铁路大跨度混合梁斜拉桥技术体系构建及工程应用-中国铁建股份有限

1一、项目名称《铁路大跨度混合梁斜拉桥技术体系构建及工程应用》二、提名者及提名意见1.提名者：中国铁道建筑总公司2.提名意见：该项目组在国家重大战略的支持下，通过数年技术攻关和工程实践，采用产、学、研、用相结合的模式，针对铁路荷载重、疲劳活载大、动力性能及刚度要求高等诸多技术难题开展了系统研究，攻克了铁路大跨度混合梁斜拉桥的关键技术难题，构建了铁路大跨度混合梁斜拉桥结构新体系，创新了铁路混合梁斜拉桥关键构造技术，开发了铁路混合梁斜拉桥的配套施工新工艺及新装备，建立了大跨度铁路斜拉桥综合维养体系。铁路大跨度混合梁斜拉桥充分了发挥钢和混凝土结构的优点，缩短了边跨长度，改善了梁端转角性能，特别适合高速铁路行车要求，且大幅节约工程投资。采用该项目整体技术成果，建成了主跨468m世界首座铁路大跨度箱形混合梁斜拉桥，自2014年12月通车以来，运营状态良好。研究成果总体达到国际先进水平，多项关键技术达到国际领先水平。项目获国家发明专利10项、实用新型专利11项，出版著作2本，发表论文26篇。甬江特大桥工程获第十五届中国土木工程詹天佑奖、2016～2017年度第一批中国建设工程鲁班奖和2016年度FIDIC（菲迪克）优秀工程项目奖。成果已应用于昌吉赣客专、福厦高铁等重大铁路项目的9座关键控制性桥梁，形成了铁路混合梁斜拉桥建造成套技术，创建了铁路大跨度斜拉桥的新型桥式，改变了铁路大跨度斜拉桥主梁采用钢桁梁的单一技术格局，推动了铁路斜拉桥的发展。提名材料属实，提名书填写符合要求，各单位均按规定进行了公示，无任何异议。2提名该项目申报2018年度国家科学技术进步二等奖。三、项目简介混合梁斜拉桥的边中跨比小，主跨钢箱梁构造简洁、施工快捷，边跨混凝土梁自重大、锚固作用强、经济性能好，在公路桥梁领域得到了广泛应用。但建造铁路大跨度混合梁斜拉桥面临着铁路荷载重、疲劳活载大、动力性能及刚度要求高等诸多技术难题。为此，本项目依托宁波铁路枢纽甬江特大桥，开展了铁路大跨度混合梁斜拉桥结构体系、关键构造技术、配套施工新工艺及新装备、综合维养体系等研究，取得了一系列原创性成果，建成了目前世界上最大主跨468m铁路混合梁斜拉桥。该成果推广应用于主跨256～600m等8座不同设计速度目标值（含350km设计时速）的铁路桥梁，形成了铁路混合梁斜拉桥建造成套技术，创建了铁路大跨度斜拉桥的新型桥式，拓展了铁路大跨度斜拉桥的结构体系，改变了采用钢桁梁斜拉桥的单一技术格局，被中国铁道学会桥梁专业标准委员会认定为中国铁路桥梁的五大技术成就之一。构建了铁路大跨度混合梁斜拉桥结构新体系。提出预加力刚度法，建立了铁路混合梁斜拉桥“塔偏梁拱”的成桥状态，解决了铁路活载大、恒活比小、刚度要求高引起的结构受力不均衡性难题；确定了梁、塔、索关键设计参数及其影响规律，揭示了结构受力行为，形成了铁路混合梁斜拉桥核心设计技术；创新了满足铁路承轨条件及结构刚度要求的单箱多室、分离双箱、钢混组合梁等多种箱形主梁结构，实现了不同标准等级的全覆盖。创新了铁路混合梁斜拉桥关键构造技术。首次采用钢混结合段梯形填充混凝土连接构造技术，解决了铁路荷载作用下结合段承载能力、刚度过渡平顺性及耐久性技术难题，确保了传力可靠性及行车安全性；首创双挑式钢锚箱及剪压承载式锚拉板两种拉索梁端锚固结3构，实现了多路径传力，解决了巨大活载索力幅作用下的锚固结构疲劳问题；提出铁路正交异性钢桥面板的疲劳应力解析公式，揭示了铁路正交异性钢桥面体系的疲劳影响因素及规律，首创加厚加高型V型加劲肋，显著改善了铁路钢桥面结构疲劳性能。开发了铁路混合梁斜拉桥的配套施工新工艺及新装备。首创“边跨提梁→梁上运梁→旋转悬拼钢箱梁”综合施工技术，研制新型施工装备系统，解决了江海滩涂及浅水区钢箱梁运输架设难题；提出结合段钢梁模块化组拼技术，解决了场地受限、散拼周期长、精度控制难、频繁高空吊装风险大等施工难题。建立了大跨度铁路斜拉桥综合维养体系。创新铁路MMA（甲基丙烯酸甲酯树脂）桥面防水层结构体系，减轻恒载、降低造价，实现了快速维护；开发多跨梁底通长走行、旋转穿墩检查系统，实现了全主梁可达可维；编制《大跨度铁路钢箱混合梁斜拉桥长期养护维修指南》，填补了该类铁路桥梁维养的空白。