù)，將其引入大跨度懸索橋的施工，這需要從理論上對比兩套施工體系的經(jīng)濟合理性，可擇優(yōu)選用。本專題的主要研究內(nèi)容包括：（1）調(diào)研并對比橋梁中常用的施工方法，總結(jié)各施工方法的特點，為形成加勁梁架設(shè)合理的方案奠定基礎(chǔ)；（2）調(diào)研國內(nèi)外已建大跨度懸索橋所使用的施工方法，總結(jié)出各方法的優(yōu)缺點及適用的具體條件；（3）在（1）、（2）的基礎(chǔ)上，借用（1）的長處，改進（2）中的短處，形成合理經(jīng)濟的

12、施工方案，為三峽庫區(qū)的大跨度懸索橋的修建奠定(dindng)施工技術(shù)基礎(chǔ)。專題(zhunt)四（設(shè)計(shj)、施工）： 基于風-車-橋耦合振動理論的柔性懸索橋行車安全性與舒適性研究橋面車輛通過大跨度柔性懸索橋時，由于路面粗糙度和車輛行車速度效應(yīng)的激勵下，車輛與橋梁會產(chǎn)生耦合的振動響應(yīng)；當車輛與橋梁位于強風環(huán)境中時，側(cè)向風會使車輛受到橫向力和傾覆力矩的作用，從而顯著改變車輛的振動特性，柔性橋梁受風的脈動成分的影響，也將產(chǎn)生風致橋梁振動，這三種振動模式的疊加及耦合效應(yīng)將會大幅強化橋梁與車輛的振動響應(yīng)，其響應(yīng)幅值隨著風速的增大成非線性增大的趨勢。因此，在一定的風速作用下，橋上行駛車輛的安全性及舒適

13、性必將惡化以至于發(fā)生事故，如圖1所示。 圖1 廣東虎門大橋風致行車安全事故在風荷載的作用下，行駛在振動橋梁上的車輛的安全性和舒適性研究不僅是一個科學問題，同時關(guān)于強風作用下關(guān)閉交通的臨界風速標準的確定更是一個影響廣泛的社會問題。如果發(fā)生橋梁上大風所導致的行車事故，不僅僅會因車輛破壞、橋梁損毀、人員傷亡、交通中斷、貨物人員滯留等帶來直接和間接的經(jīng)濟損失，還會影響受眾的心理，讓其出行時另擇他路，甚至還會帶來極為不良的社會影響。為了減少大風天氣下的交通事故，有關(guān)部門已經(jīng)采取了一些措施，如制定大風天氣下的車輛行駛限制車速，以及在自然風達到一定風速等級時關(guān)閉交通。目前，車輛行駛的車速限制也好，關(guān)閉交通措

14、施也罷，相關(guān)指標的確定和決策都缺少量化的數(shù)據(jù)支撐。如果限制車輛行駛的風速標準制定的過高，就會讓車輛在本已不安全的大風環(huán)境中行駛，必然會增加行車安全事故發(fā)生的幾率；反之，過低的限制車輛行駛風速標準，勢必又會影響橋梁的通行效率，過多地關(guān)閉交通無疑將會造成極大的經(jīng)濟損失，并帶來不良的社會影響。故而，通過大風所致車橋系統(tǒng)的動力響應(yīng)研究，對大風天氣下橋梁封閉、關(guān)閉交通臨界風速的合理評定是至關(guān)重要的。2010年5月，重慶墊江和梁平地區(qū)發(fā)生颶風自然災害(zrnzihi)，瞬時風速達到30m/s，青草背長江大橋臨近該風災區(qū)，存在遭遇颶風襲擊的可能。為了預測強風天氣(tinq)下行駛在青草背長江大橋上的車輛響應(yīng)

15、，確定關(guān)閉交通臨界風速的限值，必須建立風汽車(qch)橋梁系統(tǒng)的耦合振動分析模型，開展專門的研究。從設(shè)計的角度而言，風汽車橋梁系統(tǒng)的空間耦合振動分析可以評價主梁剛度取值的合理性，并確定合理剛度的取值范圍；從養(yǎng)護的角度而言，耦合振動分析的位移和應(yīng)力等數(shù)據(jù)可以作為實測檢查的參考；從管理的角度而言，耦合振動分析確定的關(guān)閉交通臨街風速可以作為強風天氣下封閉橋梁的重要參考?？傮w上看，針對三峽庫區(qū)最大跨徑的懸索橋，開展風汽車橋梁系統(tǒng)的空間耦合振動研究具有十分重要的工程實用價值和指導意義。大跨度柔性懸索橋在風荷載與車輛荷載共同作用下的振動性能分析(fnx)可以從下述四個方面(fngmin)進行：（1）建立大

