钢管混凝土拱桥设计施工与养护关键技术研究项目可行性建议书.docx
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钢管混凝土拱桥设计施工与养护关键技术研究项目可行性建议书.docx
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钢管混凝土拱桥设计施工与养护关键技术研究项目可行性建议书
钢管混凝土拱桥设计、施工与养护关键
技术研究项目可行性建议书
1项目的背景和必要性
11项目概况
拱桥是一种以受压为主的结构可以应用抗压强度高抗拉强度低的圬工材料修建当地基条件较好时这种由自重产生的廉价的对结构的压力具有很大的经济性拱桥的适用跨径范围较大从几十米到三四百米甚至更大在山区深沟峡谷库区等地形条件下大跨拱桥能避免高墩或高塔的建造单跨拱桥不需要象连续梁斜拉桥那样用边跨来平衡主跨因此具有很强的竞争力长期以来圬工和钢筋混凝土拱桥在我国得到广泛的应用尤其在西南山区的公路建设中然而圬工和钢筋混凝土拱桥的自重较大无支架施工困难等限制了其跨径的发展随着经济的发展劳动力价格的提高和建筑材料供应的充分与价格的相对下降拱桥的经济性和技术先进性日益受到其它桥型的挑战1990年代我国在西南地区开始了将钢管混凝土应用于拱桥的实践1990年第一座钢管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥建成此后这种桥型在我国的公路建设中得到大量的应用与发展据不完全统计已建和在建的钢管混凝土拱桥已达200余座已建成跨径最大的是广州丫髻沙大桥主跨360m在建跨径最大的是重庆巫峡长江大桥主跨净跨460m
钢管混凝土将钢材和混凝土有机地结合在一起在受力方面一方面借助内填混凝土提高钢管壁耐侧压稳定性另一方面通过钢管对混凝土的紧箍力作用提高核心混凝土的承载力因此两种材料优势互补材料得到充分的利用在施工方面空钢管架设吊装重量轻工厂化程度高又可作为施工支架和内填混凝土的模板施工用钢量省而且工厂化工业化水平高加快了施工的速度由于在材料性能和施工方法上的优越性将其应用于以受压为主的拱桥之中是十分合理它对于桥梁结构节约材料减轻自重提高跨越能力方便施工缩短工期都有着积极的意义
在国外本世纪的30年代前苏联曾建造了两座钢管混凝土拱桥此后未有此类桥梁建设的报道我国钢管混凝土拱桥近期的迅速发展已引起了国际桥梁界的注意近些年国外有个别拱桥应用了钢管混凝土材料如法国的Autrenas桥跨径56m美国的ColumbusGateway拱桥等但这些桥只是在拱脚部分应用了钢管混凝土材料在设计上将其视为钢拱桥与我国的钢管混凝土拱桥相比无论在设计理论结构型式还是施工工艺与技术上均有很大的不同
然而由于我国正处于交通基础设施与市政工程设施建设的高峰钢管混凝土拱桥的应用发展迅猛对于钢管混凝土拱桥的结构受力性能施工工艺和要求等方面还处于探讨过程之中仍有许多课题研究有待进行更为重要的是我国迄今为止还没有专门的钢管混凝土拱桥设计与施工规范给工程应用带来困难也制约了钢管混凝土拱桥的健康发展
此外我国的钢管混凝土拱桥修建虽然时间不长但已有一些桥梁暴露出使用与养护上的一些问题如悬吊桥面系的整体性较差吊杆的安全性与养护钢管拱肋的防腐等随着时间的推移其养护问题可能更加突出因此钢管混凝土拱桥使用管理与养护方面的研究也应及早开展
