PDF《安徽省科学技术奖提名项目公示内容》

安徽省科学技术奖提名项目公示内容 (2019 年度)

一、项目名称 斜拉桥同向回转拉索体系技术研究与工程应用

二、提名者及提名意见 1.

推荐单位 安徽省交通运输厅 2.提名意见 斜拉桥是大跨径桥梁采用的主要桥型之一, 在其设计、 建设直至营运期间经常会遇到如 何处理混凝土索塔的锚索开裂难题, 这也是国际桥梁界重点关注的问题. 项目依托徐明高速 公路五河淮河大桥、芜湖长江二桥等工程,成功研发出一种塔上环绕、桥面锚固的同向回转 拉索体系, 从原理上实现了索塔的无拉应力锚索, 在应用后从根本上解决了索塔的锚索开裂 问题. 项目的主要技术工作和技术发明有: (1)进行拉索数值分析研究,开展拉索定位、抗滑 移、抗磨蚀疲劳设计和试验研究,提出了同向回转拉索工作原理和设计方法;

(2)编制了同 向回转拉索技术标准,研发出同向回转拉索系列产品;

(3)进行桥梁总体结构、索塔和主梁 局部构造数值分析和工程实践,形成了同向回转拉索桥梁系列和延伸技术. 项目成果已获国家发明专利

11 项、 实用新型专利

25 项、 软件著作权

1 项, 先后获

2014 年全球 Be 创新奖、2015 年中国公路学会科学技术一等奖、2018 年国际桥梁大会乔治?理查 德森奖. 项目整体技术已在徐明高速公路五河淮河大桥、芜湖长江二桥主跨 806m 柱式双塔钢箱 梁斜拉桥主桥上得到成功应用. 相关技术已推广应用至徐明高速公路怀洪新河大桥、 芜湖长 江二桥引桥等多座桥梁上.近3年,应用工程节约投资 0.9623 亿元,应用单位新增销售额 2.3798 亿元,新增利润 1.5199 亿元. 项目技术具有原创性,达到国际领先水平,应用效益显著,推动了斜拉桥的理论研究和 技术进步. 鉴于以上所述, 郑重推荐 斜拉桥同向回转拉索体系技术研究与工程应用 项目为

2019 年度安徽省科学技术奖科技进步类一等奖.

三、项目简介 1.立项背景 大跨径斜拉桥普遍采用混凝土箱形索塔以获得更高的承载能力, 但如何应对索塔锚索塔 壁的受拉开裂风险,一直是国际桥梁界重点关注的问题和难题.近30 年来,人们先后发展 出环绕塔壁的预应力构造、 可以平衡部分拉力的索塔内钢锚箱和钢锚梁结构, 但塔壁受拉开 裂的现象在国内外仍时有披露. 分析原因, 在于上述技术并没从根本上改变索塔锚索塔壁的 受拉状态. 针对上述问题和难题,项目结合五河淮河大桥、芜湖长江二桥建设工程需求,突破传统 思维, 提出一种同向回转拉索解决方案, 即将拉索连续绕过塔柱, 在索塔同一侧主梁上锚固, 变索塔锚索产生的塔壁拉力为环向压力, 从而从根本上解决了索塔的锚索开裂问题, 以此进 一步构建出采用同向回转拉索技术的系列桥梁型式,形成完整解决方案. 2.主要技术内容 在进一步解决结构受力、拉索定位、塔型适配、系统配套等问题的过程中,项目完成了 以下主要技术工作: (1)进行拉索数值分析研究,开展拉索定位、抗滑移、抗磨蚀疲劳设计和试验研究, 提出了同向回转拉索工作原理和设计方法. (2)编制了同向回转拉索技术标准,研发出同向回转拉索系列产品. (3)进行桥梁总体结构、索塔和主梁局部构造数值分析和工程实践,形成了同向回转 拉索桥梁系列和延伸技术. 3.专利和知识产权 项目成果已获中国发明专利

11 项、实用新型专利

25 项、软件著作权

1 项;

