鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目可行性建議書

拱橋是一種以受壓為主的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用抗壓強(qiáng)度高抗拉強(qiáng)度低的圬工材料修建當(dāng)?shù)鼗鶙l件較好時(shí)這種由自重產(chǎn)生的廉價(jià)的對結(jié)構(gòu)的壓力具有很大的經(jīng)濟(jì)性拱橋的適用跨徑范圍較大從幾十米到三四百米甚至更大在山區(qū)深溝峽谷庫區(qū)等地形條件下大跨拱橋能避免高墩或高塔的建造單跨拱橋不需要象連續(xù)梁斜拉橋那樣用邊跨來平衡主跨因此具有很強(qiáng)的競爭力長期以來圬工和鋼筋混凝土拱橋在我國得到廣泛的應(yīng)用尤其在西南山區(qū)的公路建設(shè)中然而圬工和鋼筋混凝土拱橋的自重較大無支架施工困難等限制了其跨徑的發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展勞動(dòng)力價(jià)格的提高和建筑材料供應(yīng)的充分與價(jià)格的相對下降管混凝土拱橋--四川旺蒼東河大橋建成此后這種橋型在我國的公路建設(shè)中得到大量的應(yīng)用與發(fā)展據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已建和在建的鋼管混凝在建跨徑最大的是重慶巫峽長江大橋主跨凈跨46鋼管混凝土將鋼材和混凝土有機(jī)地結(jié)合在一起在受力方面一方面借助內(nèi)填混凝土提高鋼管壁耐側(cè)壓穩(wěn)定性另一方面通過鋼管對混凝土的緊箍力作用提高核心混凝土的承載力因此兩種材料優(yōu)勢互補(bǔ)材料得到充分的利用在施工方面空鋼管架設(shè)吊裝重量輕工廠化程度高又可作為施工支架和內(nèi)填混凝土的模板施工用鋼量省而且工廠化工業(yè)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優(yōu)越性將其應(yīng)用于以受壓為主的拱橋之中是十分合理它對于橋梁結(jié)構(gòu)節(jié)約材料減輕自重提高跨越能力方便施工縮短工期都有著積極的意義后未有此類橋梁建設(shè)的報(bào)道我國鋼管混凝土拱橋近期的迅速發(fā)展已引起了國際橋梁界的注意近些年國外有個(gè)別拱橋應(yīng)用了鋼管混凝土但這些橋只是在拱腳部分應(yīng)用了鋼管混凝土材料在設(shè)計(jì)上將其視為鋼拱橋與我國的鋼管混凝土拱橋相比無論在設(shè)計(jì)理論結(jié)構(gòu)型式還是施工工藝與技術(shù)上均有很大的不同然而由于我國正處于交通基礎(chǔ)設(shè)施與市政工程設(shè)施建設(shè)的高峰鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用發(fā)展迅猛對于鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)受力性能施工工藝和要求等方面還處于探討過程之中仍有許多課題研究有待進(jìn)行更為重要的是我國迄今為止還沒有專門的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工規(guī)范給工程應(yīng)用帶來困難也制約了鋼管混凝土拱橋的健康此外我國的鋼管混凝土拱橋修建雖然時(shí)間不長但已有一些橋梁暴露出使用與養(yǎng)護(hù)上的一些問題如懸吊橋面系的整體性較差吊桿的安全性與養(yǎng)護(hù)鋼管拱肋的防腐等隨著時(shí)間的推移其養(yǎng)護(hù)問題可能更加突出因此鋼管混凝土拱橋使用管理與養(yǎng)護(hù)方面的研究也應(yīng)及早開展鋼管混凝土拱橋最早從我國的西南發(fā)展起來我國西南地處山區(qū)適合于修建拱橋鋼管混凝土拱橋是在我國經(jīng)過廣大橋梁工作者對拱橋輕型化現(xiàn)代化的大量探索之后找到的一種新型拱橋結(jié)構(gòu)由于它適合我國生產(chǎn)力鋼產(chǎn)量不斷提高對施工工期要求短對橋梁審美要求提高的國情在適合條件下具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益因此鋼管混凝土拱橋一經(jīng)出現(xiàn)很快就向全國發(fā)展近年來在西北地區(qū)的交通建設(shè)中鋼管混凝土拱橋也日益顯示出其強(qiáng)大的生命力因此鋼管混凝土拱橋已經(jīng)在也還將繼續(xù)在西部地區(qū)交通建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用對鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)開展研究是非常必要的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)關(guān)健技術(shù)研究主要內(nèi)容包括本項(xiàng)目將在鋼管混凝土拱橋大量應(yīng)用及已進(jìn)行的各種研究成果的基礎(chǔ)上抓住鋼管混凝土拱橋理論與應(yīng)用中關(guān)鍵的技術(shù)問題和在西部地區(qū)應(yīng)用的特點(diǎn)選取典型的工程作為分析對象對鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造型式及受力性能進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究對各種結(jié)構(gòu)體系提出合理的構(gòu)造型式與應(yīng)用范圍提出實(shí)用的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算理論實(shí)用算法及應(yīng)用程序提出鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)指南以指導(dǎo)應(yīng)用對鋼管拱肋制作工藝及質(zhì)量控制鋼管拱肋的架設(shè)技術(shù)及施工控制技術(shù)管內(nèi)混凝土質(zhì)量檢測與控制技術(shù)施工控制技術(shù)等進(jìn)行研究編寫鋼管混凝土拱橋施工指南以指導(dǎo)施工對鋼管混凝土拱橋的使用管理與養(yǎng)護(hù)技術(shù)及健康診斷與監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究新建橋梁從建設(shè)開始就能為將來的使用與養(yǎng)護(hù)考慮對于已建橋梁提出合理的使用管理與養(yǎng)護(hù)改造方案提出鋼管混凝土拱橋健康診斷經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)及安全評定方法編寫鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)手冊以最大限度地發(fā)揮鋼管混凝土拱橋的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合典型工程通過研究形成比較完善的適合西部應(yīng)用的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)成套技術(shù)并為鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范的制定打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)使這種橋型在我國的西部交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮更大更好的作用同時(shí)它對解決我國當(dāng)前鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵問題促進(jìn)鋼管混凝土拱橋的科技進(jìn)步降低工程造價(jià)提高結(jié)構(gòu)安全性具有重要意義將取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是我國西部開發(fā)的重要內(nèi)容之一橋梁是交通基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵內(nèi)容因此在西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中必將修建大量的公路鐵路和市政工程橋梁鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式多樣適用范圍廣經(jīng)濟(jì)跨徑從幾十米到二三百米最大跨徑已達(dá)460米我國西部地區(qū)多處于河流的上流大河水面寬度以二三百米為多兩岸地勢陡峭地質(zhì)條件較好時(shí)可以用有推力的鋼管混凝土拱橋一跨跨越對于其它情況其主跨也可以采用鋼管實(shí)例集一》中的最新統(tǒng)計(jì)不完全統(tǒng)計(jì)已建成的鋼管混凝土拱40建于西部地區(qū)目前西部在建的大型鋼管混凝土拱橋有廣西南寧永和大橋跨徑為338m重慶市巫山縣巫峽長江大橋主跨凈跨徑460m蘭州雁鹽黃河大橋三跨一聯(lián)8712787m湖跨徑最大的鋼管混凝土拱橋因此在西部交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之中鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用有著廣闊的前景本項(xiàng)目的研究對我國西部交通建鋼管混凝土拱橋是一種適合于中國國情的橋梁結(jié)構(gòu)形式國外此類橋梁修建甚少因此其研究工作開展也極少國內(nèi)雖然鋼管混凝土拱橋修建了較多但是以針對具體橋梁的個(gè)案問題的研究為主許多問題還未涉及一些問題雖開展了研究但不深入更缺乏對鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)開展過系統(tǒng)的研究本項(xiàng)目聯(lián)合了國內(nèi)多家在鋼管混凝土