《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）—第一部分桥梁工程篇《节段预制拼装波形钢腹板连续箱梁桥建造关键技术研究》

本期项目简介

完成单位：南京市公共工程建设中心，东南大学，中交公路规划设计院有限公司，中交第二航务工程局有限公司，中铁宝桥集团有限公司，成都合众桥梁科技有限公司

主要完成人：卜红旗、沈斌、佘有光、万水、王敏、宋颖彤、刘红涛、魏玉莲、罗明秋、杨余柏、马增、李义成、顾伟杰、朱银虎、栾昌花

项目简介

（一）项目背景

　　随着国家提出“优质高效、绿色施工、节能环保”的产业发展要求，桥梁施工技术也开始向工厂化、装配化、标准化方向推进。在混凝土梁桥的建造技术发展过程中，节段预制拼装技术的应用已有近30年的历史。相比于混凝土箱梁，波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁在材料利用率、抗震性能、耐久性及经济性等方面具有更大的优势，近年来在国内外得到了快速的应用和发展，但目前主要采用的现浇工艺，存在着工效低、质量难以保证，对现场环境影响大等不足。在波形钢腹板组合箱梁桥中采用节段预制拼装技术可有效解决上述问题。

　　目前，国内外采用节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥的建造技术尚属空白，无工程案例，在节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁的结构力学性能及构造形式、制造、安装、装备等方面缺乏系统研究。

　　本课题依托南京长江第五大桥北引桥的设计与建造，对节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥的结构力学特性、设计方法、施工技术和安装与监控技术等方面开展了系统研究，解决了波形钢腹板组合箱梁桥节段预制拼装设计和施工中的关键技术难题，为今后该类桥梁的设计施工提供了经验与技术参考。

（二）技术概况

　　本课题研究采用节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥结构性能及构造设计→全过程高精度控制技术及相应的装备和工艺→基于滞后控制原理的监控技术→施工成套关键技术→工程验证→推广应用的研究思路，形成了适用于波形钢腹板组合箱梁桥的设计与产业化建造技术体系，研究成果具有创新性、系统性、实用性和产业化等特点。

（三）适用范围

　　本课题的研究成果高度契合国家倡导的集约高效、经济适用、智能绿色、安全可靠的现代化建设理念，对施工环境要求高的城市道路、被交道通行要求高的跨线桥、构件运输架设条件受限的山区桥梁等工程均具有广泛的推广应用价值。

（四）获奖情况

　　2020年中交二航局科技进步特等奖-波形钢腹板组合结构桥梁节段预制拼装关键技术；

　　2021年中国交通运输协会科学技术一等奖-节段预制拼装波形钢腹板连续箱梁桥建造关键技术研究。

项目创新点

（一）节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁设计研究

　　首次将节段预制拼装技术应用于波形钢腹板组合箱梁桥的设计中。提出了混凝土顶底板齿键胶拼和波形钢腹板对接焊连接的构造形式，实现了该类型桥梁的全过程工业化制造、快速化施工。开展模型试验，系统研究了节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥的结构力学性能及构造形式，形成了成套设计理论及设计方法，为节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁的结构设计提供了技术支撑，为其规模化推广应用提供了技术保障。

（二）波形钢腹板组合箱梁节段预制拼装施工技术研究

　　首次研发了由波形钢腹板制造到节段梁预制拼装的全过程精度控制技术，以及相应的装备和工艺，形成了节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥的成套施工关键技术。开展了波形钢腹板工厂制造长线预拼技术研究，在节段梁短线匹配预制过程采用精度控制技术还原波形钢腹板工厂制造线形，研发了可靠的匹配、定位工装系统，实现了预制节段梁波形钢腹板高精度的匹配对接，将钢结构的控制精度统一传递到混凝土结构中。

（三）基于滞后控制的波形钢腹板组合箱梁高精度安装技术研究

　　在节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁制造高精度控制的基础上，研发了基于滞后控制原理的波形钢腹板组合箱梁安装技术。利用全天候即时控制方法，分析已拼节段的线形误差，控制后续节段的安装精度，实现了预制节段波形钢腹板组合箱梁快速准确地拼装。

应用案例

　　本课题系列成果已在南京长江第五大桥北引桥建设中得到成果应用，该桥采用主跨78m的节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁，双向8车道建设标准。上部结构现场建设时间2个月，相比传统挂篮、支架现浇施工节省工期3个月，工期缩短2.5倍，项目已运营13个月，各项指标良好。节约投资约2042万，提高了桥梁的工厂化、装配化建造水平，绿色环保，社会效益显著。

社会效益与经济效益

　　（一）社会效益

　　本课题研究解决了波形钢腹板组合箱梁桥节段预制拼装设计和施工中的关键技术难题，实现了该类桥梁的短线匹配预制拼装施工，提高了桥梁耐久性、降低了建设成本，为今后该类桥梁的设计施工提供经验与技术参考，促进了我国组合结构桥梁“工厂化、标准化、装配化”的发展，社会效益显著。

　　（二）经济效益

　　本课题研究成果对于节省施工费用，降低工程造价，提升我国钢混组合结构桥梁的建设和科技创新水平具有重要意义，将产生巨大的技术带动效应和经济社会效益。本项目研究成果应用到南京长江第五大桥北引桥的建设中，节约投资约2042万元，提高了桥梁的工厂化、装配化建造水平，绿色环保，经济效益显著。