[00150078]大跨度铁路混凝土斜拉桥设计关键技术

1、课题来源及背景 凝土凝土斜拉桥具有刚度大、经济性好、维修养护简单等优势,目前广泛应用于公路市政桥梁。受限于铁路活载重、铁路行车对桥面线形精度和工后徐变控制严、桥面窄、施工线形控制难、现行规范混凝土受压强度、预应力配置可行性等诸多因素和技术难题,混凝土斜拉桥仅应用于少数几座中小跨度（＜150m）铁路桥梁。 鉴于150m跨度以上铁路混凝土斜拉桥系统研究和工程应用尚缺乏,为解决混凝土斜拉桥应用于大跨度铁路桥梁的系列技术难题,成果完成单位依托中铁第四勘察设计院集团有限公司科技开发计划《大跨度铁路混凝土斜拉桥设计技术研究》和浙江乐清湾铁路有限公司科研项目《大跨度铁路混凝土斜拉桥关键技术研究》,开展了大跨度铁路混凝土斜拉桥设计关键技术研究 2、技术的创造醒与先进性 项目对铁路混凝土斜拉桥设计技术开展系统研究,实现了多项技术创新和突破,填补了多项国内外技术空白,结合查新报告结论和专利成果,项目成果的主要技术创新性如下： （1）国内外150m以上跨度铁路桥梁首次采用混凝土斜拉桥,具有结构体系合理、经济节约、结构刚度大、维修养护工作量小且费用低等优点。瓯江桥采用主跨300m双塔混凝土斜拉桥结构,为世界最大跨度铁路混凝土斜拉桥,将铁路混凝土斜拉桥的跨度由148m拓展至300m,改变了混凝土斜拉桥只能应用于中小跨度（＜150m）铁路桥梁的技术现状,攻克了混凝土斜拉桥应用于大跨度铁路斜拉桥的系列技术难题。 （2）创新设计了一种薄边腹板流线形混凝土箱梁,构思了一种三面承载式的新型索梁锚固结构,对结构外形以及边腹板、底板、横隔板及锚固结构等构造进行了全新优化,减小主梁混凝土用量及结构自重,拓展了铁路混凝土斜拉桥的跨径适用范围,提高了结构承载性能、耐久性能和抗风性能,提升了施工便捷性和桥梁景观。 （3）通过调控混凝土的材料组分和关键指标,研制了低水化热、低收缩徐变的高性能混凝土,创新了基于铁路混凝土斜拉桥结构体系优化的成桥主梁应力水平和分布状态控制的设计方法,显著降低了混凝土收缩徐变效应,解决了大跨度混凝土斜拉桥水化热所致早期开裂、长期荷载所致主梁下挠等核心技术难题。 （4）通过恒温恒湿和模拟现场实际环境的长期收缩徐变试验,建立了基于长期试验数据的混凝土收缩徐变预测模型,提出了考虑温湿度影响的徐变计算方法,提高了桥梁全寿命周期收缩徐变的计算精度。 3、技术的成熟性、适用范围与安全性 形成的大跨度铁路混凝土斜拉桥设计成套技术,已整体应用于乐清湾港区铁路瓯江特大桥,推广应用于福厦高铁、杭温铁路、广汕客专、沿江高铁等铁路线上的多个工点,节约工程投资逾1.57亿元。 成果的应用推广范围覆盖了高速铁路、城际铁路、货运铁路等标准等级,120km/h～350km/h各种行车速度,无砟轨道、有砟轨道两种轨道类型,牵索挂篮悬灌施工和节段预制拼装等不同施工工法,在150～300m跨度范围具有良好的经济性适用性。 4、应用情况及局限性 成果不仅解决乐清湾港区铁路瓯江特大桥300m斜拉桥的系列技术问题,也推广应用于福厦高铁木兰溪特大桥2×145m独塔斜拉桥（高速铁路、设计速度350km/h、无砟轨道）、杭温铁路楠溪江特大桥主跨240m斜拉桥（城际铁路、设计速度160km/h）、广汕客专增江特大桥主跨260m斜拉桥（高速铁路、设计速度350km/h、有砟轨道）、沿江高铁钟祥汉江特大桥主跨270m斜拉桥（高速铁路、设计速度350km/h）等工点桥梁,为今后同类型桥梁的设计与建造提供借鉴和参考,推动混凝土斜拉桥在铁路桥梁中的应用。 成果目前应用于145～300m跨度范围的单线或双线铁路桥梁,尚未研究400m及以上跨度铁路混凝土斜拉桥的技术可行性和适用性,尚未推广应用于四线铁路,有待进一步研究并拓展应用范围。 5、获奖情况 获2019年度中铁第四勘察设计院集团公司 优秀工程设计奖一等奖。 获2021年度中铁第四勘察设计院集团公司 科学技术奖一等奖。