拱橋應(yīng)用與研究方面具有相當(dāng)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)科研高等院校等單位進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)有望使我國鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵問題上取得一些重大的突破取得較為系統(tǒng)的研究成果使鋼管混凝土拱橋的技術(shù)躍上一個(gè)新的臺階研究成果將達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先西部開發(fā)是我國實(shí)現(xiàn)地區(qū)平衡發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措開發(fā)西部首先必須解決公路交通等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)問題如前所述鋼管混凝土拱橋是一種適合我國西部地區(qū)應(yīng)用的橋型因此本項(xiàng)目對鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)關(guān)健技術(shù)問題的研究對充分發(fā)揮科技創(chuàng)新在西部交通建設(shè)中的作用對西部交通建設(shè)中充分發(fā)揮投資效益實(shí)現(xiàn)西部地區(qū)交通的跨越式發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)將改善西部地區(qū)的交通狀況促進(jìn)西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速地發(fā)展同時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)本身投資巨大它將直接刺激建設(shè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)其經(jīng)濟(jì)增長大量鋼管混凝土拱橋的修建將帶動(dòng)相關(guān)的冶金建材建筑等行業(yè)的發(fā)展因此本項(xiàng)目的研究對于西部經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將有十分積極的作用鋼管混凝土拱橋在西部地區(qū)以外的我國廣大地區(qū)也都有著大量的應(yīng)用本項(xiàng)目的研究對于我國其它地區(qū)的鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用也有著重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值它對促進(jìn)我國橋梁建設(shè)的技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有相當(dāng)重要的意義21對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀研究水平和發(fā)展趨勢的分析與評價(jià)來國外有個(gè)別拱橋應(yīng)用了鋼管混凝土材料但國外對鋼管混凝土拱橋的研究開展甚少在設(shè)計(jì)上多將其視為鋼拱橋論與施工技術(shù)研究已取得了一定的成果許多大跨徑鋼管混凝土拱橋建設(shè)項(xiàng)目中都列有為保證橋梁順利建成所進(jìn)行的應(yīng)用研究積累了相當(dāng)?shù)膶?shí)測資料和個(gè)案研究成果一些科研院所和高校也開展了鋼管混體施工技術(shù)[9]等方面均已取得階段性的成果此外在管內(nèi)混凝土收縮徐變問題桁式結(jié)點(diǎn)疲勞問題鋼管混凝土拱橋的動(dòng)力性能及抗震抗風(fēng)給出了十一座有代表性的鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)施工科研的較詳細(xì)土拱橋的施工內(nèi)容在標(biāo)準(zhǔn)方面新修訂的《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ-41-2000》[12]增加了鋼管混凝土拱橋的內(nèi)容《公路工程質(zhì)量檢拱橋的內(nèi)容進(jìn)行了修訂此外由重慶交通科學(xué)研究院主編的交通部規(guī)鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式多樣適用范圍廣這些結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)各不相同適應(yīng)條件也不一樣對鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行系統(tǒng)的研究探索各種結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)對各種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化提出適合于西部地區(qū)應(yīng)用的橋型這些工作迄今未見研究報(bào)道鋼管混凝土拱橋中出現(xiàn)了一些新型的結(jié)構(gòu)如下承式剛架系桿拱帶雙懸臂半拱的中承式剛架系桿拱這種采用高強(qiáng)拉索平衡拱的推力的新型結(jié)構(gòu)其各組成結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)造具體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)計(jì)算特點(diǎn)等方面針對具體橋梁的設(shè)計(jì)探索進(jìn)行得較多上升到理論高度的研究很鋼管混凝土拱橋的拱肋截面按管的根數(shù)可分為單管雙管三管四管和六管單管截面用于跨徑不大的鋼管混凝土拱橋?qū)螆A管截面的鋼管混凝土拱橋的研究也取得了可喜的進(jìn)展因此單圓管截面不作為雙管截面以豎啞鈴形為主有個(gè)別為雙管桁式的鋼管混凝土拱橋啞鈴形截面的極限承載力的計(jì)算雖然一些研究人員進(jìn)行了探討但不同研究提出的計(jì)算方法理論各異結(jié)果相差很大且迄今未見有關(guān)試驗(yàn)研究因此這些計(jì)算方法孰優(yōu)孰劣無從判斷此外啞鈴形截面在灌注腹的施工措施以及從結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的改進(jìn)是本次研究的一個(gè)重要內(nèi)容桁式拱肋能夠采用較小的鋼管直徑取得較大的縱橫向抗彎剛度鋼管混凝土拱橋桁肋是一個(gè)比較合適的截面形式桁式截面中三管和六管截面應(yīng)用較少四管截面應(yīng)用最多四管截面還可以根據(jù)橫向兩根鋼管之間的聯(lián)系方式分為橫啞鈴形全桁式以及組合式桁式拱肋是由鋼管混凝土弦桿與腹桿平聯(lián)一般為空鋼管焊接而成的桁式結(jié)構(gòu)管接跨徑較大的鋼管混凝土拱橋因此桁式截面是本項(xiàng)研究的重點(diǎn)我國長期以來受經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)條件的限制鋼橋修建相對較少尤其在公路橋梁中在鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)中鋼管作為鋼結(jié)構(gòu)的一種有許多結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的問題值得研究比如拱肋管接頭橫撐的構(gòu)造吊裝接頭合攏接頭等目前這方面研究開展得也不多特別值得指出的是大跨度鋼管混凝土拱采用的桁肋是一種管結(jié)構(gòu)這種管結(jié)構(gòu)過去在我國的橋梁中幾乎沒有什么應(yīng)用因此對于管結(jié)構(gòu)的合理的結(jié)點(diǎn)形式抗我國過去修建的拱橋多為上承式拱橋而鋼管混凝土拱橋中中下承形式應(yīng)用較多這些中下承拱橋中下承部分橋面系的構(gòu)造形式吊桿構(gòu)造與拱肋的關(guān)系伸縮縫的設(shè)置等問題已進(jìn)行了一些可貴的探索但也還缺乏深入系統(tǒng)的研究已有一些橋梁在橋面系的使用中暴露出一些問題如橋面系振動(dòng)較大吊桿生銹與更換困難下承部分橋面板小支我國的鋼管混凝土拱橋的橋面系結(jié)構(gòu)除少數(shù)的拱梁組合橋的橋面系以縱梁為主外絕大多數(shù)沿襲了上承式鋼筋混凝土拱橋的梁式拱上建筑的構(gòu)造形式它以橫梁為主結(jié)構(gòu)將橫梁設(shè)置于立柱上或吊桿下然后縱向鋪設(shè)橋面板梁這種橋面系不參與總體受力屬于局部受力傳力結(jié)構(gòu)在中下承式拱橋中由于橫梁之間縱向聯(lián)系很弱因此其整體性較差剛度也較小橋面振動(dòng)較為厲害此外這種缺乏整體性的下承橋面系一旦吊桿破斷將造成嚴(yán)重的后果因此如何從結(jié)構(gòu)與構(gòu)造方面提高鋼管混凝土拱橋橋面系的整體性與剛度是鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)體系中研究中應(yīng)該引起重視的一個(gè)問題另一方面鋼管混凝土拱橋由于拱肋截面的輕型化使得橋面系在恒載中所占的比例上升橋面系的輕型化問題就顯得十分突出鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是鋼管混凝土拱橋中常用的橋面結(jié)構(gòu)形式怎樣根據(jù)具體橋梁的橋?qū)挊蛄航Y(jié)構(gòu)形式施工方法選擇合適的橫梁結(jié)構(gòu)是橋面系結(jié)構(gòu)中要研究的另一個(gè)問題此外中下承式拱橋面系與拱肋相接處的構(gòu)造在我國的鋼管混凝土拱橋中吊桿和系桿均采用高強(qiáng)鋼絲或鋼鉸線目前已發(fā)現(xiàn)一些橋梁的吊桿與系桿出現(xiàn)生銹的現(xiàn)象甚至銹斷這個(gè)問題已引起了橋梁工程界的高度重視如