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大跨径桥梁混凝土板式构件多尺度防裂技术

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登记号:G20200981

所属行业:建筑业

学科分类:土木建筑工程;

关键词: 大跨径桥梁 混凝土板式构件 多尺度防裂 空间网格 “面内力域”网格抗剪配筋

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 大跨径桥梁混凝土板式构件多尺度防裂技术
成果登记号: G20200981 学科分类: 土木建筑工程;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 大跨径桥梁  混凝土板式构件  多尺度防裂  空间网格  “面内力域”网格抗剪配筋
推荐单位:

同济大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作,面洽, 成果所属行业: 建筑业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

本项目属于桥梁工程科学技术领域。大跨径桥梁的混凝土板式构件(如钢-混凝土组合桥的混凝土桥面板,混凝土箱梁桥的顶板、腹板和底板,波形钢腹板桥的顶板和底板等)开裂现象在世界范围内普遍存在,是现代桥梁结构亟待解决的难题。国内外许多学者做了大量的研究工作,但开裂问题依然存在,其原因多归结于施工质量、环境影响等外界因素。其实,我们更应该从设计的源头寻找突破。在结构和构件层面,传统设计方法规定的验算应力指标不完整,关键指标缺失,不能反映复杂桥梁结构的真实受力情况,特别是不能体现混凝土板式构件的面内受力,也就造成其面内配筋理论的缺失。在材料层面,对于长期服役的桥梁结构,复杂环境侵蚀作用的钢筋混凝土耐久性设计多沿用经验法,未考虑结构保护层厚度在化学侵蚀下时变对服役寿命的影响,导致钢筋锈胀开裂风险增加。本项目依托江苏省重点建设工程—大跨径钢-混凝土组合梁斜拉桥,以解决混凝土板开裂问题为导向,通过理论分析、数值模拟、试验验证、实桥监测等方面的研究与实践,形成了针对混凝土板式构件基于结构-构件-材料综合分析与设计的多尺度防裂技术,在实桥中得到直接应用。取得以下创新突破:(1)在结构层面,首次提出空间网格计算理论,可以精确获得混凝土板在桥梁任意工况下的面内受力规律,结合施工过程中对桥面板中面层的主应力跟踪测试试验,验证了理论的准确性,弥补了传统计算理论的不足。相关研究成果已经收入《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)。(2)在构件层面,基于网格理论可以直接面向配筋的特点,建立了混凝土板式构件“面内力域”的网格配筋设计理论,有效平衡混凝土板内任意方向的拉应力,避免开裂。(3)在材料层面,发明了竞争性取代吸附的钢筋阻锈技术,钢筋锈蚀临界氯离子浓度阈值提升3倍以上,解决了复杂环境作用下混凝土结构防锈胀技术难题。同时,配合基于多因素作用下动态时变效应的混凝土耐久性设计方法,大幅提升了混凝土构件的设计服役寿命保证率。项目成果已应用于灌河大桥、南昌朝阳大桥、椒江二桥、郑州陇海路快速通道工程(二期)高架主线桥、运宝黄河大桥、连云港滨海大道跨海大桥、思贤窖特大桥、莫桑比克马普托(Maputo)大桥、万达影视产业园等国内外重大工程;发表学术论文35篇,其中SCI/EI收录16篇;出版学术专著1本;获授权软件著作权1项;国家发明专利授权2项;国家标准2项,行业标准1项;形成工程应用指南1项;近三年产生直接经济效益21395万元。研究成果推动了多尺度防裂技术在混凝土板式构件中的应用发展,提升了桥梁等基础设施建设的质量,缩短了施工工期,降低了建设管理成本,延长了结构服役寿命,减少了因维修和加固导致的资源与能源浪费,取得了显著的经济与社会效益。

姓名: 刘超 性别:
出生日期: 2020-05-27 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市杨浦区四平路1239号行政北楼302室
电子邮件: chengky@tongji.edu.cn
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