钢管混凝土拱桥最早从我国的西南发展起来我国西南地处山区适合于修建拱桥钢管混凝土拱桥是在我国经过广大桥梁工作者对拱桥轻型化现代化的大量探索之后找到的一种新型拱桥结构由于它适合我国生产力钢产量不断提高对施工工期要求短对桥梁审美要求提高的国情在适合条件下具有良好的综合经济效益因此钢管混凝土拱桥一经出现很快就向全国发展近年来在西北地区的交通建设中钢管混凝土拱桥也日益显示出其强大的生命力因此钢管混凝土拱桥已经在也还将继续在西部地区交通建设中发挥越来越重要的作用对钢管混凝土拱桥的设计施工和养护关键技术开展研究是非常必要的
钢管混凝土拱桥设计施工与养护关健技术研究主要内容包括
1钢管混凝土拱桥结构体系的研究
1钢管混凝土拱桥结构体系研究
2钢管混凝土拱肋结构与构造研究
3桥面结构与构造研究
2钢管混凝土拱桥结构设计理论及设计方法的研究
1钢管混凝土拱桥极限承载力的研究
2钢管混凝土拱桥正常使用极限状态受力的研究
3钢管混凝土拱桥温度收缩徐变问题研究
3钢管混凝土拱桥施工及施工控制技术的研究
1钢管拱肋加工制作技术标准的研究
2钢管拱肋架设技术方法的研究
3管内高性能混凝土的研究
4施工控制技术的研究
4钢管混凝土拱桥养护技术研究
1既有钢管混凝土拱桥的现状调查及养护改造技术的研究
2新建钢管混凝土拱桥养护技术的研究
3钢管混凝土拱桥健康诊断及监测系统的研究
12项目研究目的
本项目将在钢管混凝土拱桥大量应用及已进行的各种研究成果的基础上抓住钢管混凝土拱桥理论与应用中关键的技术问题和在西部地区应用的特点选取典型的工程作为分析对象对钢管混凝土拱桥的结构体系构造型式及受力性能进行深入系统的研究对各种结构体系提出合理的构造型式与应用范围提出实用的钢管混凝土拱桥设计计算理论实用算法及应用程序提出钢管混凝土拱桥设计指南以指导应用对钢管拱肋制作工艺及质量控制钢管拱肋的架设技术及施工控制技术管内混凝土质量检测与控制技术施工控制技术等进行研究编写钢管混凝土拱桥施工指南以指导施工对钢管混凝土拱桥的使用管理与养护技术及健康诊断与监测系统进行研究新建桥梁从建设开始就能为将来的使用与养护考虑对于已建桥梁提出合理的使用管理与养护改造方案提出钢管混凝土拱桥健康诊断经济实用的技术及安全评定方法编写钢管混凝土拱桥养护手册以最大限度地发挥钢管混凝土拱桥的社会经济效益结合典型工程通过研究形成比较完善的适合西部应用的钢管混凝土拱桥设计施工与养护成套技术并为钢管混凝土拱桥设计规范和施工规范的制定打下坚实的理论基础使这种桥型在我国的西部交通基础设施建设中发挥更大更好的作用同时它对解决我国当前钢管混凝土拱桥设计施工与养护的关键问题促进钢管混凝土拱桥的科技进步降低工程造价提高结构安全性具有重要意义将取得显著的经济效益和社会效益
13市场需求前景
交通基础设施建设是我国西部开发的重要内容之一桥梁是交通基础设施中的关键内容因此在西部地区交通基础设施建设中必将修建大量的公路铁路和市政工程桥梁
钢管混凝土拱桥结构形式多样适用范围广经济跨径从几十米到二三百米最大跨径已达460米我国西部地区多处于河流的上流大河水面宽度以二三百米为多两岸地势陡峭地质条件较好时可以用有推力的钢管混凝土拱桥一跨跨越对于其它情况其主跨也可以采用钢管混凝土拱桥据2002年11月人民交通出版社出版的《钢管混凝土拱桥实例集一》中的最新统计不完全统计已建成的钢管混凝土拱桥中有40建于西部地区目前西部在建的大型钢管混凝土拱桥有广西南宁永和大桥跨径为338m重庆市巫山县巫峡长江大桥主跨净跨径460m兰州雁盐黄河大桥三跨一联8712787m湖南省永顺县王村大桥主跨净跨径为200m等其中重庆市巫山县巫峡长江大桥建成后是我国也是世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥因此在西部交通基础设施建设之中钢管混凝土拱桥的应用有着广阔的前景本项目的研究对我国西部交通建设有着十分重大的意义
