九江長江公路大橋科技創(chuàng)新與應(yīng)用

九江長江公路大橋科技創(chuàng)新與應(yīng)用

九江長江公路大橋?yàn)榱缑芩黧w系斜拉橋，主跨818米，是世界上最大跨徑高低塔單側(cè)混合梁斜拉橋。由于其跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。同時，經(jīng)多方團(tuán)隊(duì)科技攻關(guān)，受到不利環(huán)境、重載車輛通行等多因素的影響，耐久性問題突出，成為工程界關(guān)注的難題。大橋成功解決了大跨混合梁斜拉橋橋梁狀態(tài)評估、耐久性提升、斜拉索端部與錨具連接部分密封防水、特大跨度混合梁斜拉橋架設(shè)新技術(shù)等難題，綜合形成了四項(xiàng)重大自主創(chuàng)新成果：研發(fā)了長大跨橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估關(guān)鍵技術(shù)，揭示了鋼混凝土混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷識別方法和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的破壞機(jī)理，建立了結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)有限元模型及橋梁運(yùn)營期的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為鋼混凝土混合梁斜拉橋在長期運(yùn)營過程中的安全提供保證；創(chuàng)建了一套包括耐久性風(fēng)險(xiǎn)評估和易損構(gòu)件的力學(xué)性能分析完整的提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的理論體系，提出貫穿設(shè)計(jì)、施工、管養(yǎng)三個階段提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的對策；開發(fā)了新型拉索密封系統(tǒng)，解決了斜拉索索導(dǎo)管上口處與斜拉索之間的密封問題；研發(fā)了多項(xiàng)特大跨度混合梁斜拉橋架設(shè)新技術(shù)，包括國內(nèi)最大規(guī)模的超大整體鋼吊箱工廠化制作、氣囊法整體下水、長距離浮運(yùn)及高精度安裝工藝，三船抬吊同步吊裝施工工藝，鋼箱梁雙吊機(jī)吊裝及合龍關(guān)鍵施工技術(shù)和新型的摩擦杠桿質(zhì)量減振器（FLMD）等。該橋?qū)崿F(xiàn)了大跨度混合梁斜拉橋技術(shù)的跨越式發(fā)展，促進(jìn)了行業(yè)科技進(jìn)步，對國內(nèi)外大跨徑橋梁的建設(shè)產(chǎn)生了重要的推動作用和深遠(yuǎn)影響。

九江長江公路大橋項(xiàng)目獲國家級工法3項(xiàng)，省級工法28項(xiàng)，專利20項(xiàng)。大橋已運(yùn)營2年，具有顯著的社會、經(jīng)濟(jì)效益。大橋已獲得公路交通優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)一等獎，江西省優(yōu)質(zhì)工程“杜鵑花”獎，中國建設(shè)工程魯班獎，國家科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，江西省科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)，江西省科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng)，中國公路協(xié)會科學(xué)技術(shù)二等獎1項(xiàng)等多項(xiàng)獎勵。

九江長江公路大橋是江西省籌資建設(shè)的第一座具有世界領(lǐng)先水平的跨長江高速公路橋梁，2009年10月開工建設(shè)；2013年10月建成通車，工期4年。全面實(shí)現(xiàn)了投資、質(zhì)量、工期、安全四大目標(biāo)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

九江長江公路大橋在理論、技術(shù)和方法等方面有多項(xiàng)重大創(chuàng)新和突破，具有國際先進(jìn)水平：

創(chuàng)新點(diǎn)1：研發(fā)了長大跨橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估關(guān)鍵技術(shù)，揭示了鋼混凝土混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷識別方法和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的破壞機(jī)理，建立了結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)有限元模型及橋梁運(yùn)營期的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為鋼混凝土混合梁斜拉橋在長期運(yùn)營過程中的安全提供保證。研究成果“長大跨橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估關(guān)鍵技術(shù)”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

本項(xiàng)目根據(jù)鋼混凝土混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度、模態(tài)參數(shù)識別方法、損傷識別方法及模型修正方法，最終建立結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)有限元模型及橋梁運(yùn)營期參數(shù)數(shù)據(jù)庫作為橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的分析技術(shù)和結(jié)構(gòu)適用性評估的基礎(chǔ)，并利用九江長江公路大橋受地震動影響的突發(fā)事件，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估。從而解決了長大跨鋼混凝土混合梁斜拉橋橋梁狀態(tài)評估的關(guān)鍵技術(shù)問題，為鋼混凝土混合梁斜拉橋在長期運(yùn)營過程中的安全提供保證。具體的成果包括以下六個方面：

