人民网:四川公路设计院:浇筑智慧汗水 铸就经典工程——记四川公路设计院钢管混凝土桥梁技术创新发展
TIME:2020-05-12

      【按】近日,四川省钢管混凝土桥梁工程技术研究中心荣获“四川青年五四奖章”(集体常规类)。5月9日,人民网刊发了题为《四川公路设计院:浇筑智慧汗水 铸就经典工程——记四川公路设计院钢管混凝土桥梁技术创新发展》的深度报道。报道链接:http://sc.people.com.cn/n2/2020/0509/c379469-34005103.html?from=timeline

       人民网成都5月9日电 近日,四川省公路规划勘察设计研究院有限公司(以下简称:四川公路设计院)等单位联合组建,2019年经四川省科技厅批准成立的四川省钢管混凝土桥梁工程技术研究中心,荣获“四川青年五四奖章”(集体常规类)。
       记者了解到,该中心成立于1990年,是钢管混凝土桥梁、组合桥面板和高性能混凝土的首创技术团队,是我国乃至世界唯一的钢管混凝土桥梁研究中心。该团队历经30年创业创新,获得国家科技进步奖4项、省部级科技进步奖23项、詹天佑奖4项、国家优质工程奖4项、省部级优秀设计奖13项,取得国家授权发明专利30多项、实用新型专利30多项,制订地方标准9部、省级工法8项,培育出享受国务院政府特殊津贴等各类高级专家12人。

       2019年,团队设计的合江长江一桥在国际桥梁大会上斩获了被誉为桥梁界“诺贝尔奖”的“乔治·理查德森奖”,标志着我国钢管混凝土桥梁技术被世界认可,达到世界顶尖水平,成就了钢管混凝土桥梁领域“世界看中国,中国看四川”的美誉。这个团队是四川公路设计院桥梁技术创新攻坚、长足发展的核心力量之一。

       因地制宜研发新桥型:钢管混凝土桥梁迅速发展

       我国西部山区地形地质复杂,地震烈度高,交通建设运输能力差、难度大,为实现高墩大跨桥梁轻型化、无支架建造等目标,四川公路设计院长期致力于拱桥技术深度研究攻关。1990年成功研发设计了世界首座钢管混凝土拱桥——四川旺苍东河大桥,从此揭开了我国钢混凝土拱桥建设的序幕,该项目的研发设计团队,就是今天的钢管混凝土桥梁工程技术研究中心的雏形。团队持续强化技术攻关,先后设计了2004年建成通车的当时世界最大跨径钢管混凝土拱桥巫山长江大桥(主跨492米)、2013年建成通车的当前世界最大跨径钢管混凝土拱桥合江长江一桥(主跨530米)、将于今年建成的世界最大跨径飞燕式钢管混凝土系杆拱桥——合江长江三桥(主跨507米)和世界最大跨度拱桥——广西荔玉高速公路平南三桥(主跨575米)等一批具有世界影响力的钢管混凝土拱桥,创造和积累了钢管混凝土拱桥核心技术。

       钢管混凝土组合结构高承载力、节省材料、自重轻等技术优势明显,根据市场需求与工程建设需要,团队研究领域逐渐发展到梁桥、悬索桥与斜拉桥等桥型,相继研发并建成了首座全钢管混凝土桁梁桥——雅西高速干海子大桥、世界最大规模的钢管混凝土桁架梁桥——汶川克枯大桥、世界第一钢管混凝土组合高墩桥——雅西高速腊八斤大桥(最高墩183米)、在建的世界第一高墩——主墩高196米的四川凉山金阳河大桥,并将钢管混凝土组合结构应用到重庆巫山手扒岩大桥(主跨220米悬索桥)、四川卡哈洛金沙江大桥(主跨1030米悬索桥)等悬索桥与斜拉桥的塔柱。同时,该团队创造性开发了大跨钢筋混凝土拱桥采用钢管混凝土劲性骨架成拱方法和工艺,1997年设计建成了当时世界最大跨的钢筋混凝土拱桥——万县长江大桥(主跨420米),不断开展技术创新,之后又设计建造了主跨365米的钢筋混凝土拱桥——广元昭化嘉陵江大桥(2012年建成)等工程。钢管混凝土结构应用的桥型越来越丰富,支撑了钢管混凝土组合结构学科领域的建设与发展。

       钢管混凝土桥梁从无到有,从有到精,再到新桥型的拓展,发展相当迅速,到目前已建成400多座,是世界上发展最快的桥型,逐渐被被世界桥梁界认知、认可、应用。

       精益求精研发新技术:桥面板性能不断改进

       为匹配轻巧高强的主体结构,该团队对轻质高强桥面板进行了坚持不懈的技术攻关,从2002年开始,以广东佛山东平大桥为依托,在钢-混凝土组合桥面板学科领域进行了系列研究,开发了平面型钢-混凝土组合桥面板,取得了良好工程效果,随后又成功研究出波折型钢-混凝土组合桥面板、新型等效厚度钢-混凝土组合桥面板等新型组合桥面,这些成果在合江长江一桥、合江长江三桥、广西平南三桥等大跨度钢管混凝土桥梁中广泛应用,并推广应用于成都草金路立交桥、成都武侯立交桥、重庆綦江立交桥、成都绕城高速府河大桥、宜宾小南门大桥等众多国内项目的桥面工程。鉴于这些工程良好应用效果,已经开工建设的沿江高速卡哈洛金沙江大桥(主跨1030米悬索桥)、新市金沙江大桥(304+680+304米斜拉桥)等缆索承重桥梁中将首次采用钢-混凝土组合桥面板。不仅如此,该团队基于现有混凝土桥面铺装钢筋网沉底、界面粘结差、混凝土开裂,导致铺装使用寿命短、影响桥梁安全性等问题,开展了复合强劲桥面铺装新体系研究,相继在雅西高速、广南高速、遂广高速、遂西高速、资铜高速、峨汉高速等高速公路桥梁工程成功应用。

