大型跨海斜拉橋結(jié)構(gòu)耐久性關(guān)鍵技術(shù)的科技攻關(guān)

文/圖 浙江工業(yè)大學

中國沿海世界級大型跨海橋梁數(shù)目龐大，涉及復(fù)雜構(gòu)造的斜拉橋建造技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。然而，在環(huán)境因素和疲勞荷載作用下，斜拉橋中易損構(gòu)件受力復(fù)雜且易損傷開裂，結(jié)構(gòu)服役耐久性問題突出。因此，損傷構(gòu)件是導(dǎo)致橋梁發(fā)生災(zāi)變的薄弱環(huán)節(jié)。浙江沿海地區(qū)由于環(huán)境濕度高、海水侵蝕嚴重、日照溫差大、強風等極端荷載效應(yīng)突出等復(fù)雜多變且惡劣的環(huán)境條件，給跨海橋梁結(jié)構(gòu)的耐久服役帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)；另一方面，已建成橋梁出現(xiàn)的典型病害和技術(shù)不足，也嚴重制約著我國大型跨海斜拉橋的技術(shù)進步。因此，針對大型跨海斜拉橋中的薄弱構(gòu)件及易損特征，從系統(tǒng)提升橋梁服役性能的角度充分考慮復(fù)雜的服役條件，開展精細化的力學行為研究和整體抗力增強控制，科學有效地整體提升橋梁結(jié)構(gòu)長期服役性能，防止出現(xiàn)由于局部構(gòu)件破壞導(dǎo)致的工程失效，從而避免重大災(zāi)難性工程事故的發(fā)生。這也是確保大型橋梁工程百年安全服役所面臨的一個重要科學技術(shù)難題。

“大型跨海斜拉橋結(jié)構(gòu)耐久性關(guān)鍵技術(shù)”項目開展了科技攻關(guān)，并依托多座世界級跨海工程建立了理論方法、研發(fā)了核心技術(shù)，成果推廣應(yīng)用取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

鋼塔柱截面

臺風眼

試驗加載

焊釘滑移曲線

拉索振動分析

抑振效果

項目組考慮到海域復(fù)雜條件下拉索風致振動疲勞損傷的突出風險，揭示了海域強風特征和索振機理，研發(fā)了實時監(jiān)測系統(tǒng)及新型振動控制方法；針對海域高溫高鹽高濕條件下橋梁構(gòu)件薄弱區(qū)域的典型病害，建立了溫度場與應(yīng)力場等多場相耦合的分析方法，研發(fā)了構(gòu)件連接的新型構(gòu)造；針對組合結(jié)構(gòu)連接區(qū)域三維空間受力復(fù)雜的工程難題，研發(fā)優(yōu)化了鋼結(jié)構(gòu)快速傳力系統(tǒng)。

該項目研究成果已先后成功應(yīng)用于多座國內(nèi)外跨海重大工程，2018年以來橋梁應(yīng)用量已超200公里。沿海地區(qū)多座大型跨海橋梁即將建設(shè)，如浙江沿海的寧波舟山港六橫大橋、甬舟跨海通道、滬舟跨海通道等，其關(guān)鍵技術(shù)及系列技術(shù)工藝均可直接應(yīng)用其中。

項目主要完成單位浙江工業(yè)大學是一所綜合性省屬重點大學，始建于1953年，其前身可以追溯到1910年創(chuàng)立的浙江中等工業(yè)學堂。該校目前已發(fā)展成為國內(nèi)具有一定影響力的綜合性教學研究型大學，綜合實力穩(wěn)居全國高校百強行列。2009年，浙江省人民政府和教育部簽訂共建協(xié)議，浙江工業(yè)大學進入省部共建高校行列。2013年，學校成為全國首批14家2011協(xié)同創(chuàng)新中心牽頭建設(shè)高校之一。2015年，浙江工業(yè)大學入選浙江省首批“省重點建設(shè)高?！?。學?，F(xiàn)有國家級2011協(xié)同創(chuàng)新中心1個、省部共建2011協(xié)同創(chuàng)新中心1個、國家重點（培育）學科1個、國家級大學科技園（牽頭建設(shè)）1個、國家工程技術(shù)研究中心1個、省部共建國家重點實驗室（籌）1個、國家地方聯(lián)合工程實驗室（研究中心）2個、國家級國際科技合作基地3個。承擔過多個國家重大重點科技計劃項目，學校先后有558項科研成果獲國家、省部級科研成果獎，其中國家科學技術(shù)進步獎23項。

此外，項目完成單位還包括中交公路規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司、中交第二航務(wù)工程局有限公司、同濟大學、浙江大學、中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司和上海浦江纜索股份有限公司。