千米级多塔连跨悬索结构及工程示范申报奖种科技进步奖推荐单位意见模板.docx
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千米级多塔连跨悬索结构及工程示范申报奖种科技进步奖推荐单位意见模板.docx
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千米级多塔连跨悬索结构及工程示范申报奖种科技进步奖推荐单位意见模板
二、项目名称:
千米级多塔连跨悬索结构及工程示范
(一)申报奖种:
科技进步奖
(二)推荐单位意见
该项目针对千米级多塔连跨悬索桥建设的技术难题,依托国家科技支撑计划“多塔连跨悬索结构及工程示范”和省部联合攻关项目,组织国内十几家科研、高校、设计和施工单位,历时6年,围绕体系与构造、模型与方法、工艺与设备等进行科技攻关,首次提出了“主梁结构连续+弹性索+人字型钢中塔”为千米级多塔悬索桥克服“中塔效应”的创新结构体系,攻克了中间塔刚度匹配、主缆抗滑移安全评价、超大位移几何非线性结构静动力和抗震抗风分析、钢桥面铺装合理结构、超大沉井及中塔施工等技术难题,并结合泰州长江公路大桥的工程示范,形成了多塔连跨悬索桥创新结构体系及建设技术。
“千米级多塔连跨悬索桥技术”经交通运输部组织专家鉴定具有原始创新性。
示范工程的成功建成,标志着现代大跨多塔连跨悬索桥得以真正实现,这是悬索桥建设上的零的突破。
国际桥梁与结构工程协会评价泰州长江公路大桥是“工程和建造领域的新突破”,英国结构工程师学会评价泰州长江公路大桥是“将悬索桥前沿技术推到一个新的高度”。
该项目成果获得省部级科技进步一等奖以上5项,发明专利3项,软件著作权4项,专著4部,核心技术形成了标准指南,培养了一大批高素质人才。
“千米级多塔连跨悬索桥技术”的突破,显著提升了我国桥梁工程科技水平,为后续多塔连跨悬索桥的建设提供了示范,也为国际桥梁界在海湾、联岛工程宽阔水域上建设连续跨越大跨径桥梁提供了新桥型,意义重大。
推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。
(三)项目简介
目前国内外千米级大跨径桥梁工程建设中,多塔悬索桥的技术瓶颈集中在由于设置中间塔而导致结构整体纵向刚度的降低,从而引发中间塔主缆抗滑安全和中间塔合理刚度等问题(以下简称“中塔效应”)。
项目根据千米级多塔悬索桥的创新技术需求,依托三塔两跨悬索桥泰州长江公路大桥工程,通过理论研究、模型试验、有限元分析、工艺试制和设备开发,从2007年6月开始,分两个阶段围绕多塔悬索桥技术问题进行了系列研究:
第一阶段(2007年~2010年),重点研究三塔两主跨悬索桥适宜结构体系、中间塔选型、结构行为特性,完成中塔沉井基础、钢中塔制作安装的工程示范;第二阶段(2011年~2013年),在三塔两跨悬索桥研究基础上,重点研究四塔以上多塔悬索桥结构体系与性能,完成上部结构架设的工程示范,形成多塔连跨悬索桥创新性研究成果。
主要技术创新如下:
1)首创千米级多塔连跨悬索桥适宜结构体系;
2)创建主缆与中间塔鞍座抗滑移安全性评价方法;
3)创建中间塔刚度的设计指标体系,推导建立中间塔适宜刚度区间估算公式;
4)编制制定三塔两跨悬索桥设计指南、设计示例,给出三塔两跨悬索桥关键结构形式选取原则、混合分布车重随机荷载模型、大柔度桥道系铺装结构形式要求;
5)创新研发了统一设计参数条件下的多类型单元混合建模的多塔连跨悬索桥大位移几何非线性及稳定性分析软件;
6)首次探明了多塔连跨悬索桥静风失稳过程和失稳机理,并建立竖弯基频估算公式和等效荷载模型;首次分析了多塔悬索桥地震作用下结构行波效应、碰撞效应和沉井-土-结构相互作用效应,并建立相应的地震响应计算方法;
7)自主研发了多塔连跨悬索桥中间塔大断面节段制作和水平预拼装技术,提出了加工精度控制参数,建立了钢塔制造-安装全过程误差控制系统;研发了深水大体积沉井基础浮运、组合抑振、定位和助沉技术,建立了沉井施工全过程信息化监控系统;
8)研发了适合于三塔悬索桥结构行为特性的“四跨连续猫道架设”和多跨连续分段架设技术;自主研发了多塔连跨悬索桥主缆S型钢丝缠丝和PLC智能紧缆机,实现了关键设备的国产化和产业化。
(四)客观评价
1)项目先进性
国外虽然最早提出多塔连跨悬索桥结构形式,但由于“中塔效应”关键技术问题没有解决,目前已建成的如莫桑比克跨赞比西河悬索桥、日本小鸣门桥等最大跨径不超过210m。
上述已建成的多塔连跨悬索桥,采用断开主缆与中间塔锚固、塔顶水平缆限位等方式应对“中塔效应”,但这些措施并不适用大跨径多塔悬索桥。
因此国外虽然提出千米级多塔连跨悬索桥设计方案,但尚无工程实例。
项目首次提出了多塔悬索桥“加劲梁连续+弹性索”和设置人字型钢中塔的创新结构体系,并成功应用在国际上第一座千米级三塔两跨悬索桥——泰州长江公路大桥上,其创新性、先进性不言而喻:
