一、基本情况 

　　获奖项目名称：大跨径钢结构缆索承重桥梁安全韧性提升关键技术及应用

　　主要完成单位：东南大学、中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司、中交公路规划设计院有限公司、广东省公路建设有限公司、江苏中矿大正表面工程技术有限公司、四川路桥建设集团股份有限公司、广州市开博桥梁工程有限公司、中国科学院苏州纳米技术与仿生研究所、成都市新筑交通科技有限公司、成都市大通路桥机械有限公司

　　主要完成人：刘高、过超、李冲、付佰勇、周旭东、张晓宇、白晓宇、辛灏辉、卢伟、刘得运、徐军、朱尧于、危春阳、范传斌、李毅、张精岳、王辉、康壮苏、朱超、程德林

　　二、项目背景 

　　大跨径钢结构缆索承重桥梁在越江跨海、穿越峡谷中得到广泛应用，但在强震、强风、火灾等典型灾害及温度、重载等运营荷载作用下的安全韧性能力亟需提升。本项目积极响应国家重大战略需求，依托国家自然科学基金、国家863计划、国家重点研发计划、交通运输部重大科技专项等科研项目的持续支持，聚焦大跨径钢结构缆索承重桥梁韧性结构体系、新型强韧结构、高效气动措施、缆索耐火技术等关键难题，通过理论分析、数值模拟、模型试验、现场测试、装置研发及工程验证，取得了一系列的创新成果。 

图1  项目背景及关键技术创新需求

　　三、创新成果 

   提出了大跨径钢结构缆索承重桥梁纵向、横向、竖向多功能自适应静动力组合韧性结构体系和设计理论方法；研发了多功能静力限位-动力阻尼智能阻尼器等新型装置。实现了桥梁塔底内力降低15%以上、梁端累积位移降低90%以上和抵御地震、车流、温度联合作用下的安全韧性。

   研发了设置风嘴的整体式与分体式流线型钢箱-混凝土桥面板组合梁和钢桁-混凝土桥面板组合梁新型结构型式，实现了桥面板疲劳寿命提升4.9倍以上；发展了钢板-混凝土组合结构新型索塔结构和钢板-混凝土组合界面连接构造，提出了考虑钢格室对混凝土约束效应的承载力设计方法，实现了组合索塔承载能力和延性均提高15%以上。 

   揭示了水平气动翼板控制颤振的能量耗散机理；提出了桥梁多模态耦合颤振分析的能量方法；研发了钢桁梁水平气动翼板与中央开槽组合结构、分体式钢箱梁抑涡格栅结构等高效气动控制技术。实现了桥梁颤振临界风速提升30%以上、涡振振幅降低60%以上。

   提出了缆索火灾过火温度快速反演模型和火灾后缆索损伤检测分析与安全性能评定方法；研发了缆索高性能气凝胶复合纤维材料和环保阻燃防火型无溶剂纳米增强涂料；构建了缆索-索夹-锚固系统一体化耐火防护体系。实现了桥梁缆索在1100℃烃类火灾下、90min内钢丝温度低于300℃的设防要求。 

　　四、推广应用情况 

　　项目成果在深中通道、坝陵河大桥、南沙大桥、巴拿马四桥等国内外重大工程中推广应用，经济社会效益显著。项目成果突破了缆索承重桥梁安全韧性提升关键技术瓶颈，提升了桥梁安全韧性能力，支撑了国内外重大工程高质量建设和健康运维，推动了行业技术进步，践行了“交通强国”战略、“一带一路”倡议，擦亮了中国桥梁名片。

 

图3 代表性工程应用