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基于顶升工艺的装配式钢-混凝土组合箱梁桥设计、施工关键技术研究

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成果主要完成人

蒲北辰、庞 伟、孙明贺、钱中阳、康 潜、高锦纯、马小虎、邹 冰、曹永祥、刘 彬、孙国荣、张 博

项目概况

临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目是当时国内市政桥梁工程领域规模最大的钢-混凝土组合桥梁工程,桥梁总长达2587.5m,,总用钢量1.37万吨,其中主线桥总长1740.5m,双向6车道(4车道),断面宽度24m(17.5m);匝道桥总长847.0m,单向2车道,断面宽度9.0m。桥梁结构共计71跨,最大跨径60.0m,总投资5.8亿。基于顶升工艺的装配式钢-混凝土组合箱梁桥设计、施工关键技术为解决钢-混凝土组合连续梁桥负弯矩区桥面板开裂技术甁颈提供了科技支撑,该关键技术研究成果总体达到国际先进水平,该项目获得中国建筑集团有限公司科技推广师范工程证书、2020年度“中国建设工程鲁班奖(国家优质工程)”、 2015~2016年度“中国钢结构金奖”。符合国家大力发展装配式建筑及倡导的“绿色低碳、节能环保和可持续发展”'及“工业化”的建设要求,与我国“十三五”优先启动国家重点研发任务研究方向切合,应用推广价值高。 本工程涉及多种跨径、多种断面钢混组合梁,且桥面横向宽度大、上下交叉复杂以及小半径曲线梁需设置超高,导致现场钢梁吊装就位、预拱度设置困难。结合现场实际,开发了可调拼装支架技术。 桥梁设计中采用了以下先进技术: (1)发展了城市宽幅装配式钢-混组合连续梁桥结构形式 针对宽幅桥面特点并结合预制装配设计理念,发展了单箱多室槽型钢梁和预制混凝土桥面板相结合的钢混组合梁桥结构形式,预制混凝土桥面板可纵、横向分块,通过钢梁上翼缘布设剪力钉和后浇湿接缝可实现与钢梁的快速装配施工。 (2)基于预顶升支座法和皮尔格法的设计关键技术 分析不同顶升量、顶升位置和支座沉降之间的交互响应对结构负弯矩区受力性能的影响规律,并通过优化桥面板施工顺序即桥面板分段浇筑的皮尔格法,最终形成基于预顶升支座法和皮尔格法的设计关键技术,从而控制负弯矩区桥面板拉应力、提高桥面板抗裂性能。 (3)多联跨、小半径钢混组合连续梁桥成桥线型控制关键技术 为有效控制多联跨和小半径钢混组合连续梁桥的施工线型,开发了可调拼装支架技术来实现钢梁的高空精确对接,从而确保施工预拱度设置准确、成桥线形符合设计要求。 (4)装配式钢-混凝土组合箱梁桥基于BIM信息化的施工技术 基于BIM技术建立参数化模型,实现了对装配式钢-混组合连续箱梁模块化、工厂化制造运输、安装的全过程信息化管理。 该项目在设计中采用的新技术新方法具有显著的经济和社会效益,节能环保效果好,具有广阔的推广应用前景,总体达到国际先进水平。对装配式大跨度钢-混组合梁在材料应用、设计方法、施工技术等方面提供了可借鉴的重要实例。