一、主要完成单位

广西桂海高速公路有限公司、中交第二公路勘察设计研究院有限公司、中交第三公路工程局有限公司

二、主要完成人

谭洪河、朱志勤、杨东海、王大伟、段跃华、王和林、韦荣、黄鲲、王显张、程涛、郑茂营、丁德豪、俸祝、宋茂辉、梁健健

三、项目简介

六景郁江特大桥是国高网g80、g72共线路段上的关键工程，于1999年建成，大桥全长480.1m，主桥为220m中承拱式钢管桁架拱桥，矢高为44m，引桥为预应力空心板简支梁桥。该桥投入运营近20年，为广西经济发展提供坚实的保障。随着交通量尤其是重型车载的增加，其安全储备及稳健性与时代发展需求不匹配，旧桥出现诸多疲劳老化问题。桥面系为漂浮体系，限于建桥时的经济条件及技术水平，桥面系采用预应力砼纵横梁，自重大，桥面刚度与整体性、稳健性储备有限，对超常规的集中荷载安全储备不足。国内如四川宜宾小南门大桥、新疆孔雀河大桥及福建武夷山公馆大桥等均由于吊杆断裂导致桥面系断裂坠江事故。通过常规加固手段提高承载力有限，决定采取“减载、强面”对桥面系整体更换的方式进行维修加固，方案研究了钢管混凝土拱桥的病害分析与加固设计和施工控制要点，该超大跨径钢管中承拱桥整体拆除加固是国内首例,对于此类桥梁进行整体更换加固的施工经验和技术在国内尚属空白。可为广西乃至全国同类型桥梁予以复制和借鉴。

技术难点和特点：一是旧桥结构变形、拱肋及吊杆的应力状态、整桥承载力状况无法精准评估，且无施工经验可依；二是钢管拱肋柔性大，不均衡受力状态下变形大，拱肋安全富余系数小，拆除及安装方案如何控制桥肋变形及恢复难度大，具有重要的技术研究价值；三是拆除单个构件重量大，作业面高空、重吊装作业，施工安全风险系数高，关键工序施工安全风险评估达到3级；四是跨郁江黄金运输航道，施工区环境复杂，不利因素多；五是要提研究解决旧桥加固全桥索力的均衡与桥梁线形匹配度，保证桥主体结构的长期结构安全问题。

依据方案的复杂性进行集成创新，通过科学手段进行对比分析和论证，优化出适合本项目和类似工程的先进施工技术方法。一是为避免现桥梁真实几何结构、高程等情况已与建成初期状态不完全一致，解决大桥经多年运营，挠度系数降低，动静荷载和自然沉降及桥梁自然下挠等情况，创新引入激光三维扫描技术，通过三维点云信息获取可以指导施工的真实桥梁数据信息，修正设计图纸数据，确保施工精度。二是加固前荷载试验，确定结构容许承载能力的界限，鉴定病害桥梁在当前荷载作用下的安全性。三是通过可移动吊点置换法拆除及更新大跨径钢管混凝土拱桥桥面结构施工技术实现超大跨径钢管拱桥由混凝土桥面结构置换为钢混叠合桥面结构体系施工，减少和控制形变，四是创新提出旧桥加固索力均衡精准优先理念，提高旧桥安全和耐久。

四、主要技术内容及创新点

基于高速公路改扩建建设特点，项目建设最大的难点之一是保畅通难度大，具有里程长、“边通车边施工”、车流量大、施工交通导改次数多、涉路施工批审部门。

项目首创采用同步置换法，创新采用既有建筑吊装法解决桥梁结构整体拆除及更换的施工技术难题，满足该工程对于工程技术、工期、质量、安全等方面的综合要求。另针对钢管拱桥吊杆索力在检测、监控和调索方面存在的技术发展瓶颈，依托本工程开展特大跨径吊杆拱桥桥面系拆装过程中的动、静力学性能研究，为同类型维修加固工程提供可参考的技术工艺和方法的科学实施依据。系统研究开展特大跨径拱桥静力性能评估方法研究、特大跨径拱桥桥面系拆装施工过程有限元模拟分析技术、既有桥梁调索模型试验研究、特大跨径拱桥桥面系拆装施工监控索力线型加权双控技术研究，解决桥梁加固维修的重大和重点技术难题。主要取得以下创新成果：

（一）创新引入激光三维扫描技术在不停运营状态获取满足桥梁精密施工所需要的实际桥梁几何参数。

该桥每天平均交通量大约4万，桥梁运营近20年，实际参数与原设计、竣工时数据不完全相同，常规手段难以满足要求。通过三维点云信息获取可以指导施工的真实桥梁数据信息，修正设计图纸数据，精准吊杆下料长度，确保施工精度。