获发明专利10项、实用新型专利11项，出版著作2本，发表论文26篇，培养博士8人、硕士36人。获第十五届詹天佑大奖，2016年度FIDIC优秀工程项目奖，2016～2017年度中国建设工程鲁班奖。成果应用于9座铁路大跨度桥梁，节省投资约38388万元，近三年新增产值68666万元、新增利润5901万元。四、客观评价1．查新报告（1）设计核心技术查新本项目委托教育部科技查新工作站（Z03）对本项目的设计核心技术成果进行了查新工作，结论如下：在所查范围内，国内外未见有与委托查新项目“主跨468m大跨度铁路混合梁斜拉桥”查新点（注：查新点1：大跨度混合梁斜拉桥；查新点2：将扁平钢箱梁应用于大4跨度铁路斜拉桥且钢箱梁主梁长度超400m的铁路桥）相同的文献及专利报道。（2）施工核心技术查新本项目委托江苏省科技查新咨询中心（国家一级科技查新咨询单位）对本项目的施工核心技术成果进行了国际查新工作，结论如下：综合本次国内外文献检索结果得出：国内外已见钢筋笼吊装装置具有支撑杆、吊环以及定位杆等部件的报道，但未见大直径超长钢筋笼自由吊挂定位采用由“十”字形吊具、吊挂定位环、钢板挂钩和定位支撑平台组成的自由吊挂定位系统的报道；国内外已见铁路预应力混凝土槽型梁部分斜拉桥具有横梁和塔身结构的报道，未见钢箱混合梁斜拉桥施工中采用塔身与下横梁异步施工方法的报道；国内外已见锚箱定位装置的报道，但未见基座钢锚箱三向式定位装置的报道；国内外已见钢箱复合梁系统采用模块化施工方法的报道，未见大跨度钢箱混合梁斜拉桥采用模块组拼施工钢混结合段的报道；国内外已见轮轨式运梁车的报道，国内外已见低位悬拼步履式架桥机的自助吊装机构的报道，未见铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥施工过程中采用梁上运梁旋转悬拼钢箱梁的报道。2.鉴定意见（1）设计核心技术评审鉴定意见中国铁建股份有限公司组织了本项目设计核心技术的成果评审，评审委员会的主要鉴定意见为：课题结合工程需要，系统地开展了铁路钢箱混合梁结构体系、理想成桥状态及结构技术参数、钢－混结合段连接构造、正交异性钢桥面板与双挑式索梁钢锚箱等研究，并进行了钢—混结合段疲劳性能及承载力、正交异性钢桥面板以及双挑式钢锚箱疲劳性能的模型试验验证。成果对推动铁路斜拉桥的发展具有重要意义，总体达到国际先进水平，部分成果国际领先。5（2）施工核心技术评审鉴定意见中国中铁股份有限公司组织了本项目施工核心技术的成果评审，评审委员会的主要鉴定意见为：针对首座铁路大跨度（468m）钢箱混合梁斜拉桥工程特点，开展了复杂地质条件下超长大直径钻孔桩、超高钻石型索塔、钢混结合段、钢箱主梁施工及装备研制等关键技术研究。多项工艺方法为首次采用，可供类似工程借鉴，推广应用前景良好。课题研究取得了显著的社会、经济效益，节能环保，总体达到国际领先水平。（3）MMA树脂桥面防护防水层技术的鉴定意见湖北省科技厅主持了MMA树脂桥面防护防水层技术的科技成果鉴定会，鉴定委员会主要鉴定意见：成果表明该材料具有良好的防水防护粘结性能，与传统的铁路钢桥面防水防护方法相比，具有施工简便、防护效果好、二期恒载小、造价经济等优点。鉴定委员会一致认为，该防护防水层技术成果处于国际领先水平，可以在工程中推广使用。4、院士评价中国工程院院士陈政清评价认为：“将钢箱混合梁斜拉桥应用于铁路专用桥梁，而且是高速铁路无砟轨道专用桥梁，不仅技术先进，也能够节省投资，是一种有价值的技术创新”。“将有助于铁路钢箱混合梁斜拉桥的创新发展。”5.央视《新闻联播》等媒体报道及评价宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥的建设全过程及运营通车后，受到了国内各界的高度关注和良好评价：中央电视台《新闻联播》、浙江卫视《浙江新闻联播》等电视媒体均在晚间黄金时段进行了新闻播报；浙江日报头版、国务院国资委网站等平面和纸质媒体均作了刊文报道；新浪网、搜狐网、凤凰网等各大门户网站对甬江桥合龙的新闻6报道进行了转载。6、重要科技奖励获第十五届中国土木工程詹天佑大奖（中国土木工程科技创新最高奖）；2016年度FIDIC优秀工程项目奖（年度全球唯一获奖铁路桥梁）；2016～2017年度第一批中国建设工程鲁班奖（国家优质工程）；国家铁路局2015-2016年度铁路优质工程设计一等奖；2015年度中国铁道建筑总公司科技进步一等奖；2015年度中国铁道建筑总公司科技进步一等奖；2015年度中国铁路工程总公司科学技术奖一等奖。