(1)2013年07月,国家科技支撑计划课题“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”(编号:
2009BAG15B01)鉴定意见认为:
“课题研究在国际上首次解决了多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能方面的诸多难题,在泰州长江公路大桥主桥工程中得到成功应用。
该课题成果具有原始创新性,达到国际领先水平”。
(2)2013年07月,国家科技支撑计划课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”(编号:
2009BAG15B02)鉴定意见认为:
“课题研究在国际上首次解决了多塔连跨悬索桥中间塔关键技术难题,在泰州长江公路大桥主桥工程中得到成功应用。
该课题成果具有原始创新性,达到国际领先水平”。
(3)国际桥梁及结构工程协会(IABSE)在2014年9月西班牙马德里召开的颁奖典礼中授予泰州长江公路大桥杰出结构大奖,该奖项是目前国际土木工程界公认的最高奖项,IABSE评价泰州长江公路大桥是“工程和建造领域的新突破”。
(4)英国结构工程师学会(ISE)在2013年年会中,泰州长江公路大桥工程被授予年度最高奖——卓越结构工程(StructuralEngineeringExcellence)。
这是我国桥梁工程首次获得该奖项。
评委会评价说,“此项目将悬索桥桥前沿技术推到一个新的高度。
泰州大桥的成功建设勾画了全世界大跨径桥梁发展的一个美好前景”。
2)项目成果对行业科技进步的作用
项目研究成果凝练出版《多塔连跨悬索桥技术研究》等专著4部,发表科研论文113篇,获得省部级科技进步奖6项(特等奖2项、一等奖3项、二等奖2项)。
项目研究成果凝练编制了三塔两跨悬索桥设计指南、设计示例,自主开发了多塔连跨悬索桥体系静力、动力、抗风、抗震行为特性的设计计算等软件2套,申请相关专利3项,为后续同类桥型设计提供了设计、计算方法。
通过示范应用,形成多塔连跨悬索桥施工工法,深水超深巨型沉井施工工法、超高钢桥塔大节段安装施工工法等3项工法,为同类桥型标准化制造提供技术标准。
同时通过示范应用,自主开发沉井施工全过程信息化监控系统、钢塔制造-安装全过程误差控制系统等软件2套、实现缠丝机和紧缆机关键设备的国产化和产业化等一系列达到国际领先水平自主知识产权。
不仅显著提升我国桥梁工程科技水平,而且培养了一支能参与国际重大桥梁工程竞争的高素质人才队伍。
(五)主要完成单位及创新推广贡献
主要完成单位
创新推广贡献
1)交通运输部公路科学研究所
主持项目的全面研究工作,提出项目整体研究思路;承担课题“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”;在研究千米级多塔连跨悬索桥适宜结构体系、推导建立了中间塔取值范围的估算公式、编制多塔悬索桥设计指南、研发多塔悬索桥专用计算分析系统等方面做出重要贡献
2)江苏省长江公路大桥建设指挥部
协助主持项目的全面研究工作,提出项目整体研究思路,承担课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”,并负责成果应用及示范推广;在研究千米级多塔连跨悬索桥适宜结构体系、创建了主缆与中塔鞍座间抗滑移安全性评价方法、编制多塔悬索桥设计指南、自主研发了多塔连悬索桥中塔大断面节段制作和水平预拼装技术,研发了深水大体积中塔沉井基础浮运、定位和助沉技术,研发了适合于三塔悬索桥结构行为特性的“四跨连续猫道”架设和多跨连续分段架设技术等方面做出重要贡献
3)江苏省交通规划设计院股份有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”;在研究千米级多塔连跨悬索桥适宜结构体系、编制多塔悬索桥设计指南方面做出重要贡献
4)中铁大桥勘测设计院集团有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”;在研究千米级多塔连跨悬索桥适宜结构体系、编制多塔悬索桥设计指南方面做出重要贡献
5)**大学
参加课题“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”在编制多塔悬索桥设计指南、探明多塔连跨悬索桥静风失稳过程和失稳机理,并建立了竖弯基频估算公式和等效荷载模型;首次分析了多塔悬索桥地震作用下结构行波效应、碰撞效应和沉井-土-结构相互作用效应,并建立相应的计算模型方面做出重要贡献
6)**大学
承担课题“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究”;在编制多塔悬索桥设计指南方面做出重要贡献
