“科学技术奖”二等奖项目
一、基本情况
获奖项目名称:大跨度高速铁路钢箱混合梁交叉索斜拉桥设计关键技术
主要完成单位:中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所、西南交通大学
主要完成人:李江刚、吴晓亮、胡秋贵、宁伯伟、石建华、张巨生、李世文、梅曙辉、朱运河、王帆
二、项目背景
依托工程背景京港高铁安庆至九江段控制性工程,鳊鱼洲长江大桥在湖北黄梅和江西九江跨越长江,按两线350km/h高铁+两线200km/h客货共线设计,采用主跨672m的双塔双索面钢箱混合梁交叉索斜拉桥,是世界上首座高速铁路钢箱混合梁斜拉桥,也是目前跨度最大的四线铁路斜拉桥。大桥具有大跨、四线、高速、重载、交叉索等特点,为解决结构受力、行车平顺、施工难题,开展了中国中铁股份公司重大课题“大跨铁路斜拉桥箱型组合梁结构研究”与中国国家铁路集团有限公司科研课题“安九铁路鳊鱼洲长江大桥钢箱混合梁交叉索斜拉桥专题研究”,建造过程研究形成了大跨度高速铁路钢箱混合梁交叉索斜拉桥设计技术。
三、创新成果
①首创了大跨度高速铁路钢箱混合梁交叉索斜拉桥设计新技术。
通过钢箱混合梁技术与交叉索技术集成创新,不仅提高了体系刚度、解决了跨中区域高速行车不平顺的技术难题,也减短了钢梁长度、降低了工程造价。
②创新了大跨高铁钢箱混合梁交叉索斜拉桥结构。
首创了高速铁路斜拉桥宽幅矩形钢箱梁结构,研发了控制宽幅矩形钢箱梁涡振新技术,解决了大跨度钢箱梁斜拉桥刚度与风致涡振控制关键技术难题。首创了无格室后承压板式短钢混接头、索塔大节段式钢锚箱与十字形内腔混凝土组合新结构。
③首次自主研制应用±800mm大位移梁端伸缩装置与钢轨伸缩调节器一体化新装备,解决了该量级一体化装备长期依赖进口这一“卡脖子”关键技术难题。
④提出了铁路斜拉桥快速化安装设计与主动控制新方法。
研制应用了18m大节段高铁钢箱梁与多对索大节段钢锚箱结构,首次研究提出了斜拉索调节量特殊设计与两端调索主动控制技术,创新了塔、梁、索、桥面系施工等多工序同步控制技术,实现了大桥快速化施工。
获得5项发明、7项实用新型专利,发表论文29篇,形成了大桥养护手册1部、验收标准1项,成果经湖北省勘察设计协会、中国中铁股份有限公司评价鉴定,达到“国际领先”水平。
关键技术成果的成功实践将我国四线铁路与高速铁路箱梁斜拉桥的跨度分别由175m、300m跃升至672m,填补了国内交叉索斜拉桥与高速铁路钢箱混合梁斜拉桥技术空白,推动了桥梁技术的进步。
四、推广应用
项目关键技术成功运用于京港高铁鳊鱼洲长江大桥的设计建造,提前工期8个月,节省投资约2.42亿元,近两年运营状态良好。科研成果已推广应用至马鞍山公铁两用长江大桥、常泰长江大桥、渝万高铁石沱长江大桥、川南城际铁路宜宾临港公铁两用长江大桥、新福厦高铁泉州湾跨海大桥等多座大跨度桥梁中。
五、项目图片
图1 鳊鱼洲长江大桥实景照
图2 大桥跨中交叉索布置
图3 大桥主跨合龙(宽幅矩形钢箱梁)
图4 大桥钢混结合段钢梁(无格室后承压板式短钢混接头)吊装
图5 国产大位移梁端伸缩装置与钢轨伸缩调节器一体化新装备
图6 快速化同步施工照片