1）研究了九江長江公路大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)性能對結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)敏感性，確定對結(jié)構(gòu)行為影響顯著的關(guān)鍵物理參數(shù)。

2）基于有效獨(dú)立法及遺傳算法對監(jiān)測系統(tǒng)的多類傳感器進(jìn)行了合理的優(yōu)化布置，提供橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)的傳感器布置測點(diǎn)方案。

3）采用時域識別方法對橋梁運(yùn)營期非平穩(wěn)結(jié)構(gòu)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)的識別，并通過參數(shù)統(tǒng)計(jì)得到可靠的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。

4）根據(jù)九江長江公路大橋施工過程進(jìn)行施工控制的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析及階段模型修正建立結(jié)構(gòu)有限元模型，利用成橋荷載試驗(yàn)和監(jiān)測數(shù)據(jù)識別出的特征參數(shù)對敏感的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正，建立面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的基準(zhǔn)有限元模型；采用D-S證據(jù)理論的信息融合方法對所損傷的定位進(jìn)行研究，為健康監(jiān)測系統(tǒng)提供可靠的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。

5）根據(jù)橋梁通車后結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)，通過環(huán)境因子、荷載和結(jié)構(gòu)相應(yīng)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)及荷載-響應(yīng)相關(guān)性分析，了解結(jié)構(gòu)成橋后在運(yùn)營期常規(guī)荷載作用下的結(jié)構(gòu)相應(yīng)范圍，建立橋梁在投入運(yùn)營后環(huán)境因子、荷載及結(jié)構(gòu)相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，用于評估橋梁運(yùn)營期結(jié)構(gòu)狀態(tài)及安全，利用九江長江公路大橋受地震動影響的突發(fā)事件，采用橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)在線獲得地震振動及結(jié)構(gòu)相應(yīng)信號實(shí)時評估結(jié)構(gòu)安全，并一步通過數(shù)據(jù)分析評估結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

6）根據(jù)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行了集成，并采基于C/S架構(gòu)建立監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測平臺，并采用三維虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、安全預(yù)警等系統(tǒng)監(jiān)測和分析功能。

圖1 基于SHM信息進(jìn)行橋梁疲勞壽命評估的實(shí)施流程

創(chuàng)新點(diǎn)2：提出了提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的理論與方法，為大跨度混合梁斜拉橋耐久性的提高提供技術(shù)支撐。該項(xiàng)成果獲得江西省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

九江長江公路大橋?yàn)榛旌狭盒崩瓨?，這種橋梁的主梁沿長度方向由兩種不同材料組成，主跨為鋼梁，邊跨（或伸入主跨一部分）為混凝土梁。由于主跨采用鋼梁，該橋型具有跨越能力大的優(yōu)點(diǎn)；邊跨采用混凝土梁，起到了很好的錨固作用，能夠有效降低建橋成本。由于其跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工工序多、難度大，同時受到不利環(huán)境、重載車輛通行及管理疏漏等多因素的影響，其耐久性問題突出。尤其是混合梁斜拉橋的混凝土主梁部分、鋼主梁部分以及連接部位的耐久性問題既具有各種斜拉橋遇到的耐久型的共性問題，也有其特殊性，更成為理論和工程上關(guān)注的難題。創(chuàng)新性地提出貫穿三個階段提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的對策。針對大跨度混合梁斜拉橋這一結(jié)構(gòu)類型，建立一套包括耐久性風(fēng)險(xiǎn)評估和易損構(gòu)件的力學(xué)性能分析的完整的提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的理論體系；并通過對理論研究中確認(rèn)的大跨度混合梁斜拉橋的四大耐久性易損區(qū)域（索塔錨固區(qū)、超寬混凝土箱梁、鋼-混凝土結(jié)合段、鋼橋面鋪裝）開展針對性研究，通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證了研究所得的新方法、新理念。

