大型跨海斜拉橋結構耐久性關鍵技術的科技攻關

文/圖 浙江工業大學

中國沿海世界級大型跨海橋梁數目龐大，涉及復雜構造的斜拉橋建造技術也得到了廣泛應用。然而，在環境因素和疲勞荷載作用下，斜拉橋中易損構件受力復雜且易損傷開裂，結構服役耐久性問題突出。因此，損傷構件是導致橋梁發生災變的薄弱環節。浙江沿海地區由于環境濕度高、海水侵蝕嚴重、日照溫差大、強風等極端荷載效應突出等復雜多變且惡劣的環境條件，給跨海橋梁結構的耐久服役帶來了嚴峻的挑戰；另一方面，已建成橋梁出現的典型病害和技術不足，也嚴重制約著我國大型跨海斜拉橋的技術進步。因此，針對大型跨海斜拉橋中的薄弱構件及易損特征，從系統提升橋梁服役性能的角度充分考慮復雜的服役條件，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構長期服役性能，防止出現由于局部構件破壞導致的工程失效，從而避免重大災難性工程事故的發生。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難題。

“大型跨海斜拉橋結構耐久性關鍵技術”項目開展了科技攻關，并依托多座世界級跨海工程建立了理論方法、研發了核心技術，成果推廣應用取得了良好的社會效益和經濟效益。

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，研發了實時監測系統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件薄弱區域的典型病害，建立了溫度場與應力場等多場相耦合的分析方法，研發了構件連接的新型構造；針對組合結構連接區域三維空間受力復雜的工程難題，研發優化了鋼結構快速傳力系統。

該項目研究成果已先后成功應用于多座國內外跨海重大工程，2018年以來橋梁應用量已超200公里。沿海地區多座大型跨海橋梁即將建設，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，其關鍵技術及系列技術工藝均可直接應用其中。

項目主要完成單位浙江工業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年創立的浙江中等工業學堂。該校目前已發展成為國內具有一定影響力的綜合性教學研究型大學，綜合實力穩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議，浙江工業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協同創新中心牽頭建設高校之一。2015年，浙江工業大學入選浙江省首批“省重點建設高校”。學校現有國家級2011協同創新中心1個、省部共建2011協同創新中心1個、國家重點（培育）學科1個、國家級大學科技園（牽頭建設）1個、國家工程技術研究中心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，其中國家科學技術進步獎23項。

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