14达到的技术水平
钢管混凝土拱桥是一种适合于中国国情的桥梁结构形式国外此类桥梁修建甚少因此其研究工作开展也极少国内虽然钢管混凝土拱桥修建了较多但是以针对具体桥梁的个案问题的研究为主许多问题还未涉及一些问题虽开展了研究但不深入更缺乏对钢管混凝土拱桥设计施工和养护关键技术开展过系统的研究本项目联合了国内多家在钢管混凝土拱桥应用与研究方面具有相当基础的设计科研高等院校等单位进行联合攻关有望使我国钢管混凝土拱桥的设计施工和养护技术的关键问题上取得一些重大的突破取得较为系统的研究成果使钢管混凝土拱桥的技术跃上一个新的台阶研究成果将达国内领先水平或国际先进水平
15在国民经济发展中的作用
西部开发是我国实现地区平衡发展和可持续发展的重大战略举措开发西部首先必须解决公路交通等基础设施的建设问题如前所述钢管混凝土拱桥是一种适合我国西部地区应用的桥型因此本项目对钢管混凝土拱桥设计施工与养护关健技术问题的研究对充分发挥科技创新在西部交通建设中的作用对西部交通建设中充分发挥投资效益实现西部地区交通的跨越式发展起到积极的推动作用
交通基础设施的建设将改善西部地区的交通状况促进西部地区的经济持续高速地发展同时基础设施建设本身投资巨大它将直接刺激建设地区的经济拉动其经济增长大量钢管混凝土拱桥的修建将带动相关的冶金建材建筑等行业的发展因此本项目的研究对于西部经济的发展也将有十分积极的作用
钢管混凝土拱桥在西部地区以外的我国广大地区也都有着大量的应用本项目的研究对于我国其它地区的钢管混凝土拱桥的应用也有着重要的理论意义与应用价值它对促进我国桥梁建设的技术进步促进我国的经济发展也具有相当重要的意义
2项目前期科研及工作基础
21对国内外研究现状研究水平和发展趋势的分析与评价
虽然最早的钢管混凝土拱桥出现在本世纪30年代的前苏联近年来国外有个别拱桥应用了钢管混凝土材料但国外对钢管混凝土拱桥的研究开展甚少在设计上多将其视为钢拱桥
1目前国内研究已取得的成果
随着钢管混凝土拱桥应用推广我国对钢管混凝土拱桥的设计理论与施工技术研究已取得了一定的成果许多大跨径钢管混凝土拱桥建设项目中都列有为保证桥梁顺利建成所进行的应用研究积累了相当的实测资料和个案研究成果一些科研院所和高校也开展了钢管混凝土拱桥方面的研究[1][2]在单圆管的面内面外受力全过程和双重非线性有限元分析方面[3]-[5]在钢管混凝土拱的温度影响方面[6]在钢管拱千斤顶钢铰线斜拉扣挂悬拼技术及合拢松索技术[7][8]转体施工技术[9]等方面均已取得阶段性的成果此外在管内混凝土收缩徐变问题桁式结点疲劳问题钢管混凝土拱桥的动力性能及抗震抗风问题钢管防腐问题等方面也开展了一些研究1999年以前的研究成果在《钢管混凝土拱桥设计与施工》[1]一书中得到了较为集中的反映2002年出版的《钢管混凝土拱桥实例集一》[2]的第一章对迄今为止的钢管混凝土拱桥设计理论进展与施工问题研究进行了综述该书还给出了十一座有代表性的钢管混凝土拱桥的设计施工科研的较详细的介绍《桥梁计算示例集拱桥第二版》[10]中新增了钢管混凝土拱桥设计计算实例《公路施工手册桥涵第二版》[11]也增加了钢管混凝土拱桥的施工内容在标准方面新修订的《公路桥涵施工技术规范JTJ-41-2000》[12]增加了钢管混凝土拱桥的内容《公路工程质量检验评定标准JTJ-071-97》[13]也对原标准071-94中有关钢管混凝土拱桥的内容进行了修订此外由重庆交通科学研究院主编的交通部规范《钢管混凝土拱桥设计规范》《钢管混凝土拱桥施工技术规范》于2001年6月在广西南宁召开了统稿会议正在紧张制定之中其中《钢管混凝土拱桥施工技术规范》正在对征求意见稿的返回意见进行修改