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上開發(fā)出更適合于鋼管混凝土拱橋應(yīng)用的吊桿與系桿及錨固構(gòu)造與產(chǎn)品也需要進(jìn)盡管我國在鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用與研究方面取得了一些成果但由于交通部目前還沒有鋼管混凝土拱橋相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)與計(jì)算多沿用鋼筋混凝土拱橋的規(guī)范同時(shí)參考鐵路鋼橋和建筑行業(yè)的有關(guān)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)程因此在設(shè)計(jì)與計(jì)算中缺乏科學(xué)的理論體系存在著一定的盲目性導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果有些偏于不安全有些則鋼管混凝土單圓管構(gòu)件已進(jìn)行了大量的研究然而這些研究主要以房屋建筑中的柱子為研究對象針對鋼管混凝土拱橋的構(gòu)件研究還不多由于鋼管混凝土拱橋施工時(shí)首先架設(shè)鋼管拱肋灌注管內(nèi)混凝土后再上后期的恒載因此鋼管的初應(yīng)力問題比房建中的柱子要嚴(yán)重得多鋼管的受力初應(yīng)力對結(jié)構(gòu)受力的影響是一個(gè)有等研究的問題還有鋼管與管內(nèi)混凝土的聯(lián)合作用問題實(shí)際結(jié)構(gòu)中混凝土的脫空程度及對受力的影響現(xiàn)在研究得也不多管混凝土視為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在考慮了施工初應(yīng)力和收縮徐變應(yīng)力后拱腳處的鋼管應(yīng)力往往成為控制設(shè)計(jì)的因素不僅沒有發(fā)揮鋼管與混凝土的組合作用而且其組合效率連鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都不如因?yàn)殇摻罨炷敛捎玫氖菢O限狀態(tài)法驗(yàn)算極限承載力即使有些設(shè)計(jì)者和研究者采用極限承載力進(jìn)行驗(yàn)算但對于我國現(xiàn)有的三本有關(guān)鋼管混凝同在許多方面的計(jì)算方法也不相同計(jì)算結(jié)果也有一定偏差在采用極限承載力進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)應(yīng)如何考慮初應(yīng)力的影響混凝土收縮徐變的影單圓管僅用于跨徑不大的拱橋之中大量的鋼管混凝土拱橋采用的是啞鈴形和桁式拱肋然而鋼管混凝土啞鈴形和桁式拱肋構(gòu)件的試驗(yàn)研究迄今未見文獻(xiàn)報(bào)道其極限承載力計(jì)算方法是鋼管混凝土拱橋強(qiáng)度驗(yàn)算的基礎(chǔ)因此十分有必要開展這方面的研究鋼管混凝土拱肋是由鋼管和管內(nèi)混凝土組成設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)剛度如何取值對計(jì)算結(jié)果有相當(dāng)?shù)挠绊懸话愣詣偠热≈荡蟪o定拱的計(jì)算內(nèi)力也大因此從內(nèi)力方面來說剛度取值大是偏于安全的而在穩(wěn)定計(jì)算和撓度計(jì)算時(shí)剛度取值大則穩(wěn)定系數(shù)大撓度值小因此在計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和撓度時(shí)剛度取值大則計(jì)算結(jié)果是偏于不安全的另外拱肋的剛度主要有抗壓剛度與抗彎剛度二者對上述計(jì)算的影響也是不同開展得很少設(shè)計(jì)時(shí)多數(shù)是簡單的將鋼管與混凝土剛度進(jìn)行迭加從已進(jìn)行的初步分析看它對于內(nèi)力計(jì)算是偏于安全的然而對于穩(wěn)定和撓度計(jì)算則是偏于不安全的而穩(wěn)定和撓度往往會(huì)成為大跨度鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)的主要控制因素目前已有一些橋梁的觀測發(fā)現(xiàn)鋼管混凝土拱橋的實(shí)際撓度超過設(shè)計(jì)計(jì)算值鋼管混凝土拱橋一般為超靜定結(jié)構(gòu)溫度變化會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力鋼管混凝土拱肋因其材料截面構(gòu)成和施工方法等與其它拱橋不同如何確定溫度變化值已開展了初步的研究[6]但還未到實(shí)用階段除線性溫差內(nèi)力外鋼管混凝土還存在著非線性溫差它所產(chǎn)生的自應(yīng)力對結(jié)構(gòu)受力性能的影響也有特進(jìn)一步的研究的問題目前這方面的基礎(chǔ)理論與試驗(yàn)研究還不是很多在實(shí)際工程中而且目前對管內(nèi)混凝土收縮徐變的研究的重點(diǎn)在于應(yīng)力方面尤其是采用容許應(yīng)力法時(shí)鋼管的應(yīng)力在考慮徐變后的增加導(dǎo)致許多設(shè)計(jì)中鋼管應(yīng)力成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素然而正如前面所述的容許應(yīng)力法存在著偏保守的傾向而另一方面徐變引起結(jié)構(gòu)剛度的下降對結(jié)構(gòu)變形控制和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制的影響沒有引起工程界和研究人員的足夠重視在動(dòng)力性能方面鋼管混凝土拱肋本身由于具有較好的彈塑性性能剛度較傳統(tǒng)的圬工拱橋和鋼筋混凝土拱橋小許多因此現(xiàn)有的一些計(jì)算表明鋼管混凝土拱橋的地震作用力一般要小于活載作用力由于考慮將鋼管混凝土拱橋抗震理論作為重點(diǎn)進(jìn)行研究而考慮在第一專題《鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)體系研究》中加以考慮在鋼管混凝土拱橋的施工和施工控制方面同樣既取得了可喜的在鋼管拱的纜索吊裝轉(zhuǎn)體施工應(yīng)用研究方面已取得重大的突破如纜索吊裝中的千斤頂斜拉扣掛懸拼技術(shù)將修建斜拉橋懸索橋的施工技術(shù)應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋的施工之中如大噸位水平轉(zhuǎn)體的成套技術(shù)豎向轉(zhuǎn)體的液壓同步控制技術(shù)等[7]-[9]然而這些技術(shù)往往設(shè)備投資大技術(shù)要求高施工工序復(fù)雜因此鋼管拱的架設(shè)技術(shù)還有許多有待進(jìn)一步完善與改進(jìn)的地方如纜索吊裝施工中如何優(yōu)化和減少扣索等通過研究使鋼管拱肋的架設(shè)施工能簡化施工工序降低設(shè)備投資有近年來大跨度鋼管混凝土拱橋在施工過程中都進(jìn)行了施工監(jiān)測監(jiān)控對保證施工的安全和質(zhì)量起到了積極的作用但由于施工監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)主要從斜拉橋施工引入因此在針對鋼管混凝土拱橋特點(diǎn)開展施工監(jiān)測監(jiān)控方面的研究才剛剛開始鋼管混凝土拱肋由鋼管與管內(nèi)混凝土組合而成在管內(nèi)混凝土的材料性能灌注工藝等方面也進(jìn)行了相當(dāng)多的技術(shù)研究但對于如何保證鋼管與混凝土的緊密結(jié)合減小鋼管與混凝土的脫空高效科學(xué)的檢測方法與手段應(yīng)用高性能混凝土等方面的研究開展得還不夠凝土拱橋施工時(shí)都編制了針對具體橋梁的施工技術(shù)規(guī)定但對于施工容許誤差的規(guī)定研究較少因此所規(guī)定的容許誤差存在著不科學(xué)不合理的內(nèi)容有些指標(biāo)可能過嚴(yán)施工不易達(dá)到而且對結(jié)構(gòu)受力與使用性能影響不大增加了施工難度和費(fèi)用而有些則可能太松對結(jié)構(gòu)的使用鋼管混凝土拱橋的出現(xiàn)才十余年的時(shí)間但在使用與養(yǎng)護(hù)方面已出現(xiàn)了一些問題如廣東佛陳大橋的系桿出現(xiàn)了銹斷至使該橋在運(yùn)營5是不可更換的系桿因此給系桿的更換帶來極大的困難系桿更換工程造價(jià)高中斷交通時(shí)間長給投資者收費(fèi)橋梁和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)帶來很大的重慶宜賓的小南門橋中承式鋼筋混凝土拱的吊桿拉斷事故對大管混凝土拱橋的吊桿的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)了生銹的現(xiàn)象等鋼管混凝土拱橋早期設(shè)計(jì)的吊桿在防腐方面的考慮不足且多為不可更換的吊桿這樣給吊桿的養(yǎng)護(hù)與更換帶來了相當(dāng)?shù)睦щy隨著時(shí)間的推移這種問題會(huì)斷技術(shù)研究混凝土組合橋面系如連霍國道主干線徐州京杭運(yùn)河大橋湖南益陽市茅草街大橋等其鋼梁也存在著防腐的問題今后已建成鋼管混凝土拱橋的防腐問題將會(huì)不斷地提到橋梁使用與管理部門面前橋梁使用狀態(tài)的健康診斷與長期監(jiān)測是當(dāng)前橋梁工程研究的一個(gè)熱點(diǎn)已引起國內(nèi)外橋梁使用與管理部門的高度重視我國在這方面的研究與應(yīng)用正處于起步階段目前在一些投資大重要性突出的橋梁中已經(jīng)開始了這項(xiàng)應(yīng)用如何針對我國西部的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)探索出經(jīng)濟(jì)實(shí)用方便有效的鋼管混凝土拱橋使用狀態(tài)的健康診斷與長期監(jiān)測是一個(gè)岌待研究的課題總之鋼管混凝土拱橋僅出現(xiàn)十余年的時(shí)間現(xiàn)已暴露出一些養(yǎng)護(hù)方面的問題隨著時(shí)間的推移養(yǎng)護(hù)問題會(huì)越來越突出目前在這一方面還缺乏經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)準(zhǔn)備對鋼管混凝土拱橋的健康診斷與長期監(jiān)測監(jiān)控更是一個(gè)全新的課題因此認(rèn)真研究鋼管混凝土拱橋的養(yǎng)護(hù)問題為今后已建鋼管混凝土拱橋的養(yǎng)護(hù)和新建鋼管混凝土拱橋在設(shè)計(jì)時(shí)采取有效措施方便養(yǎng)護(hù)減少養(yǎng)護(hù)工作量是非常必要的鋼管混凝土拱橋要在西部開發(fā)中發(fā)揮其優(yōu)勢必須在養(yǎng)護(hù)問題上取得突破性的進(jìn)展湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院是本項(xiàng)目的申報(bào)單位和主持單位湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院是國內(nèi)較早開展鋼管混凝土拱橋應(yīng)用研究南縣湘江大橋3×90m中承式鋼管混凝土拱橋益陽市資江三橋102m+114m＋102m中承式鋼管混凝土拱橋長沙市黑石鋪湘江大橋153m+管混凝土系桿拱橋等多座鋼管混凝土拱橋具有豐富的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與科研實(shí)力目前正主持湖南省交通廳大跨度鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工成套技術(shù)研究科研項(xiàng)目該項(xiàng)目以益陽市茅草街大橋?yàn)橐姥芯績?nèi)容包括主拱施工過程模擬施工過程的主拱受力及穩(wěn)定性研究內(nèi)容包括鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力特性成橋狀態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試正常使用極限狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變測試鋼管混凝土結(jié)構(gòu)超載特性研究研究內(nèi)容包括混凝土配合比優(yōu)化的試驗(yàn)研究泌水試驗(yàn)水化熱膨脹率試驗(yàn)等混凝土收縮變形特性鋼管混凝土的足尺模型試驗(yàn)性混凝土配合比的優(yōu)化足尺模型的溫度場及變形的初步結(jié)果研究內(nèi)容包括施工及成橋階段靜動(dòng)力分析施工及成橋階段穩(wěn)定部構(gòu)件強(qiáng)度及穩(wěn)定計(jì)算施工預(yù)拱度計(jì)算成橋自振特性計(jì)算施工及成橋階段第一類穩(wěn)定計(jì)算成橋階段第二類穩(wěn)定計(jì)算兩個(gè)概率水平的反研究內(nèi)容包括橋位處基本風(fēng)速和大橋設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)分析拱肋及橋面系節(jié)段模型靜力三分力系數(shù)測定和靜風(fēng)荷載計(jì)算拱肋及橋面系節(jié)段模型測振風(fēng)洞試驗(yàn)和等效風(fēng)振荷載組合研究大橋施工階段及成橋狀態(tài)的動(dòng)力特性計(jì)算分析施工及成橋狀態(tài)氣彈模型風(fēng)洞試交通部公路科學(xué)研究所是本項(xiàng)目的主要參加單位之一交通部公路科學(xué)研究所是國內(nèi)較早開展鋼管混凝土拱橋應(yīng)用研究的單位之一跨下承式鋼管混凝土拱橋海南省海口市瓊州大橋設(shè)計(jì)88m9拱橋承擔(dān)了廣州丫髻沙大橋等鋼管混凝土拱橋的靜動(dòng)載測試工作具有豐富的鋼管混凝土拱橋工程實(shí)踐與科研經(jīng)驗(yàn)與實(shí)力福州大學(xué)為本項(xiàng)目的主要參加單位之一福州大學(xué)對鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用進(jìn)行了一系列的研究在鋼管混凝土單圓管極限承載力雙重非線性有限元分析溫度問題施工受力分析等方面均取得了可喜的與研究》等課題獲省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)目前承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金承擔(dān)了福建省內(nèi)十余座鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)監(jiān)理試驗(yàn)研究等任務(wù)參加了廣州丫髻沙大橋深圳北站大橋以上工程已建成浙江錢江四橋湖南茅草街大橋鄭州黃河公路二橋等大型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的專驗(yàn)近年來福州大學(xué)積極參予西部地區(qū)鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用與研究參加了蘭州雁鹽黃河大橋西寧北川河橋的設(shè)計(jì)咨詢工作承擔(dān)了西福州大學(xué)結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室為省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有美國MTS公司生試驗(yàn)機(jī)激光全息干涉儀等主要設(shè)備部分設(shè)備處于國內(nèi)一流水平可承擔(dān)各類土建結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)軡M足本項(xiàng)目的試驗(yàn)要求福州大學(xué)已進(jìn)行了大量鋼管混凝土拱橋與鋼管混凝土構(gòu)件的試驗(yàn)積累了豐富的試驗(yàn)研究本項(xiàng)目四個(gè)研究專題涉及設(shè)計(jì)施工施工控制及養(yǎng)護(hù)等方面下面2鋼管混凝土拱橋的材料非線性模型與雙重非線性有限元分析程序1過程中的養(yǎng)護(hù)與管理將正在迅速發(fā)展的橋梁健康診斷與使用過程的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋之中并強(qiáng)調(diào)新技術(shù)的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性方面的研究與開發(fā)研究成果將用以指導(dǎo)今后的設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)根據(jù)鋼管混凝土拱橋目前存在的問題本項(xiàng)目擬訂四個(gè)專題進(jìn)行專題一鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)體系的研究下設(shè)三個(gè)子題分別為研究內(nèi)容主要包括鋼管混凝土拱橋上承式中承式和下承式有推力和無推力結(jié)構(gòu)體系的靜力與動(dòng)力受力特點(diǎn)合理的結(jié)構(gòu)型式與總體布置技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等重點(diǎn)研究各種結(jié)構(gòu)形式之間各種結(jié)構(gòu)型式與鋼筋混凝土拱橋的不同之處以及剛架系桿拱的受力特點(diǎn)與合理的結(jié)構(gòu)鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式豐富多樣以車承形式劃分有上承式中承式和下承式三種形式的適用條件對拱腳水平推力的處理也均不相同上承式拱橋構(gòu)造簡單橫向聯(lián)系容易布置橋面系支承于立柱上整體性橫向穩(wěn)定性和抗震性均較好上承式拱一般是有推力拱它對地基的要求較高下承式拱橋一般帶拉桿系桿拱它又可分為有支座的拱梁組合結(jié)構(gòu)和無支座的剛架系桿拱拱梁組合結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于中小跨徑之中主要原因是跨徑增大以后它的施工架設(shè)較為困難與拱梁組合橋不同剛架系桿拱中拱肋與橋墩固結(jié)不設(shè)支座采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為拉桿來平衡拱的推力拉桿獨(dú)立于橋面系之外不參與橋面系受力而橋面系為局部受力構(gòu)件剛架系桿拱為超靜定結(jié)構(gòu)橋梁上部下部以及基礎(chǔ)甚至地基連成一體結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)較多受力復(fù)雜由于系桿抗拉剛度較小拱的水平推力的增量主要由橋墩和拱肋自身承受因而考慮系桿變形后它是有推力的結(jié)構(gòu)中承式也有采用剛架系桿拱的主要是帶懸臂的三跨式又稱飛鳥式或飛燕式也有稱自平衡或自錨式的中承式拱還有相當(dāng)部分是有推力的結(jié)構(gòu)它對地形地質(zhì)條件的要求同上承不同的車承形式與有無推力的不同結(jié)構(gòu)體系之間的靜力受力特點(diǎn)與抗震性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用范圍由于拱肋采用了鋼管混凝土后與鋼筋混凝土拱產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)與受力及適用范圍方面的變化都是本研究的內(nèi)容由于中下承式剛架系桿拱是在鋼管混凝土拱橋中特有的橋型因此這類橋型的研究它是本研究的重點(diǎn)通過研究對鋼管混凝土拱橋在總體設(shè)計(jì)方面的結(jié)構(gòu)選型方案比選經(jīng)濟(jì)評價(jià)與初步設(shè)計(jì)方面為設(shè)計(jì)人員提出指導(dǎo)意見少走彎路鋼管混凝土拱肋由鋼管與管內(nèi)混凝土組成含鋼量少則鋼管對混凝土的套箍作用不