       在30年的发展历程中,钢管混凝土桥梁工程迅速增长,而理论研究相对滞后,该团队进行了理论、钢管混凝土节点承载力和疲劳计算方法等研究;针对钢管混凝土检测中早期桥梁出现混凝土脱空,开展了容限脱空理论和自密实混凝土材料研究,将混凝土脱空控制在容许范围内;钢管混凝土桥梁缺乏设计规范,该团队深入开展技术总结提炼,主持编著了首部钢管混凝土拱桥行业规范,为该桥型推广应用奠定了坚实基础。

       坚持不懈研发新材料:C120超高强混凝土应运而生

       钢管混凝土桥梁与新型组合结构桥面板需要高性能的混凝土材料,而山区公路建设运输不便、砂石材料匮乏、生态环境脆弱等问题突出。因此,混凝土改良、制备及其施工工法工艺研究也是团队长期攻克的主要课题。

       一般来说,强度等级为C60以上的混凝土称为超高强混凝土,抗压强度一般为普通强度混疑土的4~6倍。目前四川公路设计院研发的混凝土已达到C120级,并将在在建的主跨为510米的沿江高速西宁河大桥、主跨为375米的乐西高速公路苏坝大桥主拱骨架钢管首次灌注,可解决山区桥梁建设环境和条件日益艰巨、跨径大外包混凝土数量较重、主拱劲性骨架强度要求高等难题,提高桥梁结构的综合抗力,开创了国内公路建设应用混凝土强度新纪录。这是团队数十年心血的结晶。1979年建设的国内第一座大跨径混凝土连续刚构桥——石棉大渡河大桥突破95米的跨度,主梁混凝土强度等级首次突破C50;1997年,为建成主跨420米的钢筋混凝土拱桥万县长江大桥,首次在主拱浇筑时采用C60混凝土;为适应山区高烈度地区超高桥墩的建设,2009年建成的腊八斤大桥等工程钢管混凝土组合高墩,首次在钢管墩柱中灌注C80自密实混凝土,减轻自重30%;2015年在官盛渠江大桥等项目建设中,为提高结构刚度、减轻自重,主拱设计采用C100混凝土,节约工期5个月。

       钢管混凝土桥梁混凝土需要泵送高度100多米,泵送距离300多米,符合这样施工要求的混凝土制备异常困难,行业内鲜有人研究,团队研发了利用机制砂制备自密实补偿收缩钢管混凝土技术,实现了超高程、超远距钢管混凝土密实灌注。

       2010年,团队预见到天然砂石集料出现匮乏,将使桥梁建设受阻,便研制出高钛矿渣等工业矿废渣、低品质岩石等轧制集料,形成人工集料桥梁高性能混凝土的设计与制备技术,相关成果在雅西、广南、丽攀、遂广遂西等大量高速公路桥梁工程应用,解决了材料来源问题,保障了工程建设质量,有效缩短了工期。同时,为提升桥梁外观质量和混凝土桥梁施工技术水平,团队开展了清水混凝土制备与应用技术研究,在成自泸高速公路成仁段10公里高架桥、成都二环路高架桥、遂广高速、遂西高速、汶川克枯大桥等工程应用,比现有砼表面涂装结构节省投资约4亿元。

        近年来,桥梁架设工艺与装备发展快,架设速度提升,但山区混凝土桥梁工程预制件预制场地有限、预应力张拉时间长、工期压力大。该团队开展早期张拉预应力混凝土关键技术开发研究,提出了3d张拉钢束的预应力混凝土制备技术,实现从7天张拉减少到3天张拉,成果已在成宜、叙威等高速公路桥梁工程应用,成功破解了预制场地、工期紧张等难题。

       30年来,四川公路设计院作为四川交通建设的骨干技术力量,依托该团队持续系统开展钢管混凝土桥梁主体结构、新型组合桥面板、高性能混凝土材料等学科领域技术开发与创新,攻克钢管混凝土桥梁发展和应用的技术瓶颈,形成具有自主知识产权的标志性成果,引领钢管混凝土桥梁的发展方向,设计的项目既遍布贫困地区、又支撑发达地区经济建设,开发的新工艺在交通行业广泛应用,编制的多部规范引领了行业发展。四川公路设计院及其核心技术团队以跨越式的科技创新践行交通行业担当,将为高速公路、高速铁路向川西艰险山区发展,并往西藏、青海、云贵高原延伸,改善交通状况、促进经济社会发展提供更多有力的技术支撑。(匡成刚 张俊锋)

合江长江一桥,获国际桥梁大会金奖

官盛渠江大桥

2004年建成通车的重庆巫山长江大桥

广元昭化嘉陵江特大桥

仁沐新高速公路钢管混凝土拱桥犍为岷江大桥管内混凝土配比试验

世界第一钢管混凝土组合高墩桥——腊八斤大桥

世界首座钢管混凝土拱桥——苍旺东河大桥


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