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1 公示内容 推荐奖种:高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术进步奖) 项目名称: 长寿命高性能钢桥结构体系与设计理论 推荐单位:长安大学 主要完成单位: 长安大学、同济大学、上海交通大学、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、西藏天路股份 有限公司、兰州市城市建设设计院 主要完成人:主要完成人情况表见表

2 所列.

项目简介: 针对跨海跨江、高寒、高海拔、不良地质、多灾害耦合等复杂建设环境,以及高速重载、综 合交通、效能释放等使用要求,在安全性、耐久性、适用性、经济性、使用寿命和绿色低碳前提下, 研发长寿命高性能钢桥结构体系与设计理论是交通强国建设的必然要求.本项目在国家自然科学基 金、教育部人才基金、交通运输部科技项目等项目支持下,历时十余年产、学、研相结合的自主创 新与实践,对长寿命高性能钢桥从材料研发与选材准则、构造与连接创新、构件与结构体系改进、 可靠性设计理论革新

4 个方面进行了系统研究,攻克了系列技术难题,取得创新成果如下: (1)提出了桥梁用高性能钢材的断裂韧性及耐候性设计指标,研发了桥梁用超高性能纤维混 凝土(UHPFRC)及其制备技术,确定了玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的导热系数、层间抗剪模 量等设计指标,进而提出了高性能钢桥的选材依据与材料性能设计指标,建立了高性能钢桥的抗疲 劳防断裂设计准则;

明确了质量等级、腐蚀级别、应力比对高强度钢丝疲劳性能的影响规律,揭示 了高强度钢丝腐蚀疲劳特性和破坏机理,提出了高强钢丝抗疲劳设计准则,填补了现行规范的技术 空白,也为在役桥梁的评估提供了重要依据.从材料层面有效提升了钢桥抗疲劳、防断裂设计水平, 延长了桥梁安全使用寿命. (2)研发了基于冷连接设计理念的粘贴波折连接件、FRP-钢粘贴节点等桥面板新型连接构造, 揭示了湿热环境下新型连接构造的受力机理与界面传力行为;

建立了新型焊接整体节点及钢管节点 的设计与计算方法,提出了钢塔墩与组合塔墩的合理构造型式与设计方法,研究成果纳入了国家行 业技术标准. (3)建立了高性能、高强钢梁的抗弯、抗剪性能计算分析模型和简化计算公式,构建了长寿 命高性能混合钢梁设计准则,确定了耐候钢腹板间隙面外变形细节的疲劳强度等级,提出了耐候钢 桥的设计准则;

研发了受力性能优越、施工稳定性好的管翼缘组合梁,提出了管翼缘组合梁抗弯、 抗剪、抗扭计算分析模型和简化计算公式,建立了高性能管翼缘组合梁设计方法;

研发了钢-UHPFRC

2 组合桥面板、FRP 组合钢桥面板,并提出了基于冷连接设计理念的高性能组合桥面板设计方法,支 撑了长寿命高性能钢桥结构体系与设计理论的建立与完善. (4)系统研究了恒载效应、车辆荷载效应、温度效应在典型钢桥中的传递机制,为多场作用 下的钢桥系统可靠性分析奠定了基础;

改进了体系可靠度分析的钢桥材料模型、建立钢主梁、索塔、 主缆、拉(吊)索的抗力概率模型,建立了连接件-构件-整体多层次串并联判别模型,获得多失效 模式下结构体系可靠度的高效计算方法;

归纳出钢桥主要失效形式,并确定了钢桥构件设计目标可 靠指标;

提出了以桥梁的设计参数作为目标函数的结构体系可靠性优化方法,获得了失效树网络拓 扑结构的钢桥体系优化模型;