基本信息
- 项目名称：
- 中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本课题主要结合仙岳村钢管混凝土人行天桥的顶升改造工程，介绍了整体顶升技术在钢管混凝土拱桥改造中的具体应用。桥梁在顶升过程中经历了多次体系转换，难度较大，主要对首次体系转换临时索索力的优化和施工过程中对关键阶段进行的理论分析，并辅以各主要阶段的全程位移及应力监控措施，确保改造工程按期优质完成，为同类型的改造提供了参考。
- 详细介绍：
- 本课题以外部超静定、拱脚有推力的中承式系杆拱桥为对象，以提高桥下净空高度的抬升改造施工为目标，在整体抬升过程中的关键力学行为研究的基础上，结合桥梁结构特点和现场具体施工环境，提出抬升改造关键技术方案。 针对中承式柔性系杆拱桥的结构特点，提出了采用顶升技术提高桥下净空的技术方案。制订了先采用拱脚临时拉索平衡原结构水平推力、实施拱脚与既有墩台切断、进行桥梁整体顶升、接长拱肋并和改造后的拱座连接、放松临时拉索和拆除临时支点等附属设施的施工工序。针对现场工程实际，制订了严密的施工方案、详细的施工工序和科学全面的监测技术方案，确保了桥梁顶升改造工程的顺利实施。 针对中承式刚性系杆拱桥的结构特点，提出了采用提升技术提高桥下净空的技术方案。结合结构特点提出了三种备选方案，在进行基于力学性能和操作方便的科学比选后，提出了直接以主梁为提升断面，在梁底横向设置工字钢为吊点分配梁，以工字钢端头为提升点，对全桥向上提升的改造施工方案。分析了桥梁改造过程和改造后的结构力学性能，制定了科学的施工工序和施工监测技术方案，确保了桥梁提升改造工程的顺利实施。 课题研究成果成功解决了厦门市仙岳村中承式钢管混凝土拱桥和富山明发中承式钢管拱桥的抬升改造工程，取得了良好的社会经济效益。研究成果对有推力的系杆拱桥和超静定桥梁的抬升改造具有理论指导和借鉴意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本课题以外部超静定、拱脚有推力的中承式系杆拱桥为对象，研究当桥下净空不能满足通航或通路要求时，对其进行整体抬升以满足使用要求的具体技术方案和施工关键技术问题。课题研究的主要创新点如下： 1.针对中承式柔性系杆拱桥的结构特点，结合理论分析和施工的可操作性，提出了利用临时系杆平衡拱脚推力的方法，对桥梁进行整体顶升的技术方案，并结合有限元技术分析了桥梁改造过程关键阶段的受力，为顶升施工的可靠实施提供了理论支撑，解决了超静定系杆拱桥抬升改造中拱肋推力的有效转移问题。学科分类名称：桥涵工程；支撑材料：科学技术成果鉴定证书（编号：2009y0626），成果名称：中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究。 2.针对中承式刚性系杆拱桥的结构特点，在进行理论分析的基础上提出了利用既有纵梁平衡拱脚推力，对桥梁实施整体提升的改造技术方案，通过改造过程的实时监测和成桥动力测试证明，改造技术方案是可行的。学科分类名称：桥涵工程；支撑材料：科学技术成果鉴定证书（编号：2009y0626），成果名称：中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究。 3.在桥梁改造施工特点，利用精细的分析理论、先进的监测及检测方法，构建出"理论分析提出改造技术方案、施工监测确保改造技术成功、动力分析验证技术可行"的的现代桥梁改造管理模式。学科分类名称：桥涵工程；支撑材料：科学技术成果鉴定证书（编号：2009y0626），成果名称：中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究。
科学性、先进性
