順應(yīng)國(guó)家"鄉(xiāng)村振興"和"交通強(qiáng)國(guó)"發(fā)展戰(zhàn)略，近15年來(lái)，我國(guó)四川、廣西等地區(qū)的橋梁建設(shè)向深山峽谷快速發(fā)展，且常地處強(qiáng)震區(qū)（抗震設(shè)防烈度≥7度），面臨橋梁跨徑和橋墩高度、抗震性能和施工建設(shè)等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)亟待突破。鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)（包括桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及在其基礎(chǔ)上演變而來(lái)的鋼管混凝土加勁混合結(jié)構(gòu)）是一類(lèi)承載力高、抗震性能好、施工便捷、經(jīng)濟(jì)適用的新型結(jié)構(gòu)形式，正成為地處強(qiáng)震區(qū)的我國(guó)山區(qū)特大橋梁工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)選形式之一。然而，以往尚缺乏對(duì)此類(lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的系統(tǒng)研究，制約了其科學(xué)地推廣應(yīng)用。
鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)
清華大學(xué)土木工程系和四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司歷經(jīng)持續(xù)15年的科技攻關(guān)和工程驗(yàn)證，在鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究、設(shè)計(jì)原理闡明、成套設(shè)計(jì)技術(shù)建立等方面取得系列研究成果，使其成為強(qiáng)震區(qū)特大橋梁的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式之一。2020年10月11日，由清華大學(xué)土木工程系教授韓林海和四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司教授級(jí)高工牟廷敏共同擔(dān)任主編制訂的中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》）通過(guò)審查。以中國(guó)工程院院士鄭皆連為組長(zhǎng)，國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)（IABSE）主席、同濟(jì)大學(xué)教授葛耀君為副組長(zhǎng)的審查專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)為：“（該研究成果）形成了國(guó)內(nèi)外首部關(guān)于鋼管混凝土桁式混合結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)程，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白”，“《規(guī)程》技術(shù)內(nèi)容科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)，與現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”。該《規(guī)程》與雙方共同主編并于2020年8月1日施行的中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土加勁混合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS 663-2020一起，構(gòu)建了完整的鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
該研究成果助力國(guó)家“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略實(shí)施，已成功應(yīng)用于雅安干海子特大橋、雅安臘八斤特大橋、汶川克枯特大橋等8座強(qiáng)震區(qū)特大橋梁工程。相比原設(shè)計(jì)方案，采用鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)方案節(jié)約了混凝土用量、減輕了結(jié)構(gòu)自重、降低了基礎(chǔ)費(fèi)用、縮短了施工工期、顯著降低了結(jié)構(gòu)造價(jià)。大橋建成后，顯著改善了我國(guó)西南地區(qū)5個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣（石棉、古藺、金陽(yáng)、布拖、汶川）的區(qū)域交通水平。如由國(guó)務(wù)院扶貧辦實(shí)施的布拖縣和金陽(yáng)縣2座溜索改橋工程，改善了金沙江兩岸川滇兩省約8萬(wàn)名群眾的安全出行條件。2018年7月12日，《人民日?qǐng)?bào)》頭版以“大橋飛架金沙江”為題報(bào)道了布拖縣馮家坪金沙江“溜索改橋”項(xiàng)目（圖1）。2018年9月12日，中央電視臺(tái)《焦點(diǎn)訪(fǎng)談》以“別了，溜索！你好，大橋！”為題，報(bào)道四川金陽(yáng)縣對(duì)坪鎮(zhèn)一村“溜索改橋”項(xiàng)目橋面正式貫通（圖2）。
《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道（左） 橋梁竣工后照片（右）
圖1 布拖縣馮家坪金沙江“溜索改橋”
中央電視臺(tái)《焦點(diǎn)訪(fǎng)談》報(bào)道（左） 橋梁竣工后照片（右）
圖2 金陽(yáng)縣對(duì)坪鎮(zhèn)一村“溜索改橋”
雅安干海子特大橋（圖3）位于四川省雅安市石棉縣境內(nèi)，其主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年，抗震設(shè)防烈度為9度。大橋全長(zhǎng)1811米，36跨，設(shè)計(jì)寬度24.5米；其桁梁及高墩（最大墩高107m）均采用了鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)。2013年4月20日，四川雅安發(fā)生里氏7.0級(jí)地震，應(yīng)用該項(xiàng)目成果的雅安干海子特大橋和雅安臘八斤特大橋經(jīng)受了災(zāi)害考驗(yàn)；2019年8月20日，四川阿壩州爆發(fā)“8.20”強(qiáng)降雨、特大泥石流，應(yīng)用該項(xiàng)目成果的汶川克枯特大橋經(jīng)受了災(zāi)害考驗(yàn)。2017年6月7日，中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》報(bào)道稱(chēng)：“干海子特大橋是世界第一座全鋼管混凝土桁梁橋”。
圖3 雅安干海子特大橋
汶川克枯特大橋（圖4）位于四川省阿壩州汶川縣克枯鄉(xiāng)，距汶川“5·12”特大地震震中的映秀鎮(zhèn)50千米，是交通運(yùn)輸部和四川省交通運(yùn)輸廳的科研橋。該特大橋主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年，抗震設(shè)防烈度為9度，全長(zhǎng)6431米。2019年10月21日,中國(guó)交通運(yùn)輸部主管的《中國(guó)交通報(bào)》以“全橋無(wú)模板抗震又環(huán)保”為題，報(bào)道采用該項(xiàng)目成果建成的汶川克枯特大橋，報(bào)道中說(shuō)：“近兩年，包括10多位中國(guó)工程院院士、全國(guó)工程設(shè)計(jì)大師在內(nèi)的眾多國(guó)內(nèi)外知名橋梁專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)了該橋”“與同等規(guī)模常規(guī)橋梁相比，大橋混凝土用量減少40%，鋼材用量減少30%，原材料使用及現(xiàn)場(chǎng)污染排放物均減少30%”。報(bào)道中還提到：“大橋的設(shè)計(jì)理念十分新穎”“這種創(chuàng)新是可復(fù)制可推廣的”“是高烈度地區(qū)橋梁抗震的典范”。
圖4 汶川克枯特大橋
該研究成果還被應(yīng)用于已完成設(shè)計(jì)、正在建設(shè)中的涼山金陽(yáng)河特大橋（2020年6月23日高度為196米的主墩封頂，成為9度抗震設(shè)防烈度區(qū)世界第一高橋墩）等4座強(qiáng)震區(qū)特大橋梁結(jié)構(gòu)。此外，該成果還被拓展應(yīng)用于電力等領(lǐng)域大型工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如舟山大陸聯(lián)網(wǎng)大跨越塔（塔高370米）及西堠門(mén)大跨越塔（塔高380米）。
（清華新聞網(wǎng)10月20日電）
供稿：土木系
編輯：李華山 李晨暉
審核：程曦