明顯含鋼量大則鋼管加工困難造價(jià)也高因此通過對依托工程與其它橋梁的拱肋含鋼量對結(jié)構(gòu)受力施工和養(yǎng)護(hù)方面影響的研究提出合理的含鋼率范圍將對今后此類橋梁的修建有重要的鋼管混凝土拱肋的截面形式主要有單圓管啞鈴形和桁式各種截面形式在受力性能構(gòu)造施工和使用方面均有不同在跨徑適用方面也不同單管截面加工簡單但抗彎效率低主要用于跨徑不大的橋梁和人行橋中且已進(jìn)行了較多的研究因此本次研究不將其作為重點(diǎn)啞鈴形截面較之單圓管截面截面抗彎剛度較大但腹腔內(nèi)的混凝土受鋼板橫向套箍作用機(jī)理復(fù)雜缺乏研究腹板與圓管相接的交角較小加工較為用容易外鼓所以需有拉桿對拉或采用其它措施這使得構(gòu)造較為復(fù)雜桁式拱肋能夠采用較小的鋼管直徑取得較大的縱橫向抗彎剛度且桿件以受軸向力為主能夠充分發(fā)揮材料的特性被廣泛應(yīng)用于大跨度鋼管混凝土拱橋之中但鋼管混凝土桁肋是一種管結(jié)構(gòu)這種管結(jié)構(gòu)過去在我國的橋梁中幾乎沒有什么應(yīng)用因此對于管結(jié)構(gòu)的合理的結(jié)點(diǎn)形式抗疲勞性能等等都有待我們的研究鋼管混凝土拱橋的主拱圈一般為拱式為保證其橫向穩(wěn)定性通常通過橫撐使拱肋形成組拼拱研究表明橫撐的布置與結(jié)構(gòu)形式對拱的橫向穩(wěn)定影響很大另一方面拱在地震波作用下橫向動(dòng)力失穩(wěn)是其最有可能的破壞形式而加強(qiáng)橫撐在提高組拼拱橫向彈性一類穩(wěn)定的同時(shí)也加大了拱在橫向地震波的作用力對于拱的抗震產(chǎn)生不利的影響因此如何合理布置橫撐使得拱的靜力穩(wěn)定與動(dòng)力穩(wěn)定效果最佳也是和極限承載力開展試驗(yàn)與理論研究給出啞鈴形和桁式短柱極限承載力的實(shí)用算法探討啞鈴形截面的合理構(gòu)造形式在國內(nèi)外管結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)研究主要是海上石油平臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上針對鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)對桁式拱肋的管結(jié)點(diǎn)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)和理論分析在此基礎(chǔ)上提出合理的管結(jié)點(diǎn)及其合理的構(gòu)造形式對形成拱肋的吊裝接頭合攏接頭進(jìn)行合理構(gòu)造形式的研究對鋼管混凝土拱肋的橫撐結(jié)構(gòu)合理的布置與構(gòu)鋼管混凝土拱橋由于拱肋截面的輕型化使得橋面系在恒載中所占的比例上升材料用量占全橋的比例也在上升橋面系的選型與合理構(gòu)造形式比傳統(tǒng)拱橋顯得更為突出鋼管混凝土拱橋中常用的橋面系結(jié)構(gòu)按材料可分為鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)這幾種型式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用范圍與經(jīng)濟(jì)性是本研究的一個(gè)內(nèi)容上采用以橫梁為主的結(jié)構(gòu)型式這種結(jié)構(gòu)橋面系的整體性較差整體剛度較小車輛荷載作用下橋面系振感明顯遭遇吊桿破斷時(shí)常造成落梁和嚴(yán)重的事故國外鋼拱橋的橋面系較多地采用了以縱梁為主或縱梁具有很大作用的橋面系然而這種結(jié)構(gòu)形式在以混凝土結(jié)構(gòu)為主的橋面系中的應(yīng)用較為困難如何在鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋面系結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)其整體剛度與整體性對于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)以橫梁為主的結(jié)構(gòu)與格構(gòu)式橋面系的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍等也是本研究要考慮的內(nèi)容此外中下承式拱橋中橋面系與拱肋相交處的構(gòu)造橫向限位伸縮縫的布置尤其是多跨鋼管混凝土拱橋橋面系與立柱及吊桿的聯(lián)結(jié)方式吊桿的錨固構(gòu)造等等也是值得探討的問題與構(gòu)造形式研究鋼混凝土迭合梁與鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)性研究以橫梁為主的橋面系以縱梁為主的橋面系和格構(gòu)梁橋面系的合理結(jié)構(gòu)形式各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍研究橋面系與拱肋相交處橋面系傳力構(gòu)造立柱與吊桿伸縮縫的設(shè)置等問題專題二鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法的研究下設(shè)三研究內(nèi)容主要包括鋼管混凝土構(gòu)件的試驗(yàn)研究與極限承載力實(shí)用算法研究鋼管混凝土拱橋面內(nèi)與面外強(qiáng)度與穩(wěn)定極限承載力研究幾何非線性與材料非線性影響鋼管初應(yīng)力對極限承載力影響的研究鋼管混凝土單圓管構(gòu)件已進(jìn)行了大量的研究然而啞鈴形構(gòu)件的受力迄今未進(jìn)行過試驗(yàn)研究對桁式拱肋的構(gòu)件研究在國內(nèi)也未展開本研究首先需要進(jìn)行鋼管混凝土啞鈴形構(gòu)件和桁式構(gòu)件的極限承載力試驗(yàn)研究給出鋼管混凝土啞鈴形構(gòu)件和桁式構(gòu)件的極限承載力的實(shí)用計(jì)算公式為鋼管混凝土拱肋的截面強(qiáng)度驗(yàn)算提供理論依據(jù)在對鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行研究時(shí)將注意到鋼管混凝土拱橋的受力特點(diǎn)如鋼管的初應(yīng)力問題管內(nèi)混凝土在收縮作用下以及由于施工質(zhì)量影響造成的脫空問題對構(gòu)件極限承載力的影響鋼管混凝土拱的拱肋主結(jié)構(gòu)由于強(qiáng)度較高因此在極限承載力研究時(shí)必須考慮材料非線性與幾何非線性問題而目前在設(shè)計(jì)計(jì)算中一般強(qiáng)度驗(yàn)算方面采用了應(yīng)力疊加法計(jì)算荷載效應(yīng)用容許應(yīng)力法進(jìn)行結(jié)構(gòu)效應(yīng)驗(yàn)算而穩(wěn)定計(jì)算時(shí)則考慮彈性一類穩(wěn)定因此在強(qiáng)度計(jì)算方面沒有考慮材料的塑性性能偏于保守而在穩(wěn)定驗(yàn)算方面沒有考慮材料非線性的影響通過取較大的穩(wěn)定系數(shù)來保證其安全缺乏科學(xué)的依我國在鋼管混凝土單圓管拱的受力全過程試驗(yàn)研究與雙重非線性有限元計(jì)算方法研究方面已取得了一定的成果研究表明鋼管混凝土拱橋的極限承載力受材料與幾何雙重非線性的影響其中材料非線性影響更大從結(jié)構(gòu)力學(xué)可知當(dāng)雙重非線性中不考慮幾何非線性問題時(shí)而僅考慮材料非線性時(shí)它就轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度問題另一方面彈性一類穩(wěn)定計(jì)算是基于結(jié)構(gòu)理想的假設(shè)因此它是實(shí)際結(jié)構(gòu)二類穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的上限因此如果考慮了雙重非線性問題則所得結(jié)構(gòu)的極限承載力一般來說均小于對應(yīng)極限強(qiáng)度的荷載和對應(yīng)于彈性一類穩(wěn)定的荷載換言之考慮了雙重非線性問題后就同時(shí)考慮了強(qiáng)度與穩(wěn)定問題然而目前對鋼管混凝土拱橋考慮雙重非線性的極限承載力的研究尚不系統(tǒng)與深入對于啞鈴形拱肋桁式拱肋等極限承載力的研究進(jìn)行的還很少試驗(yàn)研究尚未開展因此在鋼管混凝土拱橋極限承載力研究方面距形成較為成熟的設(shè)計(jì)理論還有相當(dāng)?shù)牟罹啾狙芯繉⒃谝延袖摴芑炷羻螆A管拱橋的極限承載力的研究基礎(chǔ)上結(jié)合啞鈴形構(gòu)件和桁式構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算研究探討鋼管混凝土拱橋的雙重非線性分析方法和極限承載力計(jì)算方法為今后鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算中采用極限狀態(tài)法計(jì)算理論打下基礎(chǔ)同時(shí)通過雙重非線性分析了解幾何非線性與材料非線性在不同結(jié)構(gòu)中的影響程度并在大量有限元分析的基礎(chǔ)上給出實(shí)用的極限承載力的計(jì)算方法以供設(shè)計(jì)應(yīng)用值得指出的是鋼管混凝土拱橋?qū)儆谧约茉O(shè)體系鋼管拱肋先安裝然后灌注管內(nèi)混凝土在混凝土形成強(qiáng)度之前的結(jié)構(gòu)自重均由鋼管承擔(dān)因此在鋼管內(nèi)形成了相當(dāng)大的初應(yīng)力除了在構(gòu)件研究中注意鋼管初應(yīng)力問題外還將研究鋼管內(nèi)的初應(yīng)力對拱肋結(jié)構(gòu)的局部受力整體研究內(nèi)容主要包括鋼管混凝土拱橋剛度計(jì)算取值的研究應(yīng)力及鋼管混凝土拱肋是由鋼--混凝土組合材料構(gòu)成設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)剛度如何取值對計(jì)算結(jié)果有相當(dāng)?shù)挠绊戜摴芑炷凉皹蛞话銥槌o定結(jié)構(gòu)剛度取值會(huì)影