获奖等级:特等奖
项目名称:现代钢管混凝土拱桥成套建造技术创新与工程应用
2022年11月26 日,广西壮族自治区河池市天峨县天峨龙滩特大桥外包混凝土首段腹板环浇筑顺利完成。
现代钢管混凝土拱桥成套建造技术创新与工程应用(以下简称“项目”)围绕钢管混凝土拱桥潜在优势发挥、延长吊杆和系杆寿命、提高推力拱非岩卵石地基适应性等难题,通过理论分析、模型试验、数值模拟和工程验证等手段,从钢管拱肋架设、管内混凝土材料及灌注、推力拱卵石地基基础、上部结构设计与制造等四方面创新,取得了系列突破性成果,使得钢管混凝土拱桥成为现代大跨径拱桥的普遍选择,以及极具跨径增长潜力的方案。
2022年9月20日,广西壮族自治区河池市天峨县天峨龙滩特大桥顺利完成外包混凝土首次浇筑,共浇筑 1564 立方米,标志着大桥全面进入外包混凝土施工阶段。
30年实践硕果累累
项目被拱桥相关设计单位、生产企业、施工单位广泛采用。在项目的技术支撑下,短短30年间,我国已建成钢管混凝土拱桥近50 0座,其中采用斜拉扣挂悬拼工法建造的占 70%,跨径超过300米的钢管混凝土拱桥有52座,其中51座采用该项目工艺;由项目参加单位直接负责设计或施工建成的有46座,包括仅有的3座跨径大于500米的特大跨钢管混凝土拱桥,另有25座跨径大于300米的钢管混凝土拱桥正在建设。
项目参与单位负责设计或施工的代表性大跨钢管混凝土拱桥工程有主跨270米的三岸邕江大桥、主跨252米的江汉五桥、主跨190米的杭州复兴大桥、主跨460米的巫山长江大桥、主跨352米的安徽太平湖大桥、主跨518米的合江长江一桥、主跨560米的平南三桥、主跨507米的合江长江公路大桥。
2020年建成的世界最大跨度拱桥——平南三桥全面应用了项目有关技术和工艺,包括新型缆索吊运与斜拉扣挂系统、吊扣塔力主动纠偏技术、扣索一次张拉/拆除方法、超耐久智能吊杆、分时膨胀管内混凝土、非岩地基抗推力基础等,保障了大桥的顺利建成,并显著节省了造价、缩短了工期。
取得经济效益达数亿元
项目在设计单位、施工企业、生产单位得到广泛应用。近 3年,各单位采用项目取得了可观的经济效益。广西交通设计集团有限公司实现新增销售额13109.2万元、新增利润1844.7 万元、新增税收786.6万元;柳州欧维姆机械股份有限公司实现新增销售额47870.9万元、新增利润4671.9万元、新增税收 1832万元;江苏苏博特新材料股份有限公司实现新增销售额 11375万元、新增利润1516万元、新增税收1114万元。
社会效益影响⼒广泛
项目在服务重大工程、改善民生经济、促进科技交流与传播、支撑平台建设与人才培养等方面均取得了可观的社会效益。
服务重大工程
应用项目成功建成合江长江一桥(建成时为世界最大跨径钢管混凝土拱桥)、平南三桥(目前世界最大跨径拱桥)、藏木特大桥(目前世界最大跨径铁路钢管混凝土拱桥)等多座世界级拱桥,应用项目技术成果的天峨龙滩大桥(在建世界最大跨拱桥)已顺利完成主体工程施工,显著提升了“中国基建”海内外声誉,助力打造“中国桥梁”名片。
改善民生经济
大跨径钢管混凝土拱桥通常为山区高速和铁路的控制性工程,其建成将极大促进当地经济发展,改善民生。例如,应用项目的平南三桥成功修建后,浔江两岸的通行时间由1小时缩短为十几分钟,极大增强了城市通行能力,乡镇之间的经济往来更加便利,也方便了平南县160多万人口的日常通行。
促进科技交流与传播
在项目的技术成果支撑下,成功创建了“世界拱桥大会” 学术会议,并已成功举办两届,为拱桥建设领域的技术交流提供了高质量平台;主编交通运输行业规范《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T 065-05-2015);根据项目技术成果整理出版专著《500米级钢管混凝土拱桥建造创新技术》,为大跨钢管混凝土拱桥建造新技术的宣传推广发挥了积极作用。
支撑平台建设与人才培养
在项目的技术成果支撑下,“土木建筑工程国家级实验教学示范中心”“大跨拱桥关键技术教育部工程研究中心” “广西大跨拱桥工程研究中心”等多个高水平科研平台获批成立,累计培养大跨拱桥专业硕士、博士研究生300余人,为高校、企业及科研院所输送了大量专业技术人才。
