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我公司多項科研項目榮獲“全國市政行業(yè)市政工程科學(xué)技術(shù)獎”
2020-12-16 10:32     (點擊: )

近日,全國市政行業(yè)2019年度市政工程科學(xué)技術(shù)獎表彰大會在廣西南寧順利召開,我公司共計4項科研項目獲獎,其中“城市鋼橋景觀設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究”喜獲技術(shù)開發(fā)類一等獎,“西安市紡織城堡子村盤道綜合改造工程”、“關(guān)中地區(qū)市政道路海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖集”獲技術(shù)開發(fā)類三等獎,“西安市曲江新區(qū)雁翔廣場周邊商業(yè)區(qū)人行立體過街連廊規(guī)劃”獲社會公益類三等獎。

《城市鋼橋景觀設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究》項目負(fù)責(zé)人龍剛在大會上作了主題發(fā)言,圍繞當(dāng)代城市鋼橋在設(shè)計與施工過程中經(jīng)常遇到和必須解決的一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)性問題,對行業(yè)共同關(guān)注的熱點進(jìn)行了交流和研討,引起了與會專家和代表們的高度關(guān)注,為西安市政院在行業(yè)內(nèi)樹立積極的品牌形象起了強(qiáng)化作用。

一、研究目的和內(nèi)容

城市橋梁建設(shè)受到地形、管線、既有交通、城市規(guī)劃方案等諸多限制,其景觀設(shè)計往往和橋梁結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、優(yōu)化緊密聯(lián)系在一起。項目團(tuán)隊經(jīng)十余年的研究,旨在分析和解決城市鋼橋景觀設(shè)計和施工過程中,由于結(jié)構(gòu)造型日趨新穎、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和受力日趨復(fù)雜、城市環(huán)境限制條件多樣等帶來的關(guān)鍵技術(shù)問題。

圖1 研究目的與內(nèi)容

二、研究成果

1.城市鋼橋的景觀設(shè)計方面,從上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及上、下部結(jié)構(gòu)的組合三個角度來分析,通過結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新和系統(tǒng)的研究,解決景觀設(shè)計中的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

(1)上部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及關(guān)鍵技術(shù):發(fā)明了一種功能分區(qū)設(shè)計的部分敞口鋼梁,創(chuàng)新了城市鋼橋上部結(jié)構(gòu)的主梁結(jié)構(gòu)形式。提出的功能分區(qū)設(shè)計的部分敞口鋼梁,較常規(guī)鋼板(組合)梁或鋼箱(組合)梁造型更加美觀;鋼主梁結(jié)構(gòu)體系主、次清晰,受力合理,其每平米用鋼量較常規(guī)鋼箱梁橋可節(jié)約15%~20%;主要受力構(gòu)件和次要受力構(gòu)件可視橋下實際情況同期或者分期施工,新工法對城市復(fù)雜交通環(huán)境的適應(yīng)性更高,施工效率可以提高2~3倍。由于新型鋼梁自重輕、整體性強(qiáng),施工工法適應(yīng)性強(qiáng),非常適用于城市各類鋼橋,尤其是高架橋和立交橋梁中的變寬梁和分叉梁。

圖2 設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)——上部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

(2)下部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及關(guān)鍵技術(shù):分析城市鋼橋下部結(jié)構(gòu)作景觀設(shè)計的創(chuàng)新思路,通過試驗、理論分析和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,解決下部結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計的一些關(guān)鍵技術(shù)問題,包括型鋼超高強(qiáng)混凝土柱的力學(xué)性能及設(shè)計方法、PBL加勁型薄壁鋼箱混凝土空心墩的受力性能及設(shè)計方法、圓形變截面鋼管混凝土柱的軸心受壓性能和截面軸壓承載力計算方法,填補(bǔ)了相關(guān)規(guī)范的空白。下部結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新可使得城市鋼橋的下部結(jié)構(gòu)更加美觀并獲得更高的承載力,使得下部結(jié)構(gòu)截面變化適應(yīng)性更強(qiáng)。