經(jīng)測算，橋梁全壽命周期內(nèi)的成本可降低10%～15%。項(xiàng)目成果可推廣應(yīng)用到包含涵蓋混凝土斜拉橋、鋼斜拉橋在內(nèi)的所有斜拉橋結(jié)構(gòu)中，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1）首次提出了大跨度混合梁斜拉橋耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)理論和方法。

為建立大跨度混合梁斜拉橋的耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)評估體系，本研究在分析耐久性和風(fēng)險(xiǎn)已有定義的基礎(chǔ)上，從評估角度界定了耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)概念；基于耐久性時間跨度大的特點(diǎn)識別長期作用類型的風(fēng)險(xiǎn)因素，采用WBS-RBS技術(shù)建立了大跨度混合梁斜拉橋耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)層次模型；并提出了基于專家調(diào)查的模糊層次分析法用以評估耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)；引入風(fēng)險(xiǎn)概率重要度的計(jì)算方法用以評價(jià)各風(fēng)險(xiǎn)因素的相對排序。研究成果填補(bǔ)了結(jié)構(gòu)耐久性風(fēng)險(xiǎn)評估的空白。

圖2 大跨度混合梁斜拉橋耐久性失效風(fēng)險(xiǎn)層次分析模型

圖3 結(jié)構(gòu)耐久性風(fēng)險(xiǎn)評估方法和流程

2）首次建立了大跨度混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)性能退化分析方法和理論體系。

研究了導(dǎo)致混凝土構(gòu)件性能發(fā)生退化的耐久性問題的機(jī)理，建立了基于銹蝕的大跨度混合梁斜拉橋構(gòu)件可靠性退化分析理論；建立了大型鋼箱梁的腐蝕分析模型和基于傳統(tǒng)S-N方法的斜拉索串并聯(lián)分析模型；形成了以可靠度指標(biāo)與狀況指標(biāo)互補(bǔ)的橋梁狀況綜合評價(jià)體系；對耐久性問題調(diào)研報(bào)告中的現(xiàn)象進(jìn)行了深入的肌理分析和理論建模。

3）提出了提高大跨度混合梁斜拉橋耐久性的設(shè)計(jì)、施工和管養(yǎng)對策。

針對設(shè)計(jì)，建立了基于給定結(jié)構(gòu)壽命的大跨度橋梁設(shè)計(jì)流程，并結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，給出了適用于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別與作用等級；提出了各個構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則，總結(jié)了可選材料的優(yōu)缺點(diǎn)，建立防腐蝕、抗疲勞設(shè)計(jì)的基本原則和方法。本研究基于全壽命成本理念，首先提出了檢測規(guī)劃的基本目標(biāo)：即提高構(gòu)件失效前的缺陷可檢概率和降低檢測成本，建立了相應(yīng)的單目標(biāo)和雙目標(biāo)檢測優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用遺傳算法對這一優(yōu)化問題進(jìn)行了求解。其次，本研究建立了可更換構(gòu)件的兩種替換策略，及年齡更換策略和故障維修策略，并運(yùn)用壽命函數(shù)方法，推導(dǎo)了不同策略下的年造價(jià)計(jì)算公式，以年造價(jià)最低為目標(biāo)建立了更換策略的最優(yōu)化方法；以全壽命造價(jià)成本為基礎(chǔ)，建立了不同的維護(hù)維修措施效用模型，對不可更換構(gòu)件在多種維護(hù)維修措施組合下的優(yōu)化問題進(jìn)行了建模，并運(yùn)用遺傳算法對上述優(yōu)化問題進(jìn)行了求解。該部分內(nèi)容可以在制定提高大跨度混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)耐久性時提供決策依據(jù)，并涵蓋了橋梁的全壽命周期，特別是為科學(xué)制定重大工程維修決策提供了可靠的理論工具，改變了目前工程管養(yǎng)中單純的被動維修局面。