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力剛度越大計(jì)算內(nèi)力也越大因此從內(nèi)力方面來說剛度取值大是偏于安全的除內(nèi)力計(jì)算外拱的穩(wěn)定與撓度計(jì)算也與拱肋剛度取值有很大的影響剛度取值大則穩(wěn)定系數(shù)大撓度值小因此在計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和撓度時(shí)剛度取值大則計(jì)算結(jié)果是偏于不安全的還有拱肋的剛度包含抗壓剛度與抗彎剛度二者對不同問題的影響也是不同的本研究以現(xiàn)有鋼管混凝土構(gòu)件和本研究中將進(jìn)行的構(gòu)件試驗(yàn)為基礎(chǔ)收集已建成橋梁的實(shí)測資料利用本研究開發(fā)的雙重非線性有限元程序?qū)υO(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)合理的剛度取值開展研究剛度取值受到管內(nèi)混凝土收縮徐變方面的影響問題將在下一個(gè)二級子課題中鋼管混凝土拱橋使用極限狀態(tài)問題是本子課題中要研究的另一法所以對使用階段的容許應(yīng)力問題沒有開展研究本研究則考慮鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)計(jì)算采用極限狀態(tài)法因此使用狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力限制變形計(jì)算與驗(yàn)算是結(jié)構(gòu)使用極限狀態(tài)中的重要內(nèi)容之一鋼管混凝土拱橋的變形計(jì)算的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)的剛度取值短期荷載作用下的剛度取值問題前已述及長期荷載作用下的剛度取值問題將在下一子課拱橋的變形控制條件是按規(guī)定的汽車荷載不計(jì)沖擊力計(jì)算的拱橋上部結(jié)構(gòu)在一個(gè)橋跨范圍內(nèi)的計(jì)算撓度最大絕對值之和不大于L1000算一般按鋼筋混凝土拱橋要求的L800進(jìn)行驗(yàn)算鋼承載能力較大特別是大跨度的橋變形控制條件是否應(yīng)比鋼筋混凝土剛架系桿拱橋墩頂水平位移的控制要求也未見研究報(bào)道這些都是本研究內(nèi)容主要包括鋼管混凝土拱橋溫度荷載與效應(yīng)的研究收縮對于超靜定的鋼管混凝土拱橋除了恒載和車輛人群等活載之外溫度變化混凝土收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)變形和支座的位移也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力鋼管混凝土拱肋因其材料截面構(gòu)成和施工方法等與其它拱橋不橋溫度問題進(jìn)行了初步的研究但由于受地域和橋例研究數(shù)量的限制溫度荷載和溫度效應(yīng)實(shí)用算法的研究還有待深入因此對鋼管混凝土拱橋的溫度荷載與溫度效應(yīng)的研究除在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化外主要針對西部地區(qū)的氣候特點(diǎn)通過選取典型橋例的分析提出適合于西部地區(qū)的溫度荷載取值的建議對西部地區(qū)鋼管混凝土拱橋的鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土的徐變問題研究難度較大迄今為止的研究也十分有限萬縣長江大橋主要是對外包混凝土的徐變問題進(jìn)行了模型試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果表明受徐變的影響鋼管骨架的應(yīng)力增加而外包混凝土的應(yīng)變增加應(yīng)力下降正在開展的湖南茅草街大橋的鋼管混凝土桁肋節(jié)段模型試驗(yàn)也表明長期荷載作用下管內(nèi)混凝土的徐變將使鋼管應(yīng)力增加而混凝土的應(yīng)力下降管內(nèi)混凝土徐變的這種特性加劇了目前采用容許應(yīng)力法驗(yàn)算中鋼管應(yīng)力控制設(shè)計(jì)的問題于鋼管中沒有水分的流失其徐變特性應(yīng)不同于普通干燥的混凝土徐變早期發(fā)展量要小于普通混凝土但持續(xù)發(fā)展時(shí)間可能較長目前設(shè)計(jì)中往往采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的徐變計(jì)算方法顯然存在著不合與徐變密切相關(guān)的混凝土收縮也缺乏深入的研究管內(nèi)混凝土的收縮與普通鋼筋混凝土中的混凝土收縮行為也有一定的差異已進(jìn)行的少量的試驗(yàn)研究認(rèn)為在鋼管混凝土構(gòu)件中管內(nèi)混凝土的收縮量大約僅為通常情況下的一半對于極限承載能力來說混凝土的收縮影響不大然而收縮如同溫度變化一樣會(huì)在超靜定拱中產(chǎn)生附加內(nèi)力因此管內(nèi)混凝土沿軸線方向的收縮量多大需進(jìn)一步的研究在于對其收縮徐變特性的了解程度因此本研究將通過對鋼管混凝土構(gòu)件的收縮徐變特性進(jìn)行試驗(yàn)與理論研究以期在這方面有所突破與此同時(shí)本研究以極限承載力計(jì)算理論為基礎(chǔ)因此在收縮徐變問題研究中將改變過去采用容許應(yīng)力法理論時(shí)只注重徐變引起的應(yīng)力重分布問題而不注視徐變對結(jié)構(gòu)剛度的影響進(jìn)而導(dǎo)致對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力與變形影響的趨勢將更多的注意集中到收縮徐變對結(jié)構(gòu)剛度影專題三鋼管混凝土拱橋施工及施工控制技術(shù)的研究下設(shè)四個(gè)子鋼管拱肋在鋼管混凝土拱橋施工與成橋后的受力中起著極其重要的作用鋼管拱肋加工的質(zhì)量直接影響到鋼管混凝土拱橋的質(zhì)量然而由于我國過去鋼橋修建較少目前的施工企業(yè)主要以土建為主的企業(yè)因此目前在鋼管混凝土拱橋施工中一般鋼管拱肋加工要求請專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠家加工尤其是具有較高焊接技術(shù)的壓力容器廠化學(xué)容器廠以及船廠等因此對于鋼管拱肋加工技術(shù)方面的研究突出從橋梁結(jié)構(gòu)受力與使用性能方面出發(fā)對它的技術(shù)指標(biāo)的要求方面而對于加工工藝方面由于牽涉到許多更為專業(yè)的金屬加工技術(shù)土建人員研究起來難度較大而且這些技術(shù)也在不斷地發(fā)展之中管火工彎制過程對弦管橢圓度影響的措施2加工過程中弦管線型局每座已建或在建的鋼管混凝土拱橋其主拱肋制作都各自對應(yīng)有一個(gè)制作驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同橋之間有些指標(biāo)各不相同本項(xiàng)目旨在制定一個(gè)統(tǒng)一的鋼管混凝土拱橋主拱肋鋼結(jié)構(gòu)制作驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括雖然鋼管混凝土拱橋在施工時(shí)先架設(shè)空鋼管拱肋較工拱或鋼筋混凝土拱無支架施工難度大大降低然而當(dāng)鋼管混凝土拱橋的跨度較大以后拱肋的架設(shè)問題仍然是施工的一個(gè)難點(diǎn)也關(guān)系到工期質(zhì)量和施工單位的效益因此在現(xiàn)有的鋼管拱肋架設(shè)技術(shù)的基礎(chǔ)上針對西部地區(qū)的主要特點(diǎn)和鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)這一子課題的架纜索吊裝和轉(zhuǎn)體施工兩種方法的基礎(chǔ)上根據(jù)依托工程橋址的地形條件通航要求研究或改進(jìn)現(xiàn)有的施工方法對不同的橋型和地形選擇科學(xué)可行和經(jīng)濟(jì)合理的錨固形式纜索系統(tǒng)和扣索系統(tǒng)獨(dú)立工作受力明確但增加了設(shè)備的投入和工程量加大了工程造價(jià)延長了施工周期有時(shí)還受到地形條件的限制尤其是西部地區(qū)高等級公路大多跨越峽谷深溝因此本項(xiàng)目擬對吊架和扣架合二為一作整體性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)吊架扣架一體化施工技術(shù)進(jìn)研究內(nèi)容主要包括高性能鋼管混凝土材料研究鋼管混凝土防脫空技術(shù)研究高性能鋼管混凝土施工工藝研究及鋼管內(nèi)混凝土檢測技針對鋼管混凝土所處的密閉環(huán)境對混凝土的配合比及外加劑進(jìn)行試驗(yàn)研究包括泌水試驗(yàn)水化熱試驗(yàn)以及膨脹率試驗(yàn)等以期研究出微膨脹自養(yǎng)護(hù)流動(dòng)性好終凝時(shí)間較長的高性能混凝土材料采用材料性能研究與結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合的技術(shù)路線進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的足尺節(jié)段模型試驗(yàn)通過系統(tǒng)的試驗(yàn)選擇鋼管混凝土膨脹劑的用量在高強(qiáng)混凝土中引入自養(yǎng)護(hù)體系并對高性能混凝土的收縮變形特性進(jìn)行研究在結(jié)構(gòu)分析方面通過熱傳導(dǎo)計(jì)算確定管內(nèi)混凝土在急劇升溫和降溫情況下主拱肋的變形和應(yīng)力分布情況焊接進(jìn)料支管→布設(shè)輸送泵管→人工澆筑進(jìn)料支管以下區(qū)段混凝土→壓注清水濕潤輸送泵管→泵送高標(biāo)號砂漿→泵送混凝土→插防回流柵→清洗泵管完成泵送灌注順序考慮拱肋的受力及穩(wěn)定性一般采用左右對稱先下弦拱肋再上弦拱肋先外側(cè)拱肋再內(nèi)側(cè)拱肋的原則混凝土灌注的施工工藝研究的技術(shù)路線為對現(xiàn)有施工工藝