(3)上、下部結(jié)構(gòu)組合方面的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及關(guān)鍵技術(shù):在分析鋼橋常規(guī)設(shè)計中上、下部結(jié)構(gòu)的組合方式及其不足的基礎(chǔ)上,首先針對鋼管拱肋節(jié)點、鋼管拱肋-立柱節(jié)點等構(gòu)造及其受力日趨復(fù)雜的問題,通過模型試驗和有限元分析系統(tǒng)研究城市鋼橋景觀設(shè)計時節(jié)點構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計方法。其次針對上、下部結(jié)構(gòu)以多次超靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合這一城市鋼橋景觀設(shè)計新方向,提出新型的PBL加勁型鋼管混凝土外隔板式節(jié)點,通過模型實驗和理論分析研究新型節(jié)點的受力性能,為城市鋼橋的復(fù)雜節(jié)點設(shè)計提供了解決方案;并在此基礎(chǔ)上提出了一種飄帶形斜拉-剛構(gòu)組合體系鋼橋,闡述其優(yōu)點和工法適應(yīng)性。

2.城市鋼橋施工關(guān)鍵技術(shù)方面

(1)針對目前城市梁橋施工普遍存在的施工工期長、橋下交通干擾大、綠化遷移量大等現(xiàn)狀,結(jié)合上述功能分區(qū)設(shè)計的部分敞口鋼梁橋的實際施工案例,考慮新型鋼主梁的結(jié)構(gòu)體系主、次更為清晰,主要受力構(gòu)件和次要受力構(gòu)件可視橋下實際情況同期或者分期施工、有更好的工法兼容性和適應(yīng)性的特點,提出與其配套的施工工法。

圖3 施工關(guān)鍵技術(shù)——施工工法創(chuàng)新

(2)在國內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)在非恒溫環(huán)境中,鋼結(jié)構(gòu)拼焊過程中的體系溫差和梯度溫差均可能被轉(zhuǎn)化成鋼梁的頂、底板焊接溫差(或桁架的上、下層鋼管焊接溫差),提出“焊接溫差”的概念、揭示了鋼結(jié)構(gòu)“焊接溫差”的產(chǎn)生機(jī)理,得到了“焊接溫差”對鋼橋施工線形和成橋運(yùn)營階段的內(nèi)力和應(yīng)力均會產(chǎn)生較大影響、并嚴(yán)重影響橋梁的施工和運(yùn)營安全。為此,提出在鋼橋設(shè)計時通過對節(jié)間弦桿施加負(fù)溫度荷載來考慮其對結(jié)構(gòu)不利影響的簡化模擬方法。最后,提出了鋼橋施工事故的多因素組合系數(shù)法,為由溫度作用導(dǎo)致的鋼橋施工事故提供了成套事故分析和處理技術(shù)方法,并利用本技術(shù)成功處理了一起城市鋼斜拉橋的鋼主梁翹梁事故。

3.研究成果綜述

本研究項目的研究成果或成果應(yīng)用工程獲國家行業(yè)設(shè)計二等獎1 項、省級設(shè)計一等獎1 項、省級科技創(chuàng)新成果二等獎1 項,市級(副省級城市)技術(shù)創(chuàng)新成果獎2項,獲授權(quán)國家發(fā)明專利3 項實用新型專利2項,國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文13 篇(其中SCI論文3篇,EI論文7篇,CSCD中文核心期刊3篇),獲省部級工法2項、局級工法1 項,成果應(yīng)用項目獲得國家協(xié)會建設(shè)質(zhì)量管理二等獎1 項、省級建設(shè)質(zhì)量管理一等獎1項、國家行業(yè)QC成果一等獎1項。

三、經(jīng)濟(jì)及社會效益

本課題研究成果近年來己經(jīng)在西安市、西寧市等城市鋼橋的設(shè)計和施工中取得了廣泛且成功的應(yīng)用,累計應(yīng)用城市橋梁工程項目超過10項、總面積約36萬平米,總投資約46億元。相關(guān)成果的應(yīng)用,大大提高了城市鋼橋的經(jīng)濟(jì)性、受力性能和景觀效果;同時,為西安城市橋梁的建設(shè)節(jié)約各項投資超13.8億元,且基本形成了西安市城市鋼橋的新一代景觀風(fēng)格;在城市鋼橋施工期間,減少項目范圍內(nèi)城市綠地遷改面積70 %以上,減小橋下交通干擾時間達(dá)50%。本成果很好地解決了城市鋼橋景觀設(shè)計和施工中的關(guān)鍵問題,滿足了城市建設(shè)的需求,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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