超千米级高速铁路斜拉桥拉索制造及安装关键技术研究与应用

2023-08-02 14:23

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斜拉索是斜拉桥的主要承重构件,承担着将桥面荷载传递至桥塔和基础的作用,斜拉索的强度是决定斜拉桥结构安全性的关键因素。随着斜拉桥跨度和荷载的不断增加,导致斜拉索强度和规格需求不断增大,现有的原材料、锚固技术、精度控制措施、防腐密封技术以及施工设备和方法则不能满足要求,因此进行工艺创新和产品、设备研发对桥梁跨度的突破和确保结构安全有重要意义。


沪苏通长江大桥主跨1092m,是世界上跨度最大的公铁两用斜拉桥,斜拉索采用双塔三索面,扇形密索体系布置;芜湖长江三桥受航空限高的影响,采用不对称的高低塔斜拉桥布置,其桥面以上有效塔高仅为常规斜拉桥的一半,运营状态下斜拉索单索最大索力达16000kN,是世界范围内单索索力最大的斜拉索。沪苏通长江大桥和芜湖长江三桥设计时,首次采用了目前世界上抗拉强度最高的2000MPa级平行钢丝斜拉索;PES7-547规格斜拉索为目前国内应用的最大规格,且为首次工程应用。斜拉索制造和施工难度较大,该项目成功开发了超千米级高速铁路斜拉桥拉索制造及安装成套技术,主要科技创新如下:


1.研发了完全国产化的直径7mm、抗拉强度2000MPa的锌铝合金镀层钢丝斜拉索,并首次在超千米跨径的工程中进行了应用,质量稳定。


2.研发了QS2160冷铸填料配方和固化工艺,冷铸体具有优良的抗裂纹扩展能力,试件常温抗压强度达160MPa以上,远高于GB/T18365-2018标准要求,显著提升了2000MPa级超大规格斜拉索的锚固性能。


3.研发了40000kN级超大吨位、大规格冷铸锚具,通过设置弯曲限制器,解决了外层钢丝接触应力过大的问题,有效提高了斜拉索的疲劳性能。


4.首次在冷铸锚具上采用渗锌防护工艺,有效改善和提高锚具表面的抗腐蚀、抗表面氧化及耐磨损性能,通过了1000小时中性盐雾试验,并研发了索导管防水密封技术,进一步提高了斜拉索的耐久性。


5.采用分段基线法,开发了超长斜拉索长度标定系统,精度可达到1/30000,目前为世界最高。


6.开发了3500kN钢绞线软牵系统、3000kN反压装置、消除退扭装置、12根拉索同步智能张拉技术,施工效率提高50%。


项目已取得授权发明专利2件、实用新型专利6件、软件著作权5项。该项目成果成功用于沪苏通长江公铁大桥、芜湖长江三桥和平潭海峡公铁两用大桥等项目中,近三年累计销售额4.47亿元。该项目填补了2000MPa斜拉索工程应用空白,为斜拉桥跨越能力的突破提供技术支持,具有广阔的市场前景。


获奖等级:三等奖

完成单位:中铁大桥(郑州)缆索有限公司