《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《严寒地区钢结构桥梁应用技术研究》

本期项目简介

完成单位：中交一公局集团有限公司、中交一公局第一工程有限公司

主要完成人：姚斐、王家玉、解亚东、李红、王静华、于现峰、陈卫兵、富宝慧、王照信、柴伟

项目简介

（一）项目背景

　　依托中交一公局第一工程有限公司内蒙古自治区苏张高速苏尼特右旗至化德（乌市段）公路建设项目、包茂高速公路包头至东胜段改扩建BMTJ-1施工总承包项目两个项目。主线全长36.926km；化德东连接线全长7.73km。设置镶黄旗南、化德北、化德东互通立交3处，设置分离立交4处，中桥4座、天桥2座；设置收费站2处，养护工区1处。合同额：15.1亿元。合同工期：27.3个月。5座双工字钢板组合梁桥跨径为30+2*35+30m、25+2*30+25m、4*20m三种类型，为控制全线工期的“咽喉”。包茂高速改扩建BMTJ-1标全长为22.042公里，主线均位于鄂尔多斯市境内，5座双工字钢板组合梁桥、分离式交桥3处、通道桥8道、涵洞57道、互通3处（关碾房互通、树林召南互通、响沙湾互通）、服务区（响沙湾服务区）1处、超限检查站1处。计划工期为35个月。

（二）技术概况

　　从公路交通基础设施建设发展理念与要求出发，调查研究国内外钢板组合梁桥建设的经验与不足，提出钢梁大节段无支架安装体系和桥面板防裂技术，并依托苏张高速苏化乌市项目工程建设，通过钢梁分段及安装比选研究，揭示采用无支架吊装体系的钢梁力学行为模式、传力机理与临时连接件的承载可靠性研究，验证其承载性能与传力可靠性；通过钢梁制作加工、现场定位安装、预应力张拉控制等施工关键技术的研究与工程实践，形成钢梁大节段无支架安装施工工艺，全面解决钢梁节段划分、安装施工过程中的技术难题。

（三）适用范围

　　适用于大风（平均风速4.8米/秒，最大风速28米/秒）、大温差（年平均气温3.4℃，年最高气温34.5℃，年最低气温-35.2℃）、干旱（日照强烈，年平均降水量210-410毫米）气候地区钢板组合梁钢板梁施工。

（四）获奖情况

　　1.2021年1月18日，由中国公路建设行业协会评价委员会对《严寒地区钢结构桥梁应用技术研究》课题研究成果进行了鉴定评价，研究成果总体上达到国内领先水平。

　　2.《严寒地区钢结构桥梁应用技术研究》获得中国交通运输协会2021年度科技进步二等奖。

项目创新点

　　1.研发了高寒、大风气候条件下，桥面板防裂和混凝土养护成套施工技术，有效控制了桥面板的开裂问题，保障了施工质量。

　　2.研发了工厂小节段预制，现场拼装大节段吊装的成套技术，研制了一种转运物料简易拖车，实现了钢梁无支架施工，提高了施工效率。

应用案例

　　（一）内蒙古自治区苏张高速苏尼特右旗至化德（乌市段）公路建设项目研发了恶劣地区桥面板预制及减少裂缝的结构及其施工方法、一种转运物料的简易拖车、自卸货车的自救装置及其自救方法，提高施工效率。在钢板梁施工中钢板梁节段划分及安装线型的精度控制是钢板组合梁施工的核心技术，桥面板裂缝控制施工，不但在桥梁施工期间能确保桥面不出现漏水，其社会效益明显；而且采用一种钢绞线下料编号及穿束装置及一种张拉施工防止应力损失辅助装置，保证张拉质量。研制一种吊移式喷淋养生棚，该机具由方钢、FRP采光板材料加工而成，减少了人员因养生上下桥面板次数，减少人员高处作业风险，具有一定程度的安全效益。

　　图1苏张高速苏尼特右旗至化德（乌市段）项目施工应用

　　（二）包茂高速公路包头至东胜段改扩建工程BMTJ-1标施工总承包项目采用喂丝法加入稀土元素改善锈层的氧化物种类、形成过程，促进微合金元素在内锈层中富集，大大提高钢材的抗腐蚀能力，是一种直接提高自防腐能力的方法，抗腐蚀能力强，适于结构长期使用。采用可移动焊接简易装置解决了较大风速下焊接易造成焊道出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣等超标焊接缺陷保证了工程质量。采用陶瓷衬垫单面焊双面成型、冷喷锌工艺等成套关键技术避免了热镀（喷）锌高温度、高能耗、高污染的弊端。

　　图2BMTJ-1标施工总承包项目施工应用

社会效益与经济效益

　　项目所在地区气候极寒昼夜温差大，通过加入稀土元素改善锈层的氧化物种类、形成过程，促进微合金元素在内锈层中富集，大大提高钢材的抗腐蚀能力。陶瓷衬垫单面焊双面成型，大风沙尘较大风速下焊道出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣等超标焊接缺陷防治，钢结构涂层采用长效型锌盾冷喷锌工艺，提高了钢材的抗腐蚀能力，对预制板宜釆用蒸汽养护或洒水养护，注意防风、保温、保湿、防止太阳直射，以减少冷缩、干缩对结构造成的损伤，直接节约的建设成本将非常可观，从全寿命周期考虑，其经济效益更优。

　　1、基本摆脱了人员处理裂纹、未熔合、气孔、夹渣等超标焊接缺陷，可移动焊接简易装置在大风沙尘较大风速下省去2个处理焊接缺陷班组，按10个月工期计算，可节约人员成本约35万元。

　　2、可移动的、便携式恒温养生棚+自动喷淋智能养护在大风、沙尘、较大风速下省去2个养生班组，每片按14天养生计算，可节约人员成本约42万元。