16、跨度(kud)懸索橋與車輛在風場中的耦合動力學分析模型；（2）建立良態(tài)氣候和颶風氣候下的數(shù)值高仿風場模型；（3）評價大跨度懸索橋在車輛和風荷載共同作用下的振動性能； （4）評價大跨度懸索橋上行駛車輛在風場中的運行安全性及行車舒適性；（5）強風環(huán)境下關(guān)閉交通的臨界風速的確定。專題五（設(shè)計）：吊桿錨固系統(tǒng)力學性能試驗研究及安全性能評估吊桿錨固系統(tǒng)是主纜和加勁梁之間的關(guān)鍵傳力構(gòu)件，其力學性能直接關(guān)系全橋的安全，而吊桿錨固系統(tǒng)的受力又極其復雜，特別是在車輛、風荷載等作用下，容易出現(xiàn)疲勞破壞，吊桿錨固系統(tǒng)的破損往往是疲勞和腐蝕共同作用的結(jié)果,在反復高應(yīng)力的作用下，吊桿錨固系統(tǒng)的疲勞為腐蝕創(chuàng)造條件，加速腐

17、蝕的進行;反過來,腐蝕會降低吊桿錨固系統(tǒng)的抗疲勞能力,使得吊桿錨固系統(tǒng)更加容易發(fā)生疲勞破損。因此，在橋梁設(shè)計時，不僅僅要使吊桿錨固系統(tǒng)滿足強度要求，而且要使吊桿錨固系統(tǒng)具有足夠的抗疲勞能力。本研究將從吊桿錨固系統(tǒng)的受力機理出發(fā)研究吊桿錨固系統(tǒng)的力學性能，揭示懸索橋吊桿錨固系統(tǒng)的破壞機理，針對其破壞形式，形成合理的抗疲勞設(shè)計，提高吊桿錨固系統(tǒng)的使用壽命，研究的主要內(nèi)容包括：（1）調(diào)研吊桿(dio n)錨固系統(tǒng)的構(gòu)造及其破壞形式，對吊桿錨固系統(tǒng)的破壞機理進行研究；（2）對吊桿錨固系統(tǒng)進行空間有限元的仿真分析，根據(jù)依托工程設(shè)計縮尺模型進行試驗研究；提出合理(hl)的抗疲勞破壞設(shè)計；（3）建立安全評估

18、(pn )系統(tǒng)，對依托工程的吊桿錨固系統(tǒng)進行安全評估。專題六（設(shè)計）：青草背長江大橋鋼箱梁橋面鋪裝關(guān)鍵技術(shù)研究目前，我國鋼橋面鋪裝常存在以下病害：因鋪裝材料耐疲勞性能不足而產(chǎn)生疲勞開裂。汽車荷載過重（例如嚴重超載）引起鋪裝表面拉應(yīng)變過大，導致縱、橫向裂縫。由于鋼橋面鋪裝層在高溫季節(jié)或長時間承受車輛荷載（包括交通量成倍增長、重載、超載、慢速行駛、渠化交通）作用，鋪裝層瀝青混合料的抗永久變形能力不足引起的車轍。鋼橋面瀝青混合料鋪裝層與瀝青混凝土路面一樣，在受到較大的車輪垂直和水平荷載作用時，鋪裝表面經(jīng)常會出現(xiàn)推移（或波浪）破壞。鋪裝與橋面板間結(jié)合力不足及結(jié)合界面結(jié)合材料抗水損害能力不足而導致的坑槽

19、等病害。由于平整度降低，增加了車輛的沖擊和振動，從而加劇鋪裝層病害的發(fā)展，引起鋼橋面板的變形，同時容易導致水分進入鋼結(jié)構(gòu)界面，引起鋼橋面板的腐蝕。瀝青混合料屬于粘彈性材料，隨著氣溫的降低，材料逐漸變脆；冬季，瀝青鋪裝層在車輛荷載的作用下容易開裂，滲入的雨水在低溫下產(chǎn)生凍脹，不僅影響車輛行駛，更容易導致鋪裝層的急劇病害?？梢哉f，鋼橋面鋪裝耐久性問題依然沒有得到解決，雙層SMA鋪裝的脫層、開裂，環(huán)氧瀝青混凝土的鼓包、坑槽、開裂，這些發(fā)生在鋼橋面鋪裝投入運營后12年內(nèi)的早期病害，讓鋼橋建設(shè)者十分頭疼。因此，針對重慶地區(qū)大型鋼橋的具體特點，非常有必要對該專題展開研究。本專題的主要研究內(nèi)容包括：（1）鋼