進(jìn)行完善對不同拱肋截面的混凝土灌注方法進(jìn)行系統(tǒng)研究以保證混凝土鋼管內(nèi)混凝土受材料及工藝措施的影響常出現(xiàn)某些缺陷如脫粘空洞等這些都將影響鋼管混凝土拱橋的質(zhì)量與受力目前對鋼管內(nèi)混大量實(shí)測的基礎(chǔ)上制定一套鋼管混凝土的質(zhì)量檢測方法研究內(nèi)容主要包括施工控制精度及誤差評估方法研究施工控制誤差特性與參數(shù)識別方法研究及施工控制方法研究程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)鋼管混凝土拱橋的內(nèi)容為基準(zhǔn)對施工控制精度及允許誤差進(jìn)行研究其余控制精度及允許誤差無規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)可循因此本課題的任務(wù)之一是通過對依托工程的施工過程進(jìn)行控制制定一個(gè)統(tǒng)一施工控制精度施工控制考慮的主要參數(shù)有拱肋內(nèi)混凝土的彈性模量混凝土容重混凝土的齡期混凝土收縮徐變參數(shù)扣索力混凝土灌注時(shí)的溫度鋼管的溫度主拱肋鋼管的總量施工設(shè)備及人員總量等等上述參數(shù)在施工中一般存在有誤差這些誤差按性質(zhì)可分為固定誤差和變動(dòng)誤差兩類在鋼管混凝土拱橋施工中其主要誤差如材料特性構(gòu)件自重剛度和制作誤差均為固定誤差它們既可以預(yù)測也可以修正因此采用參數(shù)識別的方法來消除設(shè)計(jì)值與結(jié)構(gòu)實(shí)際值的不一致是非常必要的在鋼管混凝土拱橋的施工過程中影響因素較多采樣的空間也很大本項(xiàng)目擬分別采用灰色控制理論和最小二乘法參數(shù)識別理論開發(fā)軟件來進(jìn)行參數(shù)識別通過對兩種理論的對比得到更接近實(shí)際的參數(shù)用估計(jì)的參數(shù)平均值代替設(shè)計(jì)理論參數(shù)①施工控制的內(nèi)容目的與原則施工控制通過對鋼管主拱肋的拼裝主拱肋混凝土吊桿立柱橫梁橋面系安裝系桿張拉以及二期恒載施工各個(gè)階段的位移與應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測評估以判斷各階段主拱肋的變形和應(yīng)力變化是否符合設(shè)計(jì)要求判斷施工過程是否正常如出現(xiàn)異常則需要調(diào)整施工程序同時(shí)對變化的施工程序進(jìn)行理論計(jì)算根據(jù)其變形應(yīng)力和穩(wěn)定情況說明施工程序的可行性因此施工控制主要包括理論計(jì)算和現(xiàn)場監(jiān)控理論計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖和施工方案對每一施工過程進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算求得各施工控制參數(shù)的理論值現(xiàn)場監(jiān)控針對施工過程的各種因素所引起的理論計(jì)算值與實(shí)測值不一致的問題采取措施在施工中加以控制和調(diào)整鋼管混凝土拱橋施工控制的原則是穩(wěn)定性變形和應(yīng)力控制綜合考慮目前穩(wěn)定性的控制一般通過計(jì)算得以保證在穩(wěn)定性滿足要求的前提下對變形應(yīng)力進(jìn)行雙控其中以變形控制為主同時(shí)兼顧應(yīng)力控制本項(xiàng)目擬考慮鋼管混凝土拱橋拱肋內(nèi)混凝土的不對稱及扣索調(diào)整的不對稱等特點(diǎn)在長沙交通學(xué)院開發(fā)的施工控制軟件基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)以期解決鋼管混凝土施工過程計(jì)算中存在的以下問題等方法用于鋼管混凝土拱橋扣索索力的確定和優(yōu)化以設(shè)計(jì)拱軸線作為目標(biāo)函數(shù)扣索的索力拱肋內(nèi)的應(yīng)力扣點(diǎn)的位移變動(dòng)幅度為狀態(tài)變量分布影響較大因此對大跨徑鋼管混凝土拱橋幾何非線性的影響必須工作通常有兩種方法一種是采用全斷面的桿單元空鋼管吊裝到管內(nèi)混凝土達(dá)到強(qiáng)度前為鋼管單元其后將鋼管混凝土作為一個(gè)單元根據(jù)剛度分配內(nèi)力從而得到鋼管與混凝土的應(yīng)力另一種方法是將鋼管和混凝土各作為一個(gè)單元考慮兩者完全粘結(jié)直接求出各自的內(nèi)力與應(yīng)力以上兩種方法的共同點(diǎn)為鋼管與混凝土完全粘結(jié)而實(shí)際情況并非如此因此按上述兩種方法計(jì)算的鋼管與混凝土的應(yīng)力并不與實(shí)際應(yīng)力分布完全一致取用何種計(jì)算模式對混凝土參與工作后各施工階段的理論分析是本課題的重要內(nèi)容之一程進(jìn)行仿真分析尤其是扣索內(nèi)力對拱軸線的影響以使成橋狀態(tài)的拱軸線符合或接近理想的拱軸線從而更好的發(fā)揮鋼管混凝土復(fù)合材料專題四鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究下設(shè)三個(gè)子題分別為研究內(nèi)容主要包括既有鋼管混凝土拱橋的養(yǎng)護(hù)需求分析及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)才十余年的時(shí)間但在使用與養(yǎng)護(hù)方面已出現(xiàn)了一些問題本研究擬通過已建成的鋼管混凝土拱橋若干典型橋例的重點(diǎn)調(diào)查和一些橋例的一般性調(diào)查對鋼管混凝土拱橋的現(xiàn)狀特征進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析制約養(yǎng)護(hù)的因素及其養(yǎng)護(hù)需求調(diào)查內(nèi)容包括外觀調(diào)查管內(nèi)混凝土密實(shí)度檢測吊桿系桿索力測試以及必要的全橋靜動(dòng)載試驗(yàn)等在對現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上有針對性的研究養(yǎng)護(hù)維修辦法如拱肋鋼構(gòu)件損傷及病害的維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)如防護(hù)體系損傷及病害處治構(gòu)件節(jié)點(diǎn)及銜接部位損傷及病害處治措施吊桿系桿體系的養(yǎng)護(hù)維修更換措施及替代技術(shù)避免重慶綦江彩虹橋及宜賓金沙江小南門橋等吊桿突然破壞這樣的災(zāi)難性事故的發(fā)生研究成果報(bào)告可為制定或修訂公路養(yǎng)護(hù)規(guī)范中鋼管混凝土拱橋等相關(guān)章節(jié)提供基礎(chǔ)資料和技術(shù)支撐鑒于拱橋吊桿健康診斷技術(shù)研研究內(nèi)容主要包括新建鋼管混凝土拱橋各關(guān)鍵部位考慮養(yǎng)護(hù)的通過對現(xiàn)有鋼管混凝土現(xiàn)狀的調(diào)查與鋼管混凝土拱橋與其它類型拱橋的異同點(diǎn)的分析針對不同結(jié)構(gòu)形式不同跨徑的鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)研究鋼管混凝土拱橋各關(guān)鍵部位考慮養(yǎng)護(hù)的合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造制定出與其相適應(yīng)以養(yǎng)護(hù)通道為主的養(yǎng)護(hù)設(shè)施設(shè)置要求和技術(shù)指標(biāo)為鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)規(guī)范制定與修訂提供基礎(chǔ)資料與技術(shù)支部件之一吊桿或系桿研究確定其養(yǎng)護(hù)周期及維修措施的判別細(xì)則及研究內(nèi)容主要包括鋼管混凝土拱橋的健康診斷技術(shù)大跨度鋼管對于運(yùn)營中的橋梁進(jìn)行健康診斷是當(dāng)今世界橋梁工程中研究的熱點(diǎn)問題它對于提高橋梁的使用壽命與使用效率降低養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用具有重要的意義對于大量使用的中小跨徑與中小規(guī)模的鋼管混凝土拱橋如何通過定時(shí)的簡單的測試判斷其健康狀況是本子課題的研究重點(diǎn)本研究將通過收集到的已有橋梁的靜動(dòng)載試驗(yàn)資料本課題中對已有橋梁的調(diào)查與檢測資料進(jìn)行分析重點(diǎn)研究通過動(dòng)力測試和模態(tài)分析來判斷使用中鋼管混凝土拱橋的健康狀況的技術(shù)對于特大跨度與特大型的鋼管混凝土拱橋有些在建橋時(shí)就應(yīng)該考慮橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)本研究則重點(diǎn)針對鋼管混凝土拱橋的受力特點(diǎn)進(jìn)行其監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并充分利用施工監(jiān)測監(jiān)控和成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)中所埋設(shè)的傳感器以求以較少的投資達(dá)到較佳的效果本項(xiàng)目采用理論分析室內(nèi)模型試驗(yàn)和依托工程驗(yàn)證的技術(shù)路線本項(xiàng)目研究專題較多專題研究內(nèi)容之間又相互有聯(lián)系因此從研鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用軟件的研制鋼管混凝土拱橋施工控制專用軟件的研制段3總結(jié)階段4鑒定階段在研究階段完成設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用軟件及施工控制專用軟件的研制專題計(jì)算分析對現(xiàn)有資料分