《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《山区新老高速线位枢纽立交桥建造关键技术研究》​

本期项目简介

完成单位: 湖南省交通科学研究院有限公司、 中铁二局第四工程湖南省交通科学研究院有限公司、 中铁二局第四工程中南大学、 湖南省永吉高速公路建设开发有限公司。

主要完成人: 巢万里、 黄钢、 盛兴旺、 周利金、 骆宏勋、 潘世强、 蔡钦好、 杨进、 郑纬奇、李婷

项目简介

　　(一)项目背景

　　湖南永吉高速石家寨互通与已建吉茶高速公路高空对接,于2018年12月建成通车,已成为湖南交通的一张名片和“网红景点冶,属交通土建工程。该项目具有山区场地狭小、坡度大、线位高、新老高速高架全互通等技术特点。

　　(二)技术概况

　　科技项目在“高线位新、老高速公路高架互通立交桥设计方法;高墩小半径曲线桥梁车-桥耦合振动与温度时变分析理论;高墩小半径匝道桥施工新工艺、新设备和新方法上冶均有较大程度的创新。研究成果总体达到国内领先、国际先进水平。该研究成果填补了集高墩、超小半径现浇箱梁、低限高集小半径T梁架设等技术难点于一体的新老高速高空枢纽立交国内技术空白,有力地推动了我国山区新老高速高线位枢纽立交桥建造技术的发展。

　　(三)适用范围

　　该项技术在山区场地受限地区的互通设计选线,高墩、超小半径现浇箱梁,低限高集小半径T梁架的山区公路互通设计施工中具有较强的适用性。

　　(四)获奖情况

　　2019年获得湖南省优秀工程设计二等奖1项、湖南省优秀工程勘察二等奖1项、湖南省优秀交通工程设计二等奖1项、四川省建设工程天府杯金奖1项。2020年获国家优质工程奖1项、中国公路协会科技进步三等奖1项、中国交通运输协会科技进步二等奖1项。

项目创新点

　　(一)高线位新、老高速公路高架互通立交桥设计方法

　　(1)基于遗传算法的高线位新、老高架互通总体优化设计,完成交通转换高效、结构安全、曲线优美的互通桥梁设计。

　　(2)基于BIM技术的互通立交桥梁建设全过程智慧集成管理方法,提升多角度、多维度、多因素的智慧管控力度,实现建设全过程中碰撞检查、信息传递、协同工作等功能。

　　(3)通过对“匝道桥复合坡安全性评价及保障措施-超SS级护栏的优化设计及运用冶研究,确保了道路的运营安全。

　　(二)高墩小半径曲线桥梁车-桥耦合振动与温度时变分析理论

　　(1)建立曲线梁桥车-桥耦合振动响应分析的理论模型和迭代求解算法,编制计算程序,分析依托工程桥梁的动力特性,提出桥梁动力系数的取值建议,指明桥梁受力薄弱位置并提出补强方案。

　　(2)提出高墩小半径混凝土连续刚构匝道桥日照时变温度场的迎光面算法,揭示桥梁结构日照温度效应的时变特征,解决高墩弯桥日照温度次生内力及变形无规律可循的设计难题。

　　(三)高墩小半径匝道桥施工新工艺、新设备和新方法

　　(1)提出高墩小半径支架现浇梁“组合支撑梁式支架法冶,实现85m高墩、60m半径多跨连续刚构混凝土箱梁支架现浇施工,解决高墩小半径曲线桥现浇施工难度、降低施工风险、加快施工进度、节省工程造价。

　　(2)研制低限高、半径可调节的DF45-170双导梁式架桥机,解决背景工程匝道中104.5m小半径、6.0m低限高和30~45m多种跨径T梁的架设难题。

　　(3)提出“小半径现浇箱梁预应力九级智能张拉工艺冶,解决小半径曲线桥张拉断索技术难题。

同类项目比较

同类项目比较见表 1。

应用案例

　　“山区新老高速线位枢纽立交桥建造关键技术研究冶目前已经成功运用于湖南省永吉高速石家寨互通(见图1),该项目已经建成乘车。湖南省官新高速西安互通项目正在建设中。

　　其中湖南省永吉高速石家寨互通成功运用了本项目研究成果中的“高线位新、老高速公路高架互通立交桥设计方法冶“组合支撑梁式支架法冶“小半径曲线桥架梁技术冶等多项科技成果。一举斩获了包含国家优质工程奖在内的7个奖项。

社会效益与经济效益

　　(一)经济效益

　　“高线位新、老高速公路高架互通立交桥设计方法冶“组合支撑梁式支架法冶现浇技术以及小半径曲线桥架梁技术等方面进行了大量推广应用,获得了应用单位的一致好评。“高线位新、老高速公路高架互通立交桥设计方法冶为建设单位节约投资3200万元,“组合支撑梁式支架法冶现浇技术以及小半径曲线桥架梁技术为项目建设单位节省投资4025万元。

　　(二)社会效益

　　(1)解决了永吉高速与包茂高速的交通快速转换问题,实现了国家交通强国的战略方针,加快了湘西地区老百姓快速出行以及农产品输出步伐。

　　(2)提出了对应半径下的桥梁横坡建议值及匝道限速方案,确保了后续运营期间的行车安全。

　　(3)高线位全桥互通方案,体现绿水青山就是金山银山的环保理念。