圖4 易損構(gòu)件兩種不同的更換策略

4）開發(fā)了一種新型的斜拉索密封體系。

斜拉索在預(yù)埋鋼管出口處的密封問題是困擾業(yè)界國內(nèi)外多年的難題，嚴(yán)重地影響了斜拉索的防腐壽命。本研究開發(fā)了新型拉索密封體系，在三個方面改進(jìn)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)：將斜拉索索體與預(yù)埋鋼管結(jié)合處的密封方式由接觸式改為壓力密封，即密封方式由靜態(tài)轉(zhuǎn)換為動態(tài)，從原理上改變此處的密封結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)系列化的過渡橡膠裝置，解決斜拉索在預(yù)埋鋼管與索體間間隙過大的問題，同時解決斜拉索在預(yù)埋鋼管內(nèi)偏心的問題，使新型密封裝置的通用性、適用性更強(qiáng)；引入全新的密封裝置實(shí)現(xiàn)在拉索防護(hù)體系中應(yīng)用，在梁端預(yù)埋鋼管，出口部位和索體結(jié)合處加裝高強(qiáng)度鋁合金氣囊密封裝置，解決拉索與預(yù)埋鋼管連接處的密封問題，提高拉索防腐防護(hù)壽命。實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋁合金氣囊密封裝置在拉索防護(hù)體系中的成功應(yīng)用是體系的創(chuàng)新點(diǎn)。經(jīng)過嚴(yán)格的耐久性試驗(yàn)，證明了斜拉索密封體系的有效性和耐久性。

5）解決了大跨徑混合主梁斜拉橋疲勞分析與設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題。

車輛荷載反復(fù)作用下的疲勞損傷是影響鋼橋運(yùn)營安全和耐久性能的重要控制因素，新橋疲勞實(shí)際和既有橋梁評估都需采用疲勞荷載，而目前我國的橋梁規(guī)范還沒有疲勞車輛荷載取值的規(guī)定。本項(xiàng)目首先對大跨徑混合梁斜拉橋疲勞荷載展開研究，對跨長江公路大橋進(jìn)行全面的車輛狀況檢查，得到了適合于該類大橋疲勞強(qiáng)度評估的典型車輛荷載譜。同時為充分考慮各類超重車輛對大橋的疲勞風(fēng)險(xiǎn)，首次根據(jù)實(shí)際調(diào)查的車流數(shù)據(jù)，整理得到完整的能反映實(shí)際車重狀態(tài)分布的車輛車重分布頻率譜，由該頻率譜得到細(xì)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力譜，為大橋疲勞風(fēng)險(xiǎn)評估及養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃制訂提供了可靠數(shù)據(jù)，并用該應(yīng)力譜對大橋進(jìn)行疲勞風(fēng)險(xiǎn)評估；基于可靠度理論，采用有限元模擬、疲勞試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法對大跨徑斜拉橋的關(guān)鍵構(gòu)件的疲勞性能進(jìn)行研究，根據(jù)大跨徑正交異形鋼橋面板疲勞破壞特性，通過實(shí)體有限元模型技術(shù)分析設(shè)計(jì)了能夠反映實(shí)橋細(xì)部結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)的三種典型疲勞試樣，通過疲勞試驗(yàn)得到了對應(yīng)焊接細(xì)部構(gòu)造的Δσ-N曲線方程，其中，橫隔板與U肋圍焊處的曲線在國內(nèi)外規(guī)范中還未發(fā)現(xiàn)。同時，提出了適合于該類大橋的變幅車輛載荷作用下的特定細(xì)節(jié)處的疲勞壽命計(jì)算公式，形成對大跨徑混合主梁斜拉橋典型疲勞細(xì)節(jié)的疲勞分析技術(shù)，為大橋主梁的制作和關(guān)鍵部位的施工提供重要參考。

創(chuàng)新點(diǎn)3：全面解決了大跨徑斜拉橋斜拉索制造關(guān)鍵技術(shù)問題，包括斜拉索錨具50年使用壽命的防腐、抗風(fēng)雨振、抗疲勞、抗扭轉(zhuǎn)、拉索密封等問題?？蒲谐晒按罂鐝叫崩瓨蛐崩髦圃礻P(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”獲江西省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

本項(xiàng)目對九江公路長江大橋斜拉索制造關(guān)鍵技術(shù)—抗索體扭轉(zhuǎn)、拉索密封系統(tǒng)、高壽命錨具、斜拉索抗風(fēng)雨振技術(shù)、斜拉索疲勞性能進(jìn)行了深入研究。