析整理及構(gòu)造研究和室內(nèi)模型試驗(yàn)得出預(yù)期成果第二階段完成依托工程設(shè)計(jì)施工和試驗(yàn)并將第一階段研究成果用于依托工程第三階段撰寫專題研究報(bào)告和設(shè)計(jì)施工及養(yǎng)護(hù)維修指南最后階段項(xiàng)目鑒定37與后續(xù)技術(shù)改造或基建計(jì)劃的銜接基建或改造計(jì)劃的落實(shí)情況年才初步形成在今后十多年內(nèi)有大量的橋梁要修建由于本項(xiàng)目是鋼管混凝土拱橋修建必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一因此和國家基本建設(shè)計(jì)劃的銜接是緊密的后續(xù)公路橋梁建設(shè)和技術(shù)改造新任務(wù)新工作還很多本項(xiàng)目實(shí)施后后續(xù)技術(shù)改造項(xiàng)目或基本建設(shè)項(xiàng)目可依據(jù)本項(xiàng)目提出的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工及養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)來指導(dǎo)公路橋梁工程師們進(jìn)行更加科學(xué)合理的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工等并為鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)施工等規(guī)范的制定提供參考并充實(shí)橋梁有關(guān)技術(shù)規(guī)范2．鋼管混凝土拱橋指在鋼管內(nèi)灌注混凝土作為拱肋兩種材料共6．鋼管混凝土拱橋施工控制專用程序41項(xiàng)目承擔(dān)單位及參加單位概況路橋隧港航建筑巖土等專業(yè)的勘察設(shè)計(jì)咨詢和施工監(jiān)理以及試驗(yàn)檢測儀器檢測和銷售等科技咨詢服務(wù)業(yè)務(wù)具有建設(shè)部授予的工程勘察綜合公路行業(yè)含特大橋特大隧道和交通工程水運(yùn)行業(yè)含港口航道通航建筑等工程及市政公用行業(yè)含道路和公共交通等四大類甲級資質(zhì)及建筑工程乙級設(shè)計(jì)資質(zhì)還具有其他國家行業(yè)主管部門授予的包括工程咨詢科技咨詢和試驗(yàn)檢測等在內(nèi)的甲級資質(zhì)7種和乙級資質(zhì)2種是交通行業(yè)知名勘察設(shè)計(jì)單位之一該院人才濟(jì)濟(jì)技術(shù)先進(jìn)裝備精良管理科學(xué)現(xiàn)有職工4累計(jì)完成勘察設(shè)計(jì)等級公路8500公里其中高速公路2000余公里獨(dú)立在以人為本科技興院的方針下近五年來該院在科研方面已投入成果包括大跨度鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工成套技術(shù)研究大跨度鋼管砼系桿拱橋結(jié)構(gòu)整體線型及局部結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計(jì)超長柔性系桿溫度影響效應(yīng)分析及施工關(guān)鍵技術(shù)研究等該院承諾將為本課題提供充足的人財(cái)物等各方面的支持領(lǐng)域綜合性的技術(shù)研究開發(fā)基地經(jīng)過科技體制改革成為交通部公路交通領(lǐng)域唯一的部直屬科研院所交通部公路科學(xué)研究所主要從事道路工程橋梁工程交通工程與智能交通公路運(yùn)輸工程汽車運(yùn)用工程公路環(huán)境工程的科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)工作經(jīng)過46年的發(fā)展現(xiàn)有職工470人其中技術(shù)人員360人具有道路橋梁交通工程三個(gè)專業(yè)碩士學(xué)位授予資格與東南大學(xué)聯(lián)合具有交通運(yùn)輸工程一級學(xué)科博士生培養(yǎng)資格并建立了博士后工作站目前全所有工程院士1名博士生導(dǎo)師4名博向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場承擔(dān)了勘察設(shè)計(jì)工程檢測施工監(jiān)理等項(xiàng)目共760余項(xiàng)獲部省級獎(jiǎng)9項(xiàng)在橋梁設(shè)計(jì)科研檢測測試和橋梁CAD等方面充分發(fā)揮所的傳統(tǒng)優(yōu)勢在西部交通科技項(xiàng)目中公路所在道路橋梁巖土等方面承擔(dān)多項(xiàng)任務(wù)公路所近幾年來加速科技成果轉(zhuǎn)化術(shù)產(chǎn)業(yè)獲取市場優(yōu)勢逐步建立了現(xiàn)代科技院所的機(jī)制已成為我國公路交通領(lǐng)域的科技開發(fā)基礎(chǔ)成果轉(zhuǎn)化基地和人才培養(yǎng)基地先后開發(fā)橋梁檢測用的鋼筋保護(hù)層測定儀鋼筋銹蝕儀等專用設(shè)備及橋梁運(yùn)營省有突出貢獻(xiàn)專家和優(yōu)秀專家20名享受政府特作3．參加鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用軟件的研制4．參加鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)指南編寫長沙2．負(fù)責(zé)依托工程試驗(yàn)和有關(guān)室內(nèi)模型試驗(yàn)4．負(fù)責(zé)鋼管混凝土拱橋施工控制專用軟件的研制3．協(xié)助乙方做好依托工程長期運(yùn)營監(jiān)測及養(yǎng)護(hù)工作42項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人和其他主要參加人員情況簡介本項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人為陳明憲研究員級高級工程師湖南省交通廳王村大橋和益陽市茅草街大橋投資來源均為國家投資交通廳補(bǔ)王村大橋?yàn)閺埣医缰亮_依溪公路上的一座中承式鋼管混凝土拱用綴板綴條組成四肢式鋼管混凝土格構(gòu)式結(jié)構(gòu)拱肋腹桿鋼管規(guī)格φ300×10mm平聯(lián)鋼板厚度10mm橫撐主弦管規(guī)格φ500×10mm橫撐腹桿拱肋及橫梁焊接橫梁為預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件吊桿采用熱擠聚乙烯防鐓頭錨下端為固定端上端為張拉端該橋由湖南省交通科學(xué)研究院設(shè)計(jì)湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司施工業(yè)主為湘西土家族苗族自治州交通局結(jié)于拱座邊跨曲梁與邊墩之間設(shè)置軸向活動(dòng)盆式支座在兩邊跨端部之間設(shè)置鋼鉸線系桿通過邊拱拱肋平衡主拱拱肋所產(chǎn)生的水平推力用加裝有位移釋放裝置的OVM-LZM型冷鑄鐓頭錨分別錨于主拱拱肋π型板現(xiàn)澆8cm厚銑削鋼纖維砼及5cm厚細(xì)粒式瀝青砼鋪裝層構(gòu)成橋面板鋼縱梁采用施工方便易于維修的焊接工字鋼梁上下翼板寬400mm湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司施工業(yè)主為湖南省益陽市茅草街大橋建設(shè)開發(fā)有限公司3．工程進(jìn)度與項(xiàng)目科研進(jìn)度的協(xié)調(diào)吻合情況計(jì)和做大型模型試驗(yàn)的條件和成功經(jīng)驗(yàn)2承擔(dān)單位為確保西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目的質(zhì)量制研管理?xiàng)l例使項(xiàng)目成員能全身心地投入工作4依托工程業(yè)主單位表示在依托工程中給予配套科研經(jīng)費(fèi)2．?dāng)M投入本項(xiàng)目研究的科研設(shè)施裝備條件經(jīng)過測算本項(xiàng)目預(yù)算總經(jīng)費(fèi)為7500萬元其中交通部撥款4000萬本項(xiàng)目研究經(jīng)費(fèi)主要由部撥補(bǔ)助經(jīng)費(fèi)與依托工程配套經(jīng)費(fèi)組本項(xiàng)目的研究將使我國鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)施工養(yǎng)護(hù)的技術(shù)躍上一個(gè)新的臺階使鋼管混凝土拱橋這一具有我國特色的橋梁技術(shù)繼續(xù)保持國際領(lǐng)先水平為我國公路交通的科技進(jìn)步做出積極的貢獻(xiàn)公路交通是西部主導(dǎo)性的運(yùn)輸方式但是西部地區(qū)公路交通仍然速公路總里程的225西部二級以上公路占公路總里程的比例為744比全國平均水平135低6個(gè)百分點(diǎn)因此西部大開發(fā)中公路建設(shè)應(yīng)是其交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的最重要內(nèi)容橋梁則是公路建設(shè)的關(guān)鍵部分以西南梁需特大跨徑要修建大跨度懸索橋和斜拉橋外一般橋梁的跨徑在幾十米到二三百米之間這個(gè)范圍正是鋼管混凝土拱橋的經(jīng)濟(jì)跨徑范圍因此鋼管混凝土拱橋是西部公路建設(shè)中可供選擇的合適橋型之一我國西南地處山區(qū)適合于修建拱橋鋼管混凝土拱橋常因其造價(jià)低施工工期短造型美觀而成為最具競爭力的橋型方案這也是這一橋型從該地區(qū)發(fā)展起來的重要原因目前該地區(qū)仍有重慶巫峽長江大橋等世界級的橋梁在修建之中引領(lǐng)著我國鋼管混凝土拱橋的技術(shù)進(jìn)步鋼管混凝土拱橋從我國西南發(fā)展起來之后向沿海地區(qū)推廣進(jìn)而向西北地區(qū)發(fā)展在陜西新疆青海甘肅等地都有修建但相比于其它地區(qū)數(shù)量較少西北地區(qū)的自然條件與