20、橋面鋪裝使用條件（主要包括橋面系結(jié)構(gòu)、鋪裝層溫度、交通荷載(hzi)等）分析研究（2）鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系的對比研究，重點針對澆注式瀝青混凝土鋪裝體系和疲勞性能優(yōu)異的反應(yīng)性樹脂類混凝土材料及其組合結(jié)構(gòu)進行對比分析，并選擇其中(qzhng)一種鋪裝體系進行后續(xù)深入研究，對比研究采用鋪裝組合結(jié)構(gòu)的疲勞試驗，觀察兩種鋪裝體系在重復荷載作用下鋪裝層材料的抗開裂性能和層間粘結(jié)效果。（3）鋼橋面鋪裝材料與結(jié)構(gòu)試驗(shyn)研究（4）鋪裝結(jié)構(gòu)性能評價研究（5）施工工藝研究及配套設(shè)備開發(fā)或優(yōu)化研究4.技術(shù)路線及具體實施方案以已立項的涪南高速公路工程中的青草背長江大橋為依托，從安全、可靠、實用、經(jīng)濟出發(fā)，對三峽

21、庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)展開研究，以確保依托工程的順利建設(shè)。實施方案和擬解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：（1）錨碇形式及優(yōu)化選型研究。錨碇的合理形式和優(yōu)化選型技術(shù)。首先，對錨碇形式進行評價，主要包括施工難度系數(shù)、受力性能情況、技術(shù)經(jīng)濟情況等，通過論證形成經(jīng)濟合理的適用于依托工程的錨碇形式；其次，對選定的錨碇形式進行優(yōu)化選型，需結(jié)合地形、地質(zhì)情況進行；最后，提出最終合理的錨碇優(yōu)化方案，論證后推廣使用，如果可能的話，以依托工程作為典型示范。（2）加勁梁制作(zhzu)工藝及架設(shè)(jish)新技術(shù)(jsh)研究。加勁梁合理構(gòu)造型式及架設(shè)新工藝技術(shù)。首先，對常用的加勁梁形式進行優(yōu)缺點的對比，對比內(nèi)容包括

22、強度、剛度、穩(wěn)定性、施工造價等；其次，對依托工程中選用的加勁梁進行合理行研究，優(yōu)化斷面構(gòu)造，如果采用鋼箱梁，則探討內(nèi)部加勁肋的布置形式、鋼板的厚度等；最后，在借鑒其它大跨徑橋梁施工工藝，形成適合庫區(qū)大跨度懸索橋建設(shè)的施工工藝。（3）錨碇大體積混凝土施工工藝研究。首先，研究已建懸索橋的錨碇的用材及施工工藝；其次，對控制錨碇施工質(zhì)量的控制措施、溫度控制措施及養(yǎng)護技術(shù)進行研究；最后，形成錨碇大體積混凝土的合理配制方案及關(guān)鍵施工技術(shù)。實施方案及技術(shù)路線參見圖2。圖2 專題一研究方案及技術(shù)路線（4）基于風-車-橋耦合振動理論的柔性懸索橋行車安全性與舒適性研究。首先(shuxin)，建立大跨度懸索橋與車輛

23、在風場中的耦合動力學分析模型；其次，對風環(huán)境進行研究，確定作用于車和橋上的風特性及風速時程；然后，研究強風作用下橋梁和橋上行駛車輛的振動響應(yīng)并進行各種走形性能評價；最后，基于風-車-橋耦合振動分析理論確定強風環(huán)境下關(guān)閉交通的臨界風速。實施方案及技術(shù)(jsh)路線參見圖3。圖3 專題二研究方案及技術(shù)(jsh)路線（5）吊桿錨固系統(tǒng)力學性能試驗研究(ynji)及安全性能評估。吊桿破損(p sn)是疲勞和腐蝕共同作用的結(jié)果,在反復高應(yīng)力的作用(zuyng)下，吊桿的疲勞為腐蝕創(chuàng)造條件，加速腐蝕的進行;反過來,腐蝕會降低吊桿的抗疲勞能力,使得吊桿更加容易發(fā)生疲勞破損。因此，在橋梁設(shè)計時，不僅僅要使吊桿