编制安徽省 地方标准《同向回转拉索体系设计、施工与验收技术规程》 (DB34/T3049-2017) 、中国公路 学会团体标准 《同向回转拉索技术指南》 (T/CHTS10002-2018) , 参编交通运输部行业标准 《公 路斜拉桥设计细则》JTG/T D65-01. 4.技术经济指标 项目提出

1 种同向回转拉索工作原理、1 种同向回转拉索设计方法、1 种采用同向回转 拉索技术的桥梁系列,研发

1 种新型鞍座、1 种新型索股、2 种新型锚拉板、1 套桥梁斜向 阻尼约束系统. 索塔实现无拉应力锚索, 三向受压应力在 7Mpa 以下. 索塔锚索结构用钢和造价减少 70% 左右.索塔长细比突破 50,用材减少 20%左右. 5.应用推广情况 项目整体技术先后成功应用于徐明高速五河淮河大桥主跨 246m 柱式独塔混合梁斜拉桥 主桥、芜湖长江二桥主跨 806m 柱式双塔钢箱梁斜拉桥主桥. 夹持型鞍座、 自防护索股技术已推广至徐明高速怀洪新河和新汴河大桥、 济祁高速寿阳 淮河大桥、北沿江高速裕溪河大桥、芜湖长江二桥两引桥. 系统夹持、 磨蚀疲劳试验技术已成为工程建设各方进行产品质量与性能判断的重要方法. 夹持型鞍座、自防护索股技术已在国内形成专项生产线. 6.经济及社会效益 近3年,应用工程节约投资 0.9623 亿元,应用单位新增销售额 2.3798 亿元,新增利润 1.5199 亿元. 项目技术填补了行业空白, 提升了行业国际影响, 经范立础院士等专家鉴定为国际领先 水平,被交通运输部评价为交通领域为数不多的原始创新,先后获

2014 年全球 Be 创新奖、

2015 年中国公路学会科学技术一等奖、2018 年国际桥梁大会乔治?理查德森奖.

四、客观评价 1.鉴定、验收、审查意见 1)同向回转拉索体系研究鉴定意见、验收意见

2013 年3月,安徽省交通运输厅主持《同向回转拉索体系研究》项目成果鉴定、验收 会.由范立础院士、邵长宇设计大师等组成的委员会一致同意课题取得如下创新成果: ①创新性地提出了同向回转拉索体系, 降低了鞍座两侧拉索的不平衡力, 解决了斜拉桥 中由于不平衡力过大而无法采用鞍座式索塔锚固区的问题, 改变了常规索塔锚索区受力机理, 避免了在索塔锚固区产生拉应力, 提高了索塔的耐久性. ②首次完成了小半径大转角鞍座系 统疲劳试验, 验证了钢绞线在小半径大转角鞍座系统中的疲劳性能及安装、 张拉和拆换工艺 的可行性,填补了国内鞍座系统疲劳试验的空白.③通过理论分、试验研究和工地实践相结 合的系列研究,完成同向回转拉索体系设计及实桥试验.形成了设计、制造加工、施工安装 成套技术.以上成果为同向回转拉索体系的推广应用提供了技术支持,社会经济效益显著. 委员会评价课题研究成果具有创新性、实用性,总体达到国际领先水平. 2)同向回转拉索柱式塔斜拉桥关键技术研究鉴定证书(皖交科鉴字〔2015〕第13 号) 、 鉴定意见、验收意见