針對索導(dǎo)管與拉索索體的出口處難以防腐，HDPE護(hù)層與其他密封材料容易分離的情況，本課題設(shè)計(jì)新型密封結(jié)構(gòu)-高強(qiáng)度鋁合金氣囊密封裝置來優(yōu)化完善對這個部位的防腐。即通過充氣囊內(nèi)部的氣壓來不斷的保持對HDPE護(hù)層的壓力，以此保證與索體之間的密封，并根據(jù)充氣囊能按照空間大小進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的特性，設(shè)計(jì)系列化的過渡橡膠裝置，解決預(yù)埋鋼管與斜拉索索體間間隙過大的問題，同時能適應(yīng)斜拉索在預(yù)埋鋼管內(nèi)偏心的問題，使新型密封裝置的通用性、適用性更強(qiáng)。

圖5 偏心矯正原理圖

新型密封系統(tǒng)擬設(shè)置在梁端預(yù)埋鋼管出口索體結(jié)合處加裝高強(qiáng)度鋁合金氣囊密封裝置，利用高強(qiáng)度鋁合金氣囊的特性起到完全密封的作用，結(jié)構(gòu)如圖6、圖7和圖8所示。

圖6 梁端新型密封系統(tǒng)示意圖

圖7 新型密封系統(tǒng)安裝圖

圖8 新型密封系統(tǒng)示意圖

高強(qiáng)度鋁合金氣囊對于拉索充氣密封系統(tǒng)的作用是其可以對拉索與密封橡膠圈的空隙處制造一個對不規(guī)格空間的填充，并且為橡膠圈提供了一定的壓力使得整個的密封系統(tǒng)能夠緊貼索導(dǎo)管和索體，最終達(dá)到完全阻止水、潮濕空氣以及各種會造成拉索腐蝕的化學(xué)性物質(zhì)的侵入，包括抵抗嚴(yán)苛環(huán)境中鹽、菌類等對錨具的侵蝕，提高防腐性能，如圖9所示。并通過設(shè)計(jì)系列化的過渡橡膠裝置，使新型密封裝置在不同規(guī)格拉索上的應(yīng)用具有通用性，使新型密封裝置的通用性、適用性更強(qiáng)。高強(qiáng)度鋁合金氣囊經(jīng)過嚴(yán)密實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)考驗(yàn)，符合超過了IEEE-404負(fù)載循環(huán)實(shí)驗(yàn)。

創(chuàng)新點(diǎn)4：研發(fā)了多項(xiàng)特大跨度混合梁斜拉橋架設(shè)新技術(shù)，科學(xué)支撐了九江長江大橋的安全、優(yōu)質(zhì)、高效施工。

1）研發(fā)了1761噸雙壁整體式鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)，成果獲得江西省公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)特等獎、中國公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)二等獎、江西省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎。

跨江、跨河、跨海灣的特大型橋梁的深水基礎(chǔ)建設(shè)方案，大多采用鋼吊箱圍堰施工，一般是在工廠分片制造、拖運(yùn)到現(xiàn)場、分片吊裝、整體下沉。針對九江長江大橋施工周期緊張、現(xiàn)場場地小不能滿足現(xiàn)場拼裝要求等制約因素，提出了工廠整體制造、整體下水運(yùn)輸、整體吊裝下沉的方案。但目前國內(nèi)尚無總重量1761t鋼吊箱進(jìn)行整體制造、整體運(yùn)輸與整體吊裝的先例與成功的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。本項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)最大規(guī)模的超大整體鋼吊箱工廠化制作、氣囊法整體下水、長距離浮運(yùn)及高精度安裝的施工工藝，并首次在國內(nèi)外特大型橋梁承臺鋼吊箱施工中采用三船抬吊同步吊裝施工工藝。

2）研發(fā)了大跨徑斜拉橋平行鋼絲斜拉索關(guān)鍵施工技術(shù)，研究成果獲1項(xiàng)國家級工法，2項(xiàng)省級工法和2項(xiàng)實(shí)用新型專利。

九江長江大橋全橋共有54對斜拉索，斜拉索最大索重36.125t，最大索長442.3m，最大吊裝高度180m。通過吊索桁車、塔頂掛索門架及梁端操縱平臺的使用，成功地解決了平行鋼絲斜拉索轉(zhuǎn)運(yùn)、掛設(shè)過程中對起重設(shè)備與操作空間的需求。斜拉索密封系統(tǒng)系采用高強(qiáng)度鋁合金氣囊密封裝置來加強(qiáng)對拉索錨具的防腐，解決斜拉索在預(yù)埋鋼管內(nèi)間隙過大及偏心的難題。