24、滿足強度要求，而且要使吊桿具有足夠的抗疲勞能力。本研究將從吊桿及錨固系統(tǒng)的受力機理出發(fā)研究吊桿及錨固系統(tǒng)的力學性能，揭示懸索橋吊桿及錨固系統(tǒng)的破壞機理，針對其破壞形式，形成合理抗疲勞設(shè)計，提高吊桿及錨固系統(tǒng)的使用壽命。實施方案及技術(shù)路線參見圖4。圖4 專題三研究方案及技術(shù)路線（6）青草背長江大橋鋼箱梁橋面鋪裝關(guān)鍵技術(shù)研究。第一，對鋼橋面鋪裝使用條件進行分析研究。鋼橋面鋪裝使用條件主要包括橋面系結(jié)構(gòu)、鋪裝層溫度、交通荷載等。鋼橋面系采用正交異性板結(jié)構(gòu)，由鋼板、橫梁、縱向加勁肋、縱腹板等構(gòu)件組成，鋼板厚度、橫梁間距、縱肋間距、縱腹板位置等條件的不同，均會對鋼橋面板的受力狀況及撓曲變形產(chǎn)生不同的影響

25、，進而引起鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的受力不均衡，導致產(chǎn)生各種各樣的鋪裝病害。本項目擬對青草背大橋鋼橋面系進行分析研究，并對國內(nèi)類似橋面系鋪裝使用效果進行研究，對于指導特定條件下鋼橋面鋪裝體系的選擇具有實踐經(jīng)驗上的指導意義。鋼橋面鋪裝的實際使用溫度條件對于鋪裝層的使用耐久性具有非常重要的影響。而橋梁鋪裝層與普通路面鋪裝由于在結(jié)構(gòu)以及所處的環(huán)境的不同，在溫度上存在著一定的差異(chy)，這種差異的存在要求進行橋面鋪裝的研究時，應(yīng)區(qū)別于普通的路面鋪裝，提出橋面鋪裝的特殊的材料及性能要求。本項目僅對夏季鋼橋面鋪裝溫度場進行研究。研究結(jié)果將指導材料試驗研究過程中試驗條件的確定。交通荷載是影響鋼橋面鋪裝耐久性的關(guān)鍵

26、因素之一。國外鋼橋面鋪裝使用狀況較好的國家，鋼橋面通行交通量和載重情況均較我國更為有利，因此，國外使用效果很好的鋪裝結(jié)構(gòu)在我國鋼橋面鋪裝中時常出現(xiàn)早期病害現(xiàn)象。本項目將對類似(li s)區(qū)域的鋼橋交通荷載情況進行統(tǒng)計分析，在較為準確地判斷本項目交通荷載情況后，可以充分考慮荷載情況進行鋪裝體系選擇，并對鋪裝材料和鋪裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究具有指導作用。第二，對鋼橋面(qio min)鋪裝結(jié)構(gòu)體系進行對比研究。因環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝在鋼橋項目上的使用效果極其不穩(wěn)定，本項目重點針對澆注式瀝青混凝土鋪裝體系和疲勞性能優(yōu)異的反應(yīng)性樹脂類混凝土材料及其組合結(jié)構(gòu)進行對比分析，并選擇其中一種鋪裝體系進行后續(xù)深入研究，對

27、比研究采用鋪裝組合結(jié)構(gòu)的疲勞試驗，觀察兩種鋪裝體系在重復荷載作用下鋪裝層材料的抗開裂性能和層間粘結(jié)效果。重復荷載彎曲試驗裝置如圖5所示。圖5 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)重復(chngf)荷載試驗裝置第三(d sn)，對鋼橋面鋪裝材料與結(jié)構(gòu)試驗開展研究。澆注式瀝青混凝土鋪裝體系試驗(shyn)研究澆注式瀝青混凝土用于鋼橋面鋪裝尚無出現(xiàn)病害的案例，傳統(tǒng)的澆注式瀝青混凝土采用湖瀝青復合改性瀝青，湖瀝青較脆，如果采用聚合物改性瀝青，可以進一步提高澆注式瀝青混凝土的抗裂性能。聚合物改性瀝青澆注式混凝土采用聚合物改性瀝青，大大提高了抗裂性能，其應(yīng)變疲勞壽命與環(huán)氧瀝青混凝土相當。反應(yīng)性樹脂混凝土不再使用瀝青，避免了瀝青