7)中交第二航务工程局有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”;在编制多塔悬索桥设计指南、研发了深水大体积中塔沉井基础浮运、定位和助沉技术,研发了适合于三塔悬索桥结构行为特性的“四跨连续猫道”架设和多跨连续分段架设技术方面做出重要贡献
8)中交第二公路工程局有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”;在研发了深水大体积中塔沉井基础浮运、定位和助沉技术,研发了适合于三塔悬索桥结构行为特性的“四跨连续猫道”架设和多跨连续分段架设技术、自主研发多塔连跨悬索桥主缆S钢丝缠丝机和PLC智能紧缆机,实现了关键设备的国产化和产业化方面做出重要贡献
9)中铁宝桥集团有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”;在自主研发多塔连悬索桥中塔大断面节段制作和水平预拼装技术方面做出重要贡献
10)江苏法尔胜缆索有限公司
参加课题“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”;在编制多塔悬索桥设计指南方面做出重要贡献
(六)推广应用情况
1)“多塔连跨悬索结构及工程示范”项目研究成果在示范工程——泰州长江公路大桥上得到整体技术应用,具体体现在以下几方面:
泰州长江公路大桥采用“加劲梁连续+弹性索”和人字型钢中塔的创新结构体系;应用静力、动力、抗风、抗震等研究成果,以及开发的分析软件,对三塔两跨悬索桥结构体系合理性进行了合理性验证;“大断面节段制作和水平预拼装技术”、“深水大体积沉井基础浮运、定位和助沉技术”、“四跨连续猫道架设和多跨连续分段架设技术”等研究成果,以及S型钢丝缠丝机等关键技术装备,分别应用于大桥工程建设中沉井定位助沉、中间塔制作吊装、主缆架设、加劲梁吊装等各个施工阶段,应用效果良好。
截至目前,大桥已经投入运营3年有余,各部位技术状况良好,车辆通行舒适、快捷,经济、社会效益良好。
2)“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”项目研究成果“加劲梁连续+弹性索”和人字形钢中间塔的体系,在武汉鹦鹉洲大桥上得到应用,应用效果良好。
3)“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”项目研究成果中塔大断面节段制作和水平预拼装技术,在港珠澳大桥上得到应用,应用效果良好。
应用单位情况
应用单位名称
应用技术
应用的起止时间
应用单位
联系人/电话
应用情况
江苏泰州大桥有限公司
整体技术
2008.5-2012.11
蒋波/********
应用效果良好
武汉鹦鹉洲大桥有限公司
“加劲梁连续+弹性索”、人字形钢中间塔结构新体系
2009.6-2012.5
李路平/********
应用效果良好
港珠澳大桥
管理局
大断面复杂钢塔制造和水平预拼装技术
2012.10~2015.8
苏宗贤/********
应用效果良好
(七)曾获科技奖励情况
获奖项目名称
获奖时间
奖项名称
奖励等级
主要获奖人
授奖单位
多塔连跨悬索结构及工程示范
2013年
科学技术奖
特等奖
张劲泉、吉林、冯兆祥、杨昀、韩大章、钱振东、张鸿、万田保、王陶、李军平、彭天波、金仓等
中国公路学会
多塔连跨千米级悬索桥中间塔设计施工关键技术及工程示范
2013年
科学技术奖
一等奖
张鸿、冯兆祥、吉林、韩大章、万田保、李军平等
湖北省政府
长大桥梁深水超大型沉井基础施工成套关键技术研究
2010年
科学技术奖
特等奖
张鸿、吉林等
中国公路学会
三塔悬索桥上部结构施工关键技术研究
2012年
科学技术奖
一等奖
薛光雄、吉林、冯兆祥、金仓等
中国公路学会
三塔悬索桥中间塔设计关键技术
2012年
科学技术奖
一等奖
韩大章、吉林、陈艾荣、冯兆祥、万田保等
中国公路学会
多塔连跨悬索桥中间塔施工关键技术及其应用研究
2012年
科学技术奖
二等奖
冯兆祥、张鸿、吉林、李军平等
江苏省政府
大型基础降水及其诱发地层沉降控制技术与应用
2011年
科学技术奖
二等奖
冯兆祥等
江苏省政府
(八)主要知识产权证明目录
1)发明专利
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利有效状态
发明专利
三塔悬索桥中塔纵向抗弯惯矩合理性评价方法
中国
ZL********.X
2015年8月19日
********
交通运输部公路科学研究所
张劲泉、杨昀、曲兆乐、宋建永
专利权维持
发明专利
塔式结构刚度的快速识别方法
中国
ZL********.2
2011年4月6日
********
**大学、江苏省长江公路大桥建设指挥部
王俊、刘伟庆、钟健驰、吉林、冯兆祥
专利权维持
发明专利
大型桥梁钢塔水平预拼方法
中国
ZL********.8
2011年8月31日
********
中铁宝桥集团有限公司、江苏省长江公路大桥建设指挥部
李毅、李军平、张永利、成宇海、张宁
专利权维持
2)专著出版
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
出版书号
出版日期
作者
出版社
备注
专著
多塔连跨悬索桥技术研究
中国
ISBN978-7-114-10711-5
2013年6月
张劲泉、冯兆祥、杨昀
人民交通出版社
专著
多塔连跨悬索桥模型试验与分析技术
中国
ISBN978-7-114-10738-2
2013年6月
张劲泉、李万恒、樊平
人民交通出版社
专著
多塔连跨悬索桥抗震与减震设计
中国
ISBN978-7-114-10698-9
2013年6月
李建中、吉林、彭天波、周良、邓育林
人民交通出版社
3)软件著作权
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
登记号
登记时间
著作权人
备注
软件著作权
沉井下沉信息化监测系统V1.0
中国
2010SR********
2010年3月15日
中交第二航务工程局有限公司、中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
软件著作权
悬索桥非线性分析系统[简称SBNA]V1.0
中国
2013SR********
2013年1月18日
交通运输部公路科学研究所
软件著作权
钢塔节段机加工测量数据处理软件V1.0
中国
2013SR********
2013年5月13日
中铁宝桥(扬州)有限公司、江苏省长江公路大桥建设指挥部
软件著作权
随机车流模拟系统V1.0
中国
2011SR********
2011年07月16日
陈艾荣、阮欣、周小燚、郭济、马如进
(九)主要完成人情况表
姓名
排名
技术职称
工作单位
完成单位
对本项目技术创造性贡献
获得国家科技奖励情况
张劲泉
1
研究员
交通运输部公路科学研究所
交通运输部公路科学研究所
项目负责人,本项目研究工作占本人总工作量60%以上。
对本项目创新点1)、3)、4)、5)做出创造性贡献;旁证材料:
发明专利1项(ZL********.X),软件著作权1项(2010SR********),专著2部(ISBN978-7-114-10711-5、ISBN978-7-114-10738-2)
2009年、2011年国家科技进步二等奖2项
吉林
2
研究员级高工
江苏省长江公路大桥建设指挥部
江苏省长江公路大桥建设指挥部
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量60%以上。
对本项目创新点1)、2)、4)、7)做出创造性贡献
2008年国家科学技术进步二等奖1项
冯兆祥
3
研究员级高工
江苏省长江公路大桥建设指挥部
江苏省长江公路大桥建设指挥部
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量60%以上。
对本项目创新点1)、2)、4)、7)做出创造性贡献
2008年国家科学技术进步二等奖1项
杨昀
4
研究员
交通运输部公路科学研究所
交通运输部公路科学研究所
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量60%以上。
对本项目创新点1)、3)、5)做出创造性贡献
无
韩大章
5
研究员级高工
江苏省交通规划设计院股份有限公司
江苏省交通规划设计院股份有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点1)、4)做出创造性贡献
无
万田保
6
教授级高工
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点1)、4)做出创造性贡献
2007年获国家科技进步二等奖1项
张鸿
7
教授级高工
中交第二航务工程局有限公司
中交第二航务工程局有限公司
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点4)、7)做出创造性贡献
2010年度国家科技进步一等奖;2012年度国家科技进步一等奖
林鸣
8
正高
中交第二公路工程局有限公司
中交第二公路工程局有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点7)、8)做出创造性贡献
2007年国家科技进步二等奖1项、2008年获国家科技进步二等奖1项
钱振东
9
教授
**大学
**大学
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点4)做出创造性贡献
2011年获国家科技进步二等奖
徐恭义
10