3）研發(fā)了鋼箱梁雙吊機(jī)吊裝及合龍關(guān)鍵施工技術(shù)，研究成果獲1項(xiàng)國家級工法和2項(xiàng)實(shí)用新型專利。

主橋上部結(jié)構(gòu)采用流線型扁平鋼箱梁。結(jié)合現(xiàn)場施工的實(shí)際特點(diǎn)，邊跨采用2臺250t變幅橋面吊機(jī)，以滿足多種梁段類型的吊裝要求；中跨采用2臺225t鋼絞線橋面吊裝。中跨采用頂推輔助合攏施工技術(shù)。有利于消除鋼箱梁拼裝應(yīng)力，提高了安裝精度。研究成果雙吊機(jī)吊裝鋼箱梁技術(shù)獲國家級工法，鋼箱梁縱向滑移裝置取得獲實(shí)用新型專利，中跨頂推合龍施工技術(shù)獲省級工法及實(shí)用新型專利。

4）研發(fā)了箱梁內(nèi)模施工工藝，研究成果獲國家級及省級工法。

傳統(tǒng)箱梁內(nèi)模施工工藝是在現(xiàn)場采用支架和組合鋼模板進(jìn)行散拼，即待箱梁底、腹板鋼筋綁扎完成后，再進(jìn)行內(nèi)模拼裝，內(nèi)模拼裝完成后，進(jìn)行箱梁頂板及翼板鋼筋綁扎，耗時費(fèi)工；內(nèi)模施工新工工藝是先在場外胎架上進(jìn)行內(nèi)模節(jié)段整體拼裝，然后進(jìn)行節(jié)段整體吊裝，內(nèi)模拼裝時間不占用箱梁主線施工工期。通過這些措施，保障了箱梁內(nèi)腔結(jié)構(gòu)尺寸，改善了混凝土外觀質(zhì)量。內(nèi)模安裝時間由原來的5天縮至3.5天。

圖9 支撐系統(tǒng)安裝

5）研發(fā)了鋼筋籠自動化、工廠化加工工藝，研究成果獲得省級工法。

該工工藝在鋼筋籠主筋下料完成后，自動滾焊機(jī)自行完成主筋和螺旋筋的上料、定位、安裝以及相鄰主筋的定位工作。采用該工藝進(jìn)行鋼筋加工，鋼筋間距均勻、焊接質(zhì)量高，有利于減少了孔底沉渣厚度。

6）研發(fā)了大跨度斜拉橋施工及成橋階段減振抑振綜合技術(shù)，研究成果獲得4項(xiàng)發(fā)明專利（包括1項(xiàng)美國發(fā)明專利、1項(xiàng)澳大利亞發(fā)明專利）。

在對九江長江公路大橋斜拉索承受塔端、梁端部位位移激勵下振動特性的研究的基礎(chǔ)上，廣泛調(diào)研國內(nèi)外斜拉索減振措施，分析各種減振器不足之處，在杠桿質(zhì)量減振器（LMD）基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，研制一種新型的摩擦杠桿質(zhì)量減振器（FLMD），更適用于九江長江大橋斜拉索減振，在克服以往減振器不足的同時解決大跨斜拉橋施工期和運(yùn)營期共同減振的問題。依托九江長江公路大橋斜拉索施工及成橋階段振動控制，通過理論參數(shù)分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)和實(shí)橋應(yīng)用驗(yàn)證，研發(fā)了超長斜拉索摩擦杠桿質(zhì)量減振器（FLMD）阻尼減振技術(shù)。創(chuàng)建了大跨度斜拉橋斜拉索附加FLMD阻尼減振理論，闡述了確定斜拉索的抑振阻尼參數(shù)的方法和的FLMD減振機(jī)理，填補(bǔ)了在施工階段正式安裝減振器的空白。通過“斜拉索-FLMD”理論分析驗(yàn)證FLMD減振技術(shù)的理論可行性，通過室內(nèi)模型試驗(yàn)驗(yàn)證減振器的減振效果和耐久性，通過實(shí)橋試驗(yàn)驗(yàn)證減振器在復(fù)雜環(huán)境中的減振效果，保證該橋在施工和成橋階段的安全和耐久性。

圖12 FLMD減振器實(shí)橋安裝圖