大跨度纜索承重橋梁抗風關鍵技術與工程應用

獲2018年度國家科學技術進步獎二等獎。 2100433B

主要完成人：廖海黎，李明水，李永樂，楊如剛，張敏，孟凡超，鄭史雄，莊衛(wèi)林，馬存明，王騎

主要完成單位：西南交通大學，四川公路橋梁建設集團有限公司，中交公路規(guī)劃設計院有限公司，中鐵大橋勘測設計院集團有限公司，四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院

近年來，世界各地相繼興建了許多大跨度纜索承重橋梁，這些橋梁投資巨大，不僅是交通運輸線上的關鍵設施，而且，因為外形美觀，有些已成為當?shù)氐臉酥拘越ㄖ?。但由于長期承受恒載、活載與疲勞荷載作用，并暴露于風雨、潮濕與污染的大氣環(huán)境中，大跨度纜索承重橋梁的纜索系統(tǒng)極易遭受疲勞與腐蝕破壞，使纜索的實際使用壽命大大低于設計壽命。作為纜索承重橋梁的主要受力構件，纜索的安全性和耐久性對橋梁的正常使用和整體安全極為重要,一旦纜索產(chǎn)生損傷會使其承載能力降低或喪失,甚至導致橋梁垮塌。 相對于纜索承重橋梁的建造速度和規(guī)模，纜索損傷的研究還相對滯后，至今還沒有形成關于纜索損傷識別、纜索損傷可靠度研究、纜索損傷后橋梁體系可靠性研究等方面的統(tǒng)一標準。因此，在發(fā)揮纜索構件在橋梁工程中優(yōu)勢的同時，如何準確了解纜索的健康狀況，采用何種手段對其損傷加以有效識別，如何快速的對損傷纜索的可靠度以及纜索損傷后橋梁結構的整體可靠性進行評價，并及時準確的提出合理、有效的維修加固措施等己經(jīng)成為橋梁工程技術界亟待解決的問題。 本項目采用理論分析、數(shù)值計算、試驗研究和實際工程應用相結合的研究方法，依托目前世界上最先進的無線傳感器Imote2 節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、遠距離傳輸和智能化處理，基于無線傳感技術建立了橋梁狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并逐步建立可用于纜索損傷識別以及橋梁結構可靠度分析所需參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；提出了基于kriging 模型的纜索損傷識別方法盡可能準確的識別纜索損傷位置及損傷程度；提出了kriging改進響應面法計算評估損傷纜索的可靠度，通過敏感性分析掌握參數(shù)對纜索損傷的影響；最后基于隨機有限元法建立了纜索損傷后全橋體系可靠度研究方法，評估纜索損傷后對橋梁承載力的影響及全橋的安全可靠性，提出切實可行的維修加固方案，確保橋梁繼續(xù)安全運營。項目成果可為纜索承重橋梁及時調整或更換受損纜索提供依據(jù)，為橋梁可靠性評估提供依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應用價值，且對于實現(xiàn)纜索壽命最大化、保證交通安全，也具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。 2100433B

本書共7章，首先，系統(tǒng)總結了多塔纜索承重橋梁的技術演變；其次，通過對多塔斜拉橋、多塔懸索橋結構體系與力學行為的研究，闡述了多塔纜索承重橋梁的特殊性和設計的關鍵技術；*后，分別介紹了多塔斜拉橋和多塔懸索橋的工程實踐。本書是系統(tǒng)研究多塔纜索承重橋梁的著作，理論推導邏輯嚴密，析理細致，文筆流暢，可讀性強，極具參考性和啟發(fā)性。

針對纜索承重橋梁發(fā)展中纜索損傷識別及其可靠性評估研究不足的問題，采用理論分析、數(shù)值計算、試驗研究和實際工程應用相結合的研究方法，利用先進的無線傳感技術建立橋梁狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、遠距離傳輸和智能化處理，逐步建立可用于纜索損傷識別及橋梁結構可靠度分析所需參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；提出基于kriging模型的纜索損傷識別方法，準確識別纜索損傷位置及損傷程度；提出新穎的改進響應面法計算評估損傷纜索的可靠度，通過敏感性分析以掌握參數(shù)對纜索損傷的影響；最后基于隨機有限元法建立纜索損傷后全橋體系可靠度研究方法，評估纜索損傷后對橋梁承載力的影響及全橋的安全可靠性，提出切實可行的維修加固方案，確保橋梁繼續(xù)安全運營。項目成果可為纜索承重橋梁及時調整或更換受損纜索提供依據(jù)，為橋梁可靠性評估提供依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應用價值，且對于實現(xiàn)纜索壽命最大化、保證交通安全，也具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。