2结构体系研究方面存在的主要问题
钢管混凝土拱桥结构形式多样适用范围广这些结构形式的受力特点各不相同适应条件也不一样对钢管混凝土拱桥的结构体系进行系统的研究探索各种结构的受力特点对各种结构体系进行优化提出适合于西部地区应用的桥型这些工作迄今未见研究报道
钢管混凝土拱桥中出现了一些新型的结构如下承式刚架系杆拱带双悬臂半拱的中承式刚架系杆拱这种采用高强拉索平衡拱的推力的新型结构其各组成结构的合理构造具体结构形式设计计算特点等方面针对具体桥梁的设计探索进行得较多上升到理论高度的研究很少[14]
钢管混凝土拱桥的拱肋截面按管的根数可分为单管双管三管四管和六管单管截面用于跨径不大的钢管混凝土拱桥对单圆管截面的钢管混凝土拱桥的研究也取得了可喜的进展因此单圆管截面不作为此次研究的重点
双管截面以竖哑铃形为主有个别为双管桁式的钢管混凝土拱桥中有相当部分采用哑铃形截面跨径从几十米到160m以100m附近为多哑铃形截面的极限承载力的计算虽然一些研究人员进行了探讨但不同研究提出的计算方法理论各异结果相差很大且迄今未见有关试验研究因此这些计算方法孰优孰劣无从判断此外哑铃形截面在灌注腹腔内混凝土时常发生爆管事故[15]因此对其施工受力分析提出合理的施工措施以及从结构构造上的改进是本次研究的一个重要内容
桁式拱肋能够采用较小的钢管直径取得较大的纵横向抗弯刚度且杆件以受轴向力为主能够充分发挥材料的特性对跨径超过100m的钢管混凝土拱桥桁肋是一个比较合适的截面形式桁式截面中三管和六管截面应用较少四管截面应用最多四管截面还可以根据横向两根钢管之间的联系方式分为横哑铃形全桁式以及组合式桁式拱肋是由钢管混凝土弦杆与腹杆平联一般为空钢管焊接而成的桁式结构管接头的焊接质量与抗疲劳性能是设计的关键[16]由于桁式截面适用于跨径较大的钢管混凝土拱桥因此桁式截面是本项研究的重点
我国长期以来受经济条件和技术条件的限制钢桥修建相对较少尤其在公路桥梁中在钢管混凝土拱桥设计中钢管作为钢结构的一种有许多结构构造方面的问题值得研究比如拱肋管接头横撑的构造吊装接头合拢接头等目前这方面研究开展得也不多特别值得指出的是大跨度钢管混凝土拱采用的桁肋是一种管结构这种管结构过去在我国的桥梁中几乎没有什么应用因此对于管结构的合理的结点形式抗疲劳性能等等都有待我们的研究
我国过去修建的拱桥多为上承式拱桥而钢管混凝土拱桥中中下承形式应用较多这些中下承拱桥中下承部分桥面系的构造形式吊杆构造与拱肋的关系伸缩缝的设置等问题已进行了一些可贵的探索但也还缺乏深入系统的研究已有一些桥梁在桥面系的使用中暴露出一些问题如桥面系振动较大吊杆生锈与更换困难下承部分桥面板小支座脱落且更换困难等等