教授级高工
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点1)、4)做出创造性贡献
1999年国家科技进步二等奖1项、2007年获国家科技进步二等奖1项
杨进
11
正高
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
中铁大桥勘测设计院集团有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点1)、4)做出创造性贡献
1999年国家科技进步二等奖1项、2007年获国家科技进步二等奖1项
李军平
12
教授级高工
中铁宝桥集团有限公司
中铁宝桥集团有限公司
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点7)做出创造性贡献
无
陈艾荣
13
教授
**大学
**大学
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点4)、6)做出创造性贡献
国家科技进步一等奖1项
彭天波
14
副研究员
**大学
**大学
课题骨干,本项目研究工作占本人总工作量50%以上。
对本项目创新点4)、6)做出创造性贡献
2009年国家科技进步一等奖1项
王陶
15
研究员
交通运输部公路科学研究所
交通运输部公路科学研究所
课题负责人,本项目研究工作占本人总工作量60%以上。
对本项目创新点1)、3)、4)做出创造性贡献
无
(十)完成人合作关系说明
本项目由国家科技支撑计划项目“多塔连跨悬索桥关键技术研究”(编号:
2009BAG15B00)、课题1“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”(编号2009BAG15B01)、课题2“多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”(编号2009BAG15B02)、课题3“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究”(编号2009BAG15B03),以及江苏省交通科技攻关项目“长大桥梁深水超大型沉井基础施工成套关键技术研究”(********-150)、 “三塔悬索桥上部结构施工关键技术研究”(********-170)、“长大桥梁深水超大型沉井基础施工成套关键技术研究”组成。
项目主要完成人张劲泉、吉林、冯兆祥、杨昀、韩大章、万田保、张鸿、林鸣、钱振东、徐恭义、杨进、李军平、陈艾荣、彭天波、王陶来自建设、科研、设计、施工和材料加工厂家等单位。
主要完成人在项目立项、获奖、知识产权和专著等方面有合作关系,合作情况详见《完成人合作关系情况汇总表》。
完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者/项目排名
合作时间
合作成果
证明材料
备注
1
共同立项
张劲泉、杨昀、陈艾荣、彭天波
2009~2013
“多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究”编号2009BAG15B01
任务书
2
共同立项
吉林、张鸿、王陶、韩大章、李军平
2009~2013
多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究”编号2009BAG15B02
任务书
3
共同立项
钱振东、冯兆祥
2009~2013
“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究”编号2009BAG15B03
任务书
4
共同获奖
张劲泉、吉林、冯兆祥、杨昀、韩大章、钱振东、张鸿、万田保、王陶、李军平、彭天波、金仓
2013.12
“多塔连跨悬索桥关键技术研究”中国公路学会/特等奖
获奖证书
5
共同获奖
韩大章、吉林、陈艾荣、冯兆祥、万田保
2012.12
“三塔悬索桥中间塔设计关键技术”中国公路学会/一等奖
获奖证书
6
共同著作
张劲泉、冯兆祥、杨昀
2012~2013
《多塔连跨悬索桥技术研究》
专著
7
共同著作
吉林、彭天波
2012~2013
《多塔连跨悬索桥抗震与减震设计》
专著
8
共同知识产权
张劲泉、杨昀
2012~2013
三塔悬索桥中塔纵向抗弯惯矩合理性评价方法
专利证书
10
共同知识产权
吉林、冯兆祥
2009~2013
塔式结构刚度的快速识别方法
专利证书
11
其他
杨进
2009年
泰州长江公路大桥跨江大桥工程施工图设计
设计图
12
其他
林鸣
2006年
泰州大桥主桥沉井基础施工技术研究合同
技术开发合同
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