2015 年6月,安徽省交通运输厅主持《同向回转拉索柱式塔斜拉桥关键技术研究》项 目成果鉴定、验收会.邵长宇设计大师等组成的委员会一致同意课题取得如下创新成果: ①首创了同向回转拉索体系, 突破了传统索塔锚索区难以消除拉应力的技术瓶颈, 为确 保混凝土索塔耐久性提供了技术保障.②首次完成了小半径大转角鞍座锚索系统疲劳试验, 填补了同类鞍座系统疲劳试验的空白,形成了拉索安装、张拉和拆换的成套施工工艺.③首 次提出挤压摩擦式混凝土梁锚拉板结构, 实现锚拉板与混凝土主梁之间的可靠锚固. ④创新 了锚索区无拉应力的柱式塔斜拉桥结构体系,形成了同向回转拉索柱式塔斜拉桥成套技术. 委员会评价课题研究成果社会经济效益显著, 推广应用前景广阔, 总体达到国际领先水 平. 3)交通运输部关于芜湖长江公路二桥技术设计的批复(交函公路[2014]62 号) 、芜湖 长江公路二桥同向回转鞍座锚索系统技术设计审查专家组意见

2014 年1月,交通运输部主持应用项目技术的《芜湖长江公路二桥同向回转鞍座锚索 系统技术设计》审查会,专家组认为: 技术设计在研究锚固机理、拉索定位、塔性适配、结构功能、拉索防护、施工方案、质 量检测、结构安全建设费用等有关问题的基础上,对系统的适应性、安全性和经济性进行了 论证,并结合工程实践,取得了较为丰富的技术成果.芜湖长江二桥同向回转鞍座锚索系统 技术设计方案合理、可行. 部总工程师周海涛评价同向回转拉索体系,是我国桥梁领域为数不多的原始创新之一. 2.国内外重要科技奖励 1)全球基础设施建设年会的 Be 创新奖 国际知名度极高.2014 年的决赛竞争激烈, 全球

2 千多个项目,经数轮筛选,3 百多个进入决赛.我国

40 个项目

6 个进入决赛.芜湖 长江二桥凭借其 柱式塔斜拉桥同向回转鞍座 等领先技术,为我国桥梁首次夺得该大奖. 2)国际桥梁大会的 乔治 ? 理查德森奖 被誉为国际桥梁界的 诺贝尔奖 ,每年仅 授予一个在桥梁设计、建造、科研等领域取得杰出成就的桥梁工程.2018 年,芜湖长江二 桥凭借其 世界首次运用同向回转拉索锚固技术的大跨径斜拉桥 等桥梁建设上的多个第一, 在第

35 届国际桥梁大会上荣获该大奖. 3)2015 年, 《同向回转拉索柱式塔斜拉桥关键技术研究》获中国公路学会科学技术一 等奖, 《同向回转拉索锚固体系研究》获安徽省公路学会交通科技进步特等奖. 3.国内外重要学术交流和技术认证 1)2014 年, 《斜拉桥同向回转鞍座锚索系统研究》在第

7 届国际桥梁维护、安全与管 理会议上被推荐作专题报告(Study on U Shape Anchoring System of Cable-Stayed Bridge, 7th IABMAS SYMPOSIUM,2014) . 2)2017 年, 《同向回转鞍座锚索系统:概念设计和关键试验》在第

39 届国际桥梁会议 上被选入论文集(U Shape Anchoring System:Concept Design and Key Experiments,39th IABSE SYMPOSIUM-Engineering for the Future,2017) . 《芜湖长江二桥:一座主跨 806m 的同向回转拉索斜拉桥》 在第

39 届国际桥梁会议上被选入论文集并被推荐作专题报告 (The 2nd Wuhu Yangzi River Bridge:An 806m Span Cable-Stayed Bridge Use U-Shaped Anchoring System,39th IABSE SYMPOSIUM-Engineering for the Future,2017) . 3)2017 年, 《芜湖长江二桥建设中的创新技术》在北京世界交通运输大会(WTC)桥梁 发展论坛上被推荐作专题报告. 4) 《斜拉桥同向回转拉索体系关键技术》在2017 年被交通运输部选为交通运输建设科 技成果推广技术;

《斜拉桥同向回转拉索体系》 在2019 年被交通运输部列入交通运输重大科 技创新成果库. 5)2018 年,项目第一完成人胡可被评为全国 2017-2018 年度十大桥梁人物.