五、推广应用情况项目组自2008年起，耗时近10年，专注于铁路混合梁斜拉桥成套关键技术的科研攻关、试验验证和工程实践，构建了完备的铁路大跨度混合梁斜拉桥技术体系，创新了铁路混合梁斜拉桥施工成套技术及关键装备系统，建立了大跨度铁路斜拉桥综合维养体系。研究成果整体应用于宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥主跨468m斜拉桥，推广应用于昌赣客专赣江特大桥300m主跨、广州南沙港铁路西江特大桥600m主跨、龙穴南特大桥448m主跨、福厦客专泉州湾400m主跨、乌龙江特大桥432m主跨、安海湾特大桥300m主跨、潜江铁路支线岳口汉江特大桥260m主跨等跨江越海桥梁（桥梁总长5703.2m，总造价约32.2亿元），取得了巨大的社会效益与经济效益，推动了大跨度铁路混合梁斜拉桥的发展。表1项目成果应用工程应用单位名称应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话应用情况萧甬铁路有限责任公司整体技术【附件14】2009.12～2014.12张细敏/13858080796节约工程投资1.18亿元东南沿海铁路福建有限责任公司铁路大跨度混合梁斜拉桥技术体系【附件15】2016.12～至今黄志斌/18959132695节约工程投资2.66亿元中铁第四勘察设计院集团有限公铁路混合梁斜拉桥技术体系和设计技术【附件16】2009.12～至今刘炜/18986023018累计节约工程投资3.84亿元，7司近三年新增销售额0.64亿元中铁四局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥施工成套技术【附件17】2010.5～2017.10胡晓东/18706204944累计节约成本0.41亿元，近三年新增销售额0.62亿元中铁广州工程局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥技术体系和施工技术【附件18】2015.3～至今谢周余/15766667786近三年新增销售额1.65亿元中铁十六局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥技术体系和施工技术【附件19】2015.10～至今彭仑/18079717776近三年新增销售额0.87亿元中铁十一局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥技术体系【附件20】2016.10～至今彭浩/17771125885近三年新增销售额1.34亿元中铁十五局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥技术体系【附件21】2014.9～至今祝俊/18092720622近三年新增销售额0.63亿元中交第二航务工程局有限公司结构技术体系和施工技术【附件22】2017.9～至今张延河/18627030388近三年新增销售额0.65亿元中国铁建大桥工程局集团有限公司结构技术体系和施工技术【附件23】2017.9～至今张亚锋/15704436000近三年新增销售额0.22亿元中铁大桥局集团有限公司铁路混合梁斜拉桥技术体系【附件24】2017.9～至今艾侠/18951780835近三年新增销售额0.05亿元广州秀珀装饰工程有限公司新型甲基丙烯酸甲酯树脂（MMA）防腐防水防滑铺装结构【附件25】2015.1～至今马德宣/13615883883近三年新增销售额0.19亿元六、主要知识产权证明目录1.发明专利：《大跨度铁路斜拉桥主梁结构》（授权号：ZL201310593742.5，授权时间：2015年08月09日）；2.专著：《铁路钢箱混合组合梁斜拉桥》（中国铁道出版社，2017年3月出版）；3.发明专利：《液压式多功能悬拼提梁机及钢箱梁拼装方法》（授权号：ZL201310369990.1，授权时间：201