- 针对中承式柔性系杆拱桥的结构特点，提出了采用顶升技术提高桥下净空的技术方案。制订了先采用拱脚临时拉索平衡原结构水平推力、实施拱脚与既有墩台切断、进行桥梁整体顶升、接长拱肋并和改造后的拱座连接、放松临时拉索和拆除临时支点等附属设施的施工工序。针对现场工程实际，制订了严密的施工方案、详细的施工工序和科学全面的监测技术方案，确保了桥梁顶升改造工程的顺利实施。 针对中承式刚性系杆拱桥的结构特点，提出了采用提升技术提高桥下净空的技术方案。结合结构特点提出了三种备选方案，在进行基于力学性能和操作方便的科学比选后，提出了直接以主梁为提升断面，在梁底横向设置工字钢为吊点分配梁，以工字钢端头为提升点，对全桥向上提升的改造施工方案。分析了桥梁改造过程和改造后的结构力学性能，制定了科学的施工工序和施工监测技术方案，确保了桥梁提升改造工程的顺利实施。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年12月甘肃省科技厅鉴定科学技术成果鉴定证书（编号：2009y0626），成果名称：中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究。
作品所处阶段
- 应用阶段
技术转让方式
- 国内转让
作品可展示的形式
- 图纸 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 研究成果在福建厦门市仙岳村人行天桥顶升改造、厦门市富山明发天桥提升改造中成功应用。根据厦门市政开发总公司开具的效益证明表明，本成果产生的经济效益为5200万元。 “中承式系杆拱桥整体抬升改造的关键技术与应用研究”课题着力于解决对于外部超静定的系杆拱桥，当桥下净空不能满足通航或通路要求时，对其进行整体顶升以满足使用要求。从而避免旧桥拆除重建带来的经济和社会不良反应，具有良好的社会效益。 本课题研究成果在厦门市仙岳村人行天桥顶升改造、厦门市富山明发天桥提升改造中成功应用，根据厦门市政建设开发公司开具的社会效益表明：厦门市仙岳村中承式钢管混凝土拱桥和富山明发中承式钢管拱桥的改造工程提高了桥下净空高度，保证了桥梁改造后的良好受力和城市桥梁美观的要求，不仅在厦门市交通运输中发挥了重要的作用，同时在美化城市环境、提升城市整体形象等方面发挥着积极的作用，社会效益显著。
同类课题研究水平概述
- 2003年，上海吴淞江大桥北引桥（20m简支板桥）的原线型不能满足中环线设计要求，采用整体最大顶升1.36m的施工工艺，避免了拆除原桥重建新桥，浪费资源，并最大限度地减少了施工对周边交通及环境的影响，缩短了工期。天津狮子林桥建于1974年，为24m+45m+24m带挂孔悬臂结构，桥宽24.6米。由于桥梁建造时间比较长，不能满足城市进一步发展的需要，特别是通航高度的不足，限制了海河通航能力。2003年8月对桥体成功实施了整体抬升，抬升高度1.271米。浙江省湖州市双林镇岂风大桥总长259.34 m，主跨为73.13 m，两边引桥各为7孔13 m 跨径的简支梁桥，于2003 年建成。桥面宽8m，设置双向双车道。主跨结构为预应力混凝土桁架拱桥（外部静定结构）。随着湖嘉申航道升级改造工程, 要求增加原有航道的宽度和通航净空高度, 位于航道上的岂风桥于2006年采用整体顶升的方式抬高2.15 m。浙江湖州南浔南林大桥为1997年建成的14跨简支梁和3跨连续梁。随着桥梁所在航运交通大增加，航道需拓宽改造。南林大桥通航净高从原来的4米抬升至7米，以满足桥下通航千吨级船舶的要求。2009年12月，该桥由162台千斤顶连续19天抬升，现了桥下净空增大3米的改造目标。可以看出，目前整体抬升技术主要针对连续梁、悬臂梁和大量的简支梁，及少数外部静定的拱桥等结构。采用同步整体抬升技术可保证桥梁在抬升过程中其结构体系不变。因此改造的关键技术主要是千斤顶吨位、抬升的同步性、临时支撑结构和墩柱增高等问题。对外部超静定的中承式系杆拱桥而言，整体抬升时改变了桥梁的支撑状态，桥梁抬升中发生了结构的体系转换。抬升改造的关键技术突出体现在：合理转移拱脚推力、保证拱肋和系杆受力安全、拱结构抬升中的稳定性和新拱脚的合理受力等多个方面。本课题针对外部超静定的桥梁结构，着力于解决当桥下净空不能满足通航或通路要求时，对其进行整体顶升以满足使用要求的具体技术方案和施工关键技术问题，并通过实践验证其技术的可行性，从而解决旧桥拆除重建带来的经济和社会不良反应等问题。
