“揭榜挂帅”为甘肃桥梁建设打通“任督二脉”

• 2022-11-15 20:58:38 来源：科技日报

科技日报记者 颉满斌

(资料图片仅供参考)

11月14日，从正在建设中的G312线清水驿至傅家窑段改建项目桑园子黄河大桥建设工地传来好消息，该项目北岸双子桥塔已经封顶，南岸双子桥塔即将封顶，大桥进入了全新的建设阶段。

作为甘肃省第一座 “智慧桥梁”，大桥建设者借助全国交通运输行业首个科技创新“揭榜挂帅”项目“高震区分幅联塔钢混组合梁斜拉桥关键技术及产业化应用研究”已先后攻克了高地震区大吨位金属消能器的研发、UHPC轻型钢桁组合梁的研究、分幅主梁复杂气动特性和峡谷复杂气象环境下抗风措施等一系列技术难题。

顶层设计绘蓝图，“揭榜挂帅”解难题

2021年3月，甘肃省交通运输厅制定出台了《甘肃省交通运输厅科技创新揭榜挂帅制项目管理办法》。甘肃省公路交通建设集团针对桑园子黄河大桥技术难点与创新点，从技术提升和产业化两个方面，基于为大桥全生命周期服务并带动相关技术的进步和产业化，作为首个发榜方对所需攻关的技术提出了明确的需求。“揭榜挂帅”项目研究经费1000万元，是目前甘肃交通系统单个费用最高的科研项目。

甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司作为设计单位，联合了同济大学、清华大学、西南交通大学、长安大学、兰州交通大学、兰州理工大学和桑园子大桥各参建单位共10家单位，充分发挥产学研优势成功“揭榜”。

同时，为保证顺利实施，发榜方赋予了“挂帅”人技术路线决策权、经费支配权、资源调动权等，并建立了相应责任制和约束管理手段，保证技术难题的解决和突破，保证取得的成果能够及时应用。

项目研究内容紧密结合工程进度开展，目前，已有多项成果得到了转化，助力甘肃省首座“智慧桥梁”的建设。

双子塔珠联璧合，提供最强抗震能力

桑园子大桥位于8度地震区，罕遇地震下动峰值加速度为0.497g，特征周期0.65s。设计阶段通过多方案的比较和抗震体系的研究，提出了在两塔间设置剪切型金属消能器的方案，最大剪切屈服强度达8140吨，是目前了解的工程应用之最。

“受南北桥塔高度的不同、左右幅引桥结构和地质形式的差异、近断层的震动等因素的影响，对此类桥型结构进行系统深入的抗震性能研究显得十分必要。”甘肃公交建集团青傅项目办主任刘永超介绍。地震动参数之高，结构特点之鲜明，对在结构抗震研究取得多项领先技术、并为多项重大工程提供抗震技术服务的同济大学来说，亦是一种挑战。

为此，团队开展了基于近断层地震的分幅联塔斜拉桥的地震响应、分幅联塔斜拉桥的地震动空间效应、横向联塔装置(金属消能器)的构造设计与试验、纵桥向不对称的全桥耦合效应下的设防策略等研究。通过这些研究明确了连接构件的力学本构关系，确保其力学性能稳定可靠，全桥抗震性能评价准确。

“工程师们在几千年前已经想办法对付地震了，但实际的突破还是近几十年的事情。最重要的突破就是认知到地震的作用不是一个力，而是地表上的移动。新的抗震设计遵循柔性的观念，提倡顺其自然，消减震动产生的能量。”揭榜挂帅负责人武维宏告诉记者，桥联塔处设置的金属消能器就是这种理念的最大化实践。

研发团队通过对各种金属消能器的比较，无数次的技术研讨、方案论证、适用性分析和试验，最终研发出了一种适用于高地震烈度区的消能减震BRB金属消能器。该金属消能器由多组X形交叉式的BRB组成一个整体的消能系统，将结构剪切需求转换为拉伸需求，保证了耗能性能的优良和高韧性，同时与塔肢“结”形新型连接外观保持了一致。联塔结点处超大吨位金属消能器技术的解决，犹如贯通了大桥的“任督二脉”，显著提升了大桥的抗震能力。

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