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以创新打造核心竞争力——省交通规划设计研究院钢桥课题组纪实
文章来源:2019年8月9日(星期五)陕交报 2版 更新时间:2019-08-12

一桥飞架南北,天堑变通途。近日,合阳至铜川高速公路控制性工程水苏沟大桥钢桁梁开始顶推施工,这标志着水苏沟大桥80米钢桁混凝土组合梁施工取得新的突破。作为省交通规划设计研究院重大关键技术攻关项目,该桥型在国内高速公路桥梁上应用尚属首例,是我国公路钢结构桥梁的一项重要创新,同时也标志着省交通规划设计研究院的钢桥设计水平跻身全国前列。

关键词一:钢结构桥梁

混凝土和钢材是现代桥梁工程结构两大主要材料。混凝土结构具有就地取材、造价相对较低、施工工艺成熟等优点,长期以来在公路桥梁建设中被广泛应用。钢结构具有自重轻、材质均匀、质量稳定、易于工厂化制造、装配化施工、便于回收利用等优点,为世界桥梁界所推崇。钢结构桥梁和混凝土桥梁是现代桥梁结构的两种基本结构型式。法国、日本、美国等国家的钢结构桥梁占比分别为85%.41%和35%,我国过去受经济社会发展水平和钢材产能制约,钢结构桥梁主要用于特大跨径桥梁。截至2015年底,我国公路钢结构桥梁占比不足1%。

随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步及国家推进供给侧结构性改革和“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念的提出,推进钢结构桥梁建设已成为行业共识。

关键词二:钢桥创新课题组

2017年初,由省交通规划设计研究院马保林副院长牵头,先后抽调多名技术骨干,成立了钢结构桥梁创新课题组。成立之初,课题组积极申报了省交通运输厅重大科研项目《公路中小跨径钢—砼组合梁桥建造关键技术研究》。课题的申报评审,获得了交通运输部、省内外各位专家的一致好评。专家们一致认为新的经济形势下,勇于试点钢结构桥梁设计,形成钢结构不同桥型的通用图,是公路建设领域提高桥梁品质的创新举措,具有深远的影响意义。

自课题组成立以来,大量翻阅我国现行规范,借鉴欧美规范,并全册翻译了《钢桥设计详细设计指南》;借鉴多本日本规范,全册翻译日本桥梁建设协会的《钢桥构造详细指南》。百闻不如一见,课题组先后前往合肥、武汉、成都、重庆、上海等地,实地考察,多方沟通,运用各种技术手段进行反复计算和验算,并多次组织召开专家会议研讨。

关键词三:人才激励机制

创新是引领发展的第一动力。而创新的主体就是人才。人才的激励机制成为企业吸引人才的主要动力。为适应新的经济形势发展,设计院2014年底进行了部门重组。新成立的科研管理部创新管理模式,实行管理与技术责权明晰的管理方式。钢桥创新课题组成立之初,就着重于钢结构桥梁建设人才的培养。先后抽调杨欣、袁春莉、牛永喆、王志祥等业务骨干到课题组工作。

杨欣毕业于长安大学桥梁专业,从事桥梁计算13年有余。在生产最繁忙的10年里,加班结束后依然不忘学习。而他的枕边书就是欧美的《钢结构桥梁设计指南》。十几年如一日,无论节假日还是双休,他都结合工程需要,不断拓宽设计思路,加强自身业务能力的提升。袁春莉,具有多年的桥梁设计经验,做事严谨认真,更是事业上的女强人。牛永喆、王志祥,这两个刚走出校门不久的有志青年,他们独道的解决问题能力,更是为课题组输入了新鲜血液。

关键词四:研究成果

经过两年多时间的艰苦努力,设计院目前已完成了9套不同曲率半径、四大结构类别、多种跨径的公路钢—混组合梁结构通用图设计,分别为:四、六车道双梁式35米、45米、60米钢板—混凝土组合梁;四车道80米变高钢板—混凝土组合梁;四车道80米钢桁—混凝土组合梁;六车道80米钢箱—混凝土组合梁。

研发成果获得交通运输部、省交通运输厅及同行专家学者的一致认可。其中60米、80米钢混组合梁结构,填补了国内50~100米同类桥梁选型的空白,其经济性能比通常采用的预应力混凝土连续梁结构优越20%,且装配化施工大大缩短了施工工期。

在完成的钢混组合梁通用图基础上,设计院结合生产需要正在进行半径分别为50~200米、≥200米各两种宽度的双扁钢箱一混凝土匝道桥通用图设计,以及四车道四梁式40米钢板—混凝土组合梁通用图设计。双扁钢箱—混凝土匝道桥通用图将填补国内小半径钢混组合梁设计的空白,四梁式40米钢板—混凝土组合梁与国内同类结构桥梁相比,达到了用钢量与建筑高度最优的设计组合。这些通用图设计的完成基本实现了不同曲线半径各类桥梁选型的基本需求,下阶段将结合生产需要,系统安排完善通用图库和设计更大跨径该类桥型。

关键词五:实验检验

实践是检验真理的唯一标准。结合科研课题,针对目前公路中小跨径梁—混凝土组合梁桥设计中的问题,课题组开展了《2×35m钢—混凝土组合桥1:2缩尺模型试验方案》研究,对解决组合梁桥合理设计,推动钢结构在桥梁建设中的应用具有重要指导和参考意义。

关键词六:应用推广

目前,省交通规划设计研究院钢桥课题组研发的钢混组合梁通用图,已在我省多个高速公路项目中得到实际应用。其中代表性的有:西乡至镇巴高速公路控制性工程泾洋河特大桥和合阳至铜川高速公路控制性工程水苏沟大桥。泾洋河特大桥采用了5.9公里双梁式35米钢板—混凝土组合梁,为目前国内规模最大的钢混组合梁桥。结合施工需求,钢桥课题组多次前往施工现场进行技术指导,并及时提交了施工设计指南。

科研成果走出实验室,应用推广是重中之重。在2018年纪念改革开放40周年桥梁创新大会上,马保林带领课题组成员一行赴深圳参会。展会上全国各地乃至海内外各有关专家到展台详细了解课题组的研究成果和产品模型。课题组研发设计的35、45米双钢板混凝土组合梁可适应400米平曲线半径,结构简化、用钢量小、免设梁场、施工简单,与此同时,经测算80米钢板梁桥造价已低于相近跨径预应力混凝土连续刚构桥20%左右,众多专家均对这两方面优势进行了肯定,多家企业表明了合作意向。7月8日至10日,在省交通运输系统职工科技创新项目展示活动中,课题组的科研成果更是获得了前来参展的众多省内兄弟单位的青睐。

关键词七:与BIM技术结合

为推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造,提升桥梁工程质量品质,设计院推广应用建筑信息模型(BIM)技术,推动钢结构桥梁设计、制造、安装和管养各类信息的共享利用。先后派多名技术骨干到桥梁创新课题组和BIM课题组深入探讨学习,结合实际项目,将应用了通用图的桥梁以BIM技术进行三维碰撞检查和展示。结合实际,立项并研发《公路工程标准化智能设计BIM平台》,以期推进国内公路工程设计技术进步,解放设计人员生产力。

省交通规划设计研究院研究研制的中小跨径钢—砼组合梁桥通用图,正是推进公路钢结构桥梁建设的一项重大关键技术成果,体现了新时代公路人严谨创新的设计理念,值得在公路行业推广应用。

文章作者:记者 杜妮娜 通讯员 姚国宏 白锐鸽

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