我国的钢管混凝土拱桥的桥面系结构除少数的拱梁组合桥的桥面系以纵梁为主外绝大多数沿袭了上承式钢筋混凝土拱桥的梁式拱上建筑的构造形式它以横梁为主结构将横梁设置于立柱上或吊杆下然后纵向铺设桥面板梁这种桥面系不参与总体受力属于局部受力传力结构在中下承式拱桥中由于横梁之间纵向联系很弱因此其整体性较差刚度也较小桥面振动较为厉害此外这种缺乏整体性的下承桥面系一旦吊杆破断将造成严重的后果因此如何从结构与构造方面提高钢管混凝土拱桥桥面系的整体性与刚度是钢管混凝土拱桥结构体系中研究中应该引起重视的一个问题另一方面钢管混凝土拱桥由于拱肋截面的轻型化使得桥面系在恒载中所占的比例上升桥面系的轻型化问题就显得十分突出钢筋混凝土预应力混凝土和钢混凝土组合结构是钢管混凝土拱桥中常用的桥面结构形式怎样根据具体桥梁的桥宽桥梁结构形式施工方法选择合适的横梁结构是桥面系结构中要研究的另一个问题此外中下承式拱桥面系与拱肋相接处的构造形式伸缩缝的布置等等也都需要进一步的研究[14]
在我国的钢管混凝土拱桥中吊杆和系杆均采用高强钢丝或钢铰线目前已发现一些桥梁的吊杆与系杆出现生锈的现象甚至锈断这个问题已引起了桥梁工程界的高度重视如何在现有基础上开发出更适合于钢管混凝土拱桥应用的吊杆与系杆及锚固构造与产品也需要进行研究
3设计理论及设计方法方面存在的主要问题
尽管我国在钢管混凝土拱桥的应用与研究方面取得了一些成果但由于交通部目前还没有钢管混凝土拱桥相应的设计规范设计与计算多沿用钢筋混凝土拱桥的规范同时参考铁路钢桥和建筑行业的有关钢管混凝土结构的设计规程因此在设计与计算中缺乏科学的理论体系存在着一定的盲目性导致设计计算结果有些偏于不安全有些则偏于不经济
钢管混凝土单圆管构件已进行了大量的研究然而这些研究主要以房屋建筑中的柱子为研究对象针对钢管混凝土拱桥的构件研究还不多由于钢管混凝土拱桥施工时首先架设钢管拱肋灌注管内混凝土后再上后期的恒载因此钢管的初应力问题比房建中的柱子要严重得多钢管的受力初应力对结构受力的影响是一个有等研究的问题还有钢管与管内混凝土的联合作用问题实际结构中混凝土的脱空程度及对受力的影响现在研究得也不多
目前在钢管混凝土拱肋的强度验算方面多采用容许应力法将钢管混凝土视为钢筋混凝土结构在考虑了施工初应力和收缩徐变应力后拱脚处的钢管应力往往成为控制设计的因素不仅没有发挥钢管与混凝土的组合作用而且其组合效率连钢筋混凝土结构都不如因为钢筋混凝土采用的是极限状态法验算极限承载力即使有些设计者和研究者采用极限承载力进行验算但对于我国现有的三本有关钢管混凝土结构的设计规程中国工程建筑标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS2890国家建筑材料工业局标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》JCJ01-89电力部《钢--混凝土组合结构设计规程》DL5099-97如何采用也没有深入的研究三本规范由于理论依据不同在许多方面的计算方法也不相同计算结果也有一定偏差在采用极限承载力进行验算时应如何考虑初应力的影响混凝土收缩徐变的影响等等也都有待研究
单圆管仅用于跨径不大的拱桥之中大量的钢管混凝土拱桥采用的是哑铃形和桁式拱肋然而钢管混凝土哑铃形和桁式拱肋构件的试验研究迄今未见文献报道其极限承载力计算方法是钢管混凝土拱桥强度验算的基础因此十分有必要开展这方面的研究
钢管混凝土拱肋是由钢管和管内混凝土组成设计计算时刚度如何取值对计算结果有相当的影响一般而言刚度取值大超静定拱的计算内力也大因此从内力方面来说刚度取值大是偏于安全的而在稳定计算和挠度计算时刚度取值大则稳定系数大挠度值小因此在计算结构的稳定和挠度时刚度取值大则计算结果是偏于不安全的另外拱肋的刚度主要有抗压刚度与抗弯刚度二者对上述计算的影响也是不同的目前钢管混凝土拱肋刚度取值问题尚未引起人们的注意有关研究开展得很少设计时多数是简单的将钢管与混凝土刚度进行迭加从已进行的初步分析看它对于内力计算是偏于安全的然而对于稳定和挠度计算则是偏于不安全的而稳定和挠度往往会成为大跨度钢管混凝土拱桥设计的主要控制因素目前已有一些桥梁的观测发现钢管混凝土拱桥的实际挠度超过设计计算值