28、類材料在不同溫度條件下的各種弊病，其應(yīng)變疲勞壽命遠遠大于環(huán)氧瀝青混凝土（3倍以上）。該體系需要進一步研究的內(nèi)容主要包括：聚合物改性瀝青澆注式混凝土材料的優(yōu)化研究、改性瀝青性能評價指標的研究、與澆注式瀝青混凝土組合使用的鋪裝材料的優(yōu)化研究。具體來說，澆注式瀝青混凝土鋪裝體系有關(guān)材料的試驗研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容主要如下：A、澆注(jio zh)式瀝青混凝土性能評價指標的修訂。B、聚合物改性瀝青的性能(xngnng)優(yōu)化。C、磨耗層材料(cilio)優(yōu)化研究。D、防水粘結(jié)材料的選擇。E、鋪裝結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化研究。反應(yīng)性樹脂混凝土鋪裝體系試驗研究該體系的反應(yīng)性樹脂混凝土材料和反應(yīng)性灌注式混凝土材料已經(jīng)通過疲

29、勞試驗驗證，具有優(yōu)異的耐疲勞性能，需要進一步研究的內(nèi)容主要包括：反應(yīng)性樹脂混凝土的優(yōu)化研究、反應(yīng)性灌注式混凝土的優(yōu)化研究及適用性論證。具體來說，反應(yīng)性樹脂鋪裝體系有關(guān)材料的試驗研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容主要如下：A、反應(yīng)性樹脂結(jié)合料的開發(fā)（或優(yōu)化）研究B、反應(yīng)性灌注式混凝土材料的優(yōu)化研究C、防水粘結(jié)體系的開發(fā)研究D、反應(yīng)性樹脂混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)組合設(shè)計第四，對鋪裝結(jié)構(gòu)性能進行評價。采用鋪裝組合結(jié)構(gòu)的重復荷載彎曲試驗評價鋪裝結(jié)構(gòu)性能的可靠性。通過重復荷載彎曲試驗評價鋪裝層材料在結(jié)構(gòu)體系中的配伍性、以及結(jié)構(gòu)體系在荷載作用下協(xié)同鋼板變形的性能。用于評定防水層（粘結(jié)層）、防水體系、瀝青層等各種材料對于鋼橋鋪裝的

30、適用性。第五(d w)，施工工藝研究及配套設(shè)備開發(fā)(kif)或優(yōu)化研究。在鋪裝材料和組合結(jié)構(gòu)試驗研究的過程中，已經(jīng)對材料加工工藝和結(jié)構(gòu)組合工藝進行了初步研究，且采用了固定的工藝成型試件，但是，實體工程實施時，不能夠完全采用實驗室的工藝進行施工，如混合料生產(chǎn)時無法對礦粉進行加熱等。因此，需要專門針對所選定各種材料及鋪裝結(jié)構(gòu)的施工工藝進行研究，確定(qudng)施工過程中各環(huán)節(jié)的具體參數(shù)，為施工提供詳細指導。工藝研究完成后，需要編制鋼橋面鋪裝施工技術(shù)指南。對于鋼橋面鋪裝材料，往往需要特殊的施工設(shè)備（如多組分結(jié)合料計量系統(tǒng)、儲存設(shè)備等），或者需要對現(xiàn)有設(shè)備進行改造（或優(yōu)化），如澆注式瀝青混凝土對瀝青

31、拌合樓有較高的要求，而現(xiàn)有設(shè)備往往使得澆注式瀝青混凝土施工過程受到各種干擾，因此，需要對配套設(shè)備進行開發(fā)或優(yōu)化研究，該部分研究內(nèi)容需要在鋪裝體系試驗研究過程中或結(jié)束后具體確定。最后，試驗段研究。鋼橋面鋪裝施工前應(yīng)完成一定數(shù)量的試驗段施工，以檢驗各工序控制的正確性以及主要施工設(shè)備的正常有效運轉(zhuǎn)等。試驗段施工前，根據(jù)試驗研究成果，編制鋼箱梁瀝青混凝土橋面鋪裝施工技術(shù)指南，并對施工技術(shù)人員進行較為系統(tǒng)的技術(shù)培訓，培訓內(nèi)容主要包括橋面鋪裝設(shè)計意圖、鋼橋面鋪裝施工工藝和鋼橋面鋪裝施工注意事項等。實施方案及技術(shù)路線參見圖6。使用條件分析鋪裝體系比選鋪裝體系試驗研究組合結(jié)構(gòu)性能評價施工工藝研究滿足使用要求？