参与国家战略和国际倡议
交通基础设施建设是我国西部大开发和“一带一路”互联互通的重要内容,而桥梁则是交通基础设施中的关键工程。钢管混凝土拱桥结构轻质高强,施工安全便捷,维护方便,全生命周期成本低廉。我国西部和东盟国家的地形条件特别适于修建大跨度拱桥,因此项目也必将在我国西部大开发和“一带一路”建设中得到广泛应用。
项目主要完成单位展示
广西路桥工程集团有限公司
广西路桥工程集团有限公司(以下简称“公司”)是一家以工程施工为核心,涵盖公路、市政、房建、环保水务等领域业务于一体的大型国有施工企业。公司设立有国家级技术中心和省级试验室,率先在行业内推行全业务信息化管理和施工全过程标准化管理,质量监控手段完备,并通过了质量、环境、职业健康安全管理体系认证及国家安全生产标准化一级企业认定,年生产能⼒超过500亿元,企业装备精良、技术实⼒雄厚。
科技创新
不断激发科技创新动能,取得重大突破,推动大跨径拱桥、长大隧道、超高性能混凝⼟(UHPC)及机制砂尾料资源化等关键核心技术攻关,强化核心竞争⼒塑造。其中《超 500米钢管混凝⼟拱桥关键技术》论证了700米跨钢管混凝 ⼟拱桥的施工可行性。依托世界领先的钢管混凝⼟拱桥建造技术,公司先后建成世界首座突破500米跨径的钢管混凝 ⼟拱桥合江长江一桥、当前世界最大跨径的钢管混凝⼟拱桥广西平南三桥。
目前,公司科研团队正以新的世界最大跨径拱桥—— 天峨龙滩特大桥为依托,开展600米级劲性骨架混凝⼟拱桥关键施工技术研究,该桥主桥采用缆索吊运系统,创新性研发使用分离式斜拉扣挂系统,采用“桩基+承台+120米长锚索”组合式扣地锚,为山区修建大跨拱桥提供鲜活案例; 600米劲性骨架外包混凝⼟浇筑,采用的分环分段工艺处于行业领先地位。公司先后荣获国家科技进步奖二等奖4项,省部级科技进步奖22项,中国专利优秀奖3项,拥有国家级工法 5项、省部级工法117项,参与5部国家及行业标准的编写,主持编制15项广西地方标准,累计专利授权数530件,其中发明专利139件、实用新型专利391件,软件著作权106项。
科技成果转化
公司积极响应国家对科技成果转化的重要战略部署,注重以核心科技成果转化促进公司经济高质量发展,聚焦大跨拱桥施工建造所面临的如结构稳定控制难度大、施工安装风险高、管内混凝⼟密实度难保证等关键性技术问题,自主创新了拱肋线形过程最优控制算法,研发了通用型斜拉扣挂装备和拱肋施工过程自动化监测系统及数据预处理软件,推动了钢管混凝⼟拱桥斜拉扣挂施工的技术进步和发展。同时通过产学研联合技术攻关、建设与壮大技术创新平台等途径加强中间协同,形成了超500米跨径钢管混凝⼟拱桥关键技术,在新型结构与关键构造、高精度制造与施工安装技术、钢管混凝⼟灌注工艺及新材料制备等核心技术方面取得了一系列核心知识产权与成果,并逐步推广应用于合江长江一桥、平南三桥等多座钢管混凝⼟拱桥建设过程中,累计节约工程造价3.13亿元,取得直接经济效益1.19亿元,实现了良好的后端转化。
所获荣誉
人才队伍建设
充分利用广西壮族自治区人才小高地等政策,通过学术交流、导师带徒、团队式人才培养等方式,提高人才队伍活⼒,加快人才培养速度,推动人才队伍建设。
高标准引入技术人才
通过社会招聘和校企联合等形式,吸引一批技术高超、经验丰富的专家来公司任职,并担任学术技术带头人;积极与科研院所及高校合作,通过联合培养硕士、博士等专业技术人才,壮大专业人才队伍;成立广西路桥集团技术专家委员会,由郑皆连院士担任组长,现有专家委员34名,其中包括中国科学院院士和中国工程院院士共6名。
团队式培养关键技术人才
根据公司重点布局的专业领域,组建“大跨拱桥建造技术创新团队”和“工程建设新材料研发及应用团队” 等5个创新团队,通过团队式人才培养,储备科研创新后备⼒量。
打造技术人才成长平台
通过导师带徒制度强化岗位业务培训,助推年轻科技人员快速成长。同时以重大项目为依托,抓好载体建设,通过专家委员会、专业评审会、大型观摩会、技术交流会等形式,拓宽专业视野,提高业务能⼒,给科技人才发展提供空间和平台。
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