钢管混凝土拱桥一般为超静定结构温度变化会产生附加内力钢管混凝土拱肋因其材料截面构成和施工方法等与其它拱桥不同如何确定温度变化值已开展了初步的研究[6]但还未到实用阶段除线性温差内力外钢管混凝土还存在着非线性温差它所产生的自应力对结构受力性能的影响也有特进一步的研究
除了温度问题外管内混凝土的收缩徐变问题也是工程界所关心的问题目前这方面的基础理论与试验研究还不是很多在实际工程中往往采用普通混凝土的徐变模型或对其参数进行一些修改[17]-[19]而且目前对管内混凝土收缩徐变的研究的重点在于应力方面尤其是采用容许应力法时钢管的应力在考虑徐变后的增加导致许多设计中钢管应力成为结构设计的控制因素然而正如前面所述的容许应力法存在着偏保守的倾向而另一方面徐变引起结构刚度的下降对结构变形控制和结构稳定控制的影响没有引起工程界和研究人员的足够重视
在动力性能方面钢管混凝土拱肋本身由于具有较好的弹塑性性能刚度较传统的圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥小许多因此现有的一些计算表明钢管混凝土拱桥的地震作用力一般要小于活载作用力由于国家重点实验室资助了《钢管混凝土拱桥抗震性能研究》国家基金资助了《钢管混凝土拱桥抗震理论研究》[20]因此在本次西部课题中不考虑将钢管混凝土拱桥抗震理论作为重点进行研究而考虑在第一专题《钢管混凝土拱桥结构体系研究》中加以考虑
4施工及施工控制方面存在的主要问题
在钢管混凝土拱桥的施工和施工控制方面同样既取得了可喜的成果但也存在着一些问题
在钢管拱的缆索吊装转体施工应用研究方面已取得重大的突破如缆索吊装中的千斤顶斜拉扣挂悬拼技术将修建斜拉桥悬索桥的施工技术应用于钢管混凝土拱桥的施工之中如大吨位水平转体的成套技术竖向转体的液压同步控制技术等[7]-[9]然而这些技术往往设备投资大技术要求高施工工序复杂因此钢管拱的架设技术还有许多有待进一步完善与改进的地方如缆索吊装施工中如何优化和减少扣索等通过研究使钢管拱肋的架设施工能简化施工工序降低设备投资有利于其在西部地区的发展与应用
近年来大跨度钢管混凝土拱桥在施工过程中都进行了施工监测监控对保证施工的安全和质量起到了积极的作用但由于施工监测监控技术主要从斜拉桥施工引入因此在针对钢管混凝土拱桥特点开展施工监测监控方面的研究才刚刚开始
钢管混凝土拱肋由钢管与管内混凝土组合而成在管内混凝土的材料性能灌注工艺等方面也进行了相当多的技术研究但对于如何保证钢管与混凝土的紧密结合减小钢管与混凝土的脱空高效科学的检测方法与手段应用高性能混凝土等方面的研究开展得还不够
由于目前尚无钢管混凝土拱桥专门的施工技术规范许多钢管混凝土拱桥施工时都编制了针对具体桥梁的施工技术规定但对于施工容许误差的规定研究较少因此所规定的容许误差存在着不科学不合理的内容有些指标可能过严施工不易达到而且对结构受力与使用性能影响不大增加了施工难度和费用而有些则可能太松对结构的使用和安全带来不利的因素
5养护方面存在的主要问题