32、是否配套設(shè)備研究試驗段研究完善研究成果圖6 項目(xingm)研究路線圖5.依托(ytu)工程實施方案項目依托(ytu)工程為重慶市南川至涪陵高速公路第LJ15LJ16合同段的涪陵青草背長江大橋。大橋位于路線K48+657K50+376處，南岸位于涪陵區(qū)龍橋辦事處袁家村1組，北岸位于涪陵區(qū)李渡鎮(zhèn)玉屏村2組及玉屏村6組。本橋橋型為單跨788m懸索橋，加勁梁為流線型扁平鋼箱梁，門形框架式索塔，鉆孔群樁基礎(chǔ)。專題1主要針對依托工程設(shè)計過程中的錨碇是采用隧道錨碇還是重力式錨碇所展開的研究，對三峽庫區(qū)懸索橋的設(shè)計具有指導意義；專題2主要針對依托工程建設(shè)過程中，鋼箱梁的加工、制作以及架設(shè)工藝為主要研究內(nèi)容

33、；專題3主要針對依托工程中錨碇的仿真、配比以及施工工藝等展開研究；因依托工程處于三峽庫區(qū)，其周邊環(huán)境復雜，故專題4主要針對依托工程的車、橋、風耦合振動的安全性展開研究；吊桿錨固系統(tǒng)是懸索橋主要的受力構(gòu)件，容易出現(xiàn)疲勞破壞，其受力復雜，因此專題5主要針對吊桿錨固系統(tǒng)的受力性能及安全性進行研究；目前采用的鋼橋面鋪裝的使用壽命往往較短，耗費了大量的財力、物力和人力進行翻修，為了提高鋼橋面鋪裝的使用壽命，專題6對依托工程的橋面鋪裝展開研究。6.項目(xingm)分工（承擔單位、參加(cnji)單位分工及人力任務(wù)計劃表，其中人力任務(wù)計劃表格式見附表4.1）重慶(zhn qn)交通大學擁有橋梁與隧道工程交

34、通部重點學科，擁有橋梁結(jié)構(gòu)工程交通行業(yè)重點實驗室、山區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)與材料教育部工程研究中心等研究開發(fā)基地以及世界一流的結(jié)構(gòu)動態(tài)實驗系統(tǒng)（MTS）等一大批實驗研究設(shè)備。實驗室擁有由微機、微機動態(tài)分析系統(tǒng)、頻譜分析儀、聲振測試儀、磁帶記錄儀構(gòu)成的動態(tài)分析系統(tǒng)，配備了計算機工作站（SUN Ultra60）、MSCNASTRAN、Marc2000等最新的分析軟件、計算機局域網(wǎng)等設(shè)施，具備相當完善的理論和實驗研究條件，同時又有一批有經(jīng)驗的專門從事橋梁設(shè)計、橋梁試驗的研究人員，具有相當高的理論水平和豐富的實踐經(jīng)驗，所有這些有利條件都將為完成本項目提供保證。近幾年來，學校先后承擔了國家級、省部級科研課題數(shù)百項，

35、年科研經(jīng)費達1億元，在橋梁等領(lǐng)域的新理論、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝研究與應(yīng)用方面取得了一大批成果，其中獲國家科技進步一等獎一項、二等獎兩項、三等獎兩項，省部級一、二、三等獎140多項。部分成果填補了國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的空白。尤其在橋梁設(shè)計理論、橋梁施工技術(shù)、橋梁加固、施工監(jiān)控、監(jiān)測、養(yǎng)護方面，取得了較好的成績，并且在吊橋設(shè)計、施工方面已開展許多研究。本課題(kt)項目負責人顧安邦(n bn)教授主持過多座特大橋梁的靜動力模型試驗，獲國家技術(shù)進步獎一、三等獎各一項，二等獎兩項，省（部）級科技進步獎二等獎以上9項，發(fā)表論文(lnwn)70余篇,教材及專著5部。項目組顧安邦教授、徐君蘭教授均為資深的橋梁