五、应用情况 项目整体技术首先成功应用于徐明高速五河淮河大桥主桥,主跨 246m 柱式独塔混合梁 斜拉桥,此后被推广应用于芜湖长江二桥主桥,主跨 806m 柱式双塔钢箱梁斜拉桥. 夹持型鞍座、自防护索股关键技术已推广应用于徐明高速主跨 130m 怀洪新河大桥和跨 径2*60m 新汴河大桥,济祁高速主跨 200m 寿阳淮河大桥,北沿江高速主跨 130m 裕溪河大 桥,芜湖长江二桥两座主跨 100m 的引桥等多座斜拉桥. 鞍座锚索系统夹持、磨蚀疲劳试验技术已成为建设、设计、施工和监理进行产品质量与 性能判断的重要方法. 国内相关厂家有跟进自防护索股技术, 研发出聚脲防护索股生产设备, 已开始在市场竞 争中占据先机,取得实效. 技术在德上高速合枞段孔城河大桥等上的推广应用还在继续. 《斜拉桥同向回转拉索体系关键技术》 已被列入交通运输部 《交通运输建设科技成果推 广目录》 (证书编号:2016015) . 主要应用单位情况表 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 [1]安徽省徐明高速公路管理有限 公司 整体技术 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2011.4 ~2019.4 郑建中

18655131666 五河淮河大桥、 怀洪新河 大桥、新汴河大桥建设. 通车 [2]安徽省交通控股集团有限公司 芜湖长江公路二桥项目办公室 整体技术 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2013.6 ~2019.4 马祖桥

13515669322 芜湖长江公路二桥主桥 及两座引桥建设.通车 [3]安徽省交通控股集团有限公司 济祁高速公路 (淮南至合肥段) 项 目办公室 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2014.4 ~2019.4 窦维禹

15955570608 寿阳淮河大桥建设. 通车 [4]安徽省交通控股集团有限公司 北沿江高速公路(巢湖至无为段) 项目办公室 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2015.3 ~2019.4 陈发根

13505695558 裕溪河大桥建设.通车 [5]安徽省交通规划设计研究总院 股份有限公司 整体技术 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2011.1 ~2019.4 王胜斌

13705697887 五河淮河大桥、 芜湖长江 公路二桥、怀洪新河大 桥、新汴河大桥、寿阳淮 河大桥、裕溪河大桥、孔 城河大桥等设计. [6]安徽省公路桥梁工程有限公司 徐州至明光高速公路土建工程 XMLJ-11 合同段项目经理部 夹持型鞍座、 自防护索股 技术 2011.4 ~2019.4 傅月斌

13505693865 怀洪新河大桥施工. 通车 [7]安徽瑞仕达预应力设备有限责 任公司 夹持型鞍座 技术 2013.1 ~2019.4 秦为广

13605518488 五河淮河大桥、 怀洪新河 大桥、新汴河大桥、芜湖 长江公路二桥夹持型鞍 座生产.通车 [8]天津冶金钢线钢缆集团有限公 司 自防护索股 技术 2013.6 ~2019.4 董妍

13820713636 芜湖长江公路二桥自防 护索股生产.通车

六、主要知识产权和标准规范等目录 1.专利及软件著作权 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 有效 状态 发明 专利 [1]小半径大 转角摩擦型鞍 座锚索系统磨 蚀-疲劳通用 试验台 中国 ZL201610 022896.2 2018.5.4

29108 95 安徽省交通 控股集团有 限公司 胡可;

杨晓光;

石雪 飞;

梅应华;

郑建中;

阮欣;

刘志权;

曹光 伦;

马祖桥;

王胜斌 等 有效 发明 专利 [2]用于索塔 斜置的拉索转 向器 中国 ZL201210 567587.5 2014.9.17

14850 19 威胜利工程 有限公司 梅应华;

杨晓光;

胡可;

郑建中;

石雪飞;

许文俊 有效 发明 专利 [3]用于斜拉 桥索塔鞍座的 雨滴形不锈钢 分丝管 中国 ZL201310 005087.7 2015.6........