钢管混凝土拱桥的出现才十余年的时间但在使用与养护方面已出现了一些问题如广东佛陈大桥的系杆出现了锈断至使该桥在运营5年后19941999就被迫关闭交通进行系杆的更换由于当时设计考虑的是不可更换的系杆因此给系杆的更换带来极大的困难系杆更换工程造价高中断交通时间长给投资者收费桥梁和当地的经济带来很大的影响[22]
重庆宜宾的小南门桥中承式钢筋混凝土拱的吊杆拉断事故对大量钢管混凝土中下承式拱桥中的吊杆安全敲起了警钟[23]对一些钢管混凝土拱桥的吊杆的调查也发现了生锈的现象等钢管混凝土拱桥早期设计的吊杆在防腐方面的考虑不足且多为不可更换的吊杆这样给吊杆的养护与更换带来了相当的困难随着时间的推移这种问题会更多突出为此2003年西部交通建设科技项目专列有拱桥吊杆健康诊断技术研究混凝土组合桥面系如连霍国道主干线徐州京杭运河大桥湖南益阳市茅草街大桥等其钢梁也存在着防腐的问题今后已建成钢管混凝土拱桥的防腐问题将会不断地提到桥梁使用与管理部门面前
桥梁使用状态的健康诊断与长期监测是当前桥梁工程研究的一个热点已引起国内外桥梁使用与管理部门的高度重视我国在这方面的研究与应用正处于起步阶段目前在一些投资大重要性突出的桥梁中已经开始了这项应用如何针对我国西部的环境与经济特点和钢管混凝土拱桥的特点探索出经济实用方便有效的钢管混凝土拱桥使用状态的健康诊断与长期监测是一个岌待研究的课题
总之钢管混凝土拱桥仅出现十余年的时间现已暴露出一些养护方面的问题随着时间的推移养护问题会越来越突出目前在这一方面还缺乏经验与技术准备对钢管混凝土拱桥的健康诊断与长期监测监控更是一个全新的课题因此认真研究钢管混凝土拱桥的养护问题为今后已建钢管混凝土拱桥的养护和新建钢管混凝土拱桥在设计时采取有效措施方便养护减少养护工作量是非常必要的钢管混凝土拱桥要在西部开发中发挥其优势必须在养护问题上取得突破性的进展
22项目前期科研及现有工作条件
湖南省交通规划勘察设计院是本项目的申报单位和主持单位湖南省交通规划勘察设计院是国内较早开展钢管混凝土拱桥应用研究及设计的单位之一已设计了湖南省资兴市鲤鱼江大桥2×80m中承式钢管混凝土拱桥邵阳市西湖桥3×88m下承式钢管混凝土系杆拱桥衡南县湘江大桥3×90m中承式钢管混凝土拱桥益阳市资江三桥102m+114m+102m中承式钢管混凝土拱桥长沙市黑石铺湘江大桥153m+171m+153m中承式钢管混凝土拱桥永顺县王村大桥26m+208m+26m中承式钢管混凝土拱桥益阳市茅草街大桥80m+368m+80m中承式钢管混凝土系杆拱桥等多座钢管混凝土拱桥具有丰富的钢管混凝土拱桥设计与科研实力目前正主持湖南省交通厅大跨度钢管混凝土拱桥设计与施工成套技术研究科研项目该项目以益阳市茅草街大桥为依托工程主要研究内容包括
1主拱施工工艺和施工控制模型试验研究
研究内容包括主拱施工过程模拟施工过程的主拱受力及稳定性分析成桥状态静动力试验与分析
已完成的工作有主拱肋模型加工制作完毕边拱及扣塔模型已施工完成
2高性能钢管混凝土受力性能分析及模型试验研究
研究内容包括钢管混凝土结构的受力特性成桥状态应力应变测试正常使用极限状态下应力应变测试钢管混凝土结构超载特性研究
3钢管混凝土防脱空技术研究
研究内容包括混凝土配合比优化的试验研究泌水试验水化热膨胀率试验等混凝土收缩变形特性钢管混凝土的足尺模型试验
已完成的工作有钢管混凝土的早期脱空钢管内混凝土的变形特性混凝土配合比的优化足尺模型的温度场及变形的初步结果
4静动力特性分析与试验研究
研究内容包
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