36、專家，多次承擔懸索橋相關(guān)項目。其中，徐君蘭教授曾承參加過虎門大橋的建設(shè)，出版吊橋相關(guān)專著多部，具有豐富的從事懸索橋科研的經(jīng)驗。在兩位重量級橋梁專家的帶領(lǐng)下，必然能高質(zhì)量完成全部項目研究。項目組的杜柏松博士曾經(jīng)在同濟參與了西堠門大橋的動力計算分析，并編制了進行懸索橋動靜力計算分析的軟件系統(tǒng)，界面參見圖7。項目組成員王小松博士長期從事車橋耦合振動研究。項目組中的重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院的項目成員都具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，且為依托工程的設(shè)計者，對設(shè)計思路和科研方向非常明確，能把握項目要點。圖7 懸索橋動靜力分析系統(tǒng)總之，項目組老中青結(jié)合，涵蓋了橋梁、力學、數(shù)學、計算機等學科的科技人才，精誠團結(jié)，富有戰(zhàn)斗

37、力。無論是理論水平、工程經(jīng)驗，還是試驗設(shè)備、試驗研究(ynji)人員，都完全具備承擔“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計(shj)、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”項目(xingm)的能力。重慶交通大學結(jié)構(gòu)實驗室擁有本次試驗的基礎(chǔ)設(shè)備，并且所需設(shè)備目前運行正常，可以隨時為本研究服務(wù)。項目組有過虎門大橋、西堠門大橋等懸索橋的科研經(jīng)驗，有動力、靜力試驗和仿真分析經(jīng)驗，擁重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院這支強大的設(shè)計隊伍。這些基礎(chǔ)條件、前期研究和工作都為本次研究打下了堅實的理論、軟件以及試驗等基礎(chǔ)。承擔單位和主要協(xié)作單位及分工：重慶建工涪南高速公路有限公司主要承擔項目的下列內(nèi)容：（1）主持課題的總體方案設(shè)計、協(xié)調(diào)和組織，制定技術(shù)路

38、線（2）參加專題16的研究（3）參加編寫“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”總報告重慶交通大學主要承擔項目的下列內(nèi)容：（1）主持專題二“錨碇大體積混凝土配制及關(guān)鍵施工技術(shù)研究”（2）主持專題四“基于風-車-橋耦合振動理論的柔性懸索橋行車安全性與舒適性研究”（3）主持(zhch)專題(zhunt)五“吊桿錨固系統(tǒng)力學性能試驗(shyn)研究及安全性能評估”（4）參加編寫“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”總報告鵬方研究院主要承擔項目的下列內(nèi)容：（1）主持專題六“青草背長江大橋鋼箱梁橋面鋪裝關(guān)鍵技術(shù)研究”（2）主持編寫“鋼橋面鋪裝試驗段應(yīng)用研究報告”（3）參加編寫“三峽庫區(qū)大跨

39、度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”總報告重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院主要承擔項目的下列內(nèi)容：（1）主持專題一“錨碇形式及優(yōu)化選型研究”（2）參加編寫“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”總報告重慶橋梁公司主要承擔項目的下列內(nèi)容：（1）主持專題三“加勁梁合理構(gòu)造型式及架設(shè)新工藝研究”（2）參加編寫“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究”總報告7.項目(xingm)進度（按季度明確(mngqu)研究內(nèi)容及階段考核目標）2010.11-2010.12 展開各專題的調(diào)研工作研究，形成調(diào)研研究報告，在依托工程所在地架設(shè)風環(huán)境監(jiān)測設(shè)施，調(diào)試監(jiān)測設(shè)備，開始收集(shuj)數(shù)據(jù)。2011.1-2011.3 對依托工程展開仿真分析，對需要進行試驗的專題進行試驗模型的設(shè)計。2011.4-2011.12 對需要試驗支持的專題進行試驗，并對從理論上對試驗結(jié)果進行預測；對比理論分析結(jié)果和試驗結(jié)果，總結(jié)試驗結(jié)論，為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。2012.1-2012.6 總結(jié)研究成果，對需要補充試驗的專題進行補充試驗。撰寫部分專題的科研論文及試驗報告。2012.7-2012.12 成果整理，完成撰寫各專題報告，并撰寫項目總研究報告，提交審查。8.考核目標、提交的研究成果及形式（1）考核目標、提交的研究成果編制“三峽庫區(qū)大跨度懸索橋設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究