（二）置换法超高跨径钢管混凝土拱桥桥面结构整体拆除及更新施工技术属于国内首创。

采用操作便捷、稳定性强、吊装能力强的、无需增加大量临时设施的吊装方式，既能加快施工进度，还能节约工程成本，同时可保证工程质量和安全，同时采用以索力为控制手段、以位移为约束条件的闭环控制技术进行索力精准调整，索力均衡度控制在5%以内，有效优化主拱肋受力，使得拱肋结构应力变化最小、结构安全保证系数高、监控风险降低，且拆除与更换同步施工，有效提升施工质量，同时在施工工艺和吊装设备上进行创新，降低施工难度，可广泛推广应用。

（三）跨径钢管混凝土拱桥吊杆力智能监测技术。

采用自主设计和发明的新型索力测量装置，具有价格低廉、测量精度高、测量设备简单方便、适用于施工及运营阶段的索力测量等诸多优势，结合哈尔滨工业大学自主研发的结合正弦激振器和视频仪的拉索基本自振频率测量方法，具有索力检测准确度高，索力识别速度快，特别是能够满足短索索力的精准检测要求，为索力均衡调整提供可靠依据。

（四）索体系桥梁精准调索技术。

长久以来由于索力测量不准，导致施工时想控制索力也做不到，成桥时索力很不均匀，造成拱肋（或者主塔、主缆）的受力是不均匀的，局部的活载变形和振动都会变大。由于采用自主研发的索力检测装置和计算方法，利用开发出的智能软件克服索力测量的难题，测量精度>;98%；无线快捷，维护方便；故障率低，无需校准，仅需一次标定。而把索力合理放在更重要的位置，延长桥梁结构的实际寿命。

（五）钢管混凝土吊杆拱桥精准索力监测及闭合调整技术应用。

微波干涉形变测量雷达在索力测试中的应用日渐成熟，该方法为非接触式振动法频率测量，算法先进且操作便捷，极大的提高了索力测试的效率；同时智能索力传感器已经研发完成，利用智能传感技术以及先进的算法，可实现吊杆力的无线远程测量，对桥梁后续的的健康监测有重要的参考意义。通过索力—线型加权双控闭环监控技术，使得需要调整的索最少区分索之间的施调权重力和线型双优，在工程中实现了“索力均匀优先——线形平顺”双控目标，特别是索力均匀，消除了同类结构的隐患。

五、推广应用和社会经济效益情况

钢管混凝土拱桥的研究成果将直接指导六景郁江特大桥（旧）的维修加固施工，关键施工技术研究直接节约工程成本，降低安全风险，加快施工进度，减少对当地社会经济活动的影响，具有可观的经济和社会效益：

（一）优化后的关键施工技术可直接节约工程成本约10-30%。

（二）减轻桥梁自重3060t,减载达34%，提升安全储备，采用钢混叠合梁后桥面系稳健性大大加强。施工技术措施可适用于国内各种跨径的同类桥梁施工。

（三）置换法结合选择的施工技术方法可加快施工进度30%-50%。

（四）施工临时设施简便，操作便捷，安全性大幅度提高。

（五）单跨同时拆除及安装控制在1天以内。

（六）索力测量精准度达到98%。

（七）采用特殊的设备和计算方法，全桥索力调整后索力均匀度控制在2%以内，属于国内先进的技术水平。

（八）桥梁主体结果通过精准索力调整受力状态大福改善，可有效延长索体乃至桥梁主体的寿命约20-30%。

（九）减少后期维修加固次数和成本将达到20-30%。

（十）激光三维测量可以提取桥梁运营后的实际几何参数，以真实桥梁数据信息指导施工。

六景郁江特大桥（旧）维修加固工程施工，满足项目工期紧、任务重、技术难度大、安全风险高等保障要求，环保、安全、高效、保质保量的完成施工任务，优化施工工艺直接降低工程成本，加快施工进度，快速完成工程施工，极大的较少了桥梁断交施工对当地生产经营活动的影响，同时开展的索力快速、精准测量的技术研究，关于桥梁索力精准调试的相关技术研究，将极大的提升国内相关的技术研究水平实力，很大程度的改善该类桥梁的成桥受力状态，延长桥梁的使用寿命，较少后期的维护次数和成本，将产生巨大的经济效益。

加上该工程施工尚属于国内首例，可为国内同类工程施工总结施工经验，推动中国国内维修加固行业的发展，对钢管混凝土拱桥的推广应用起到极大的促进与示范作用。本项目研究成果将完整、系统地解决高速公路改扩建工程中既有钢管混凝土桥梁的加固问题，促进高速公路改扩建工程整体水平的提升。

六、项目照片

图1激光三维点云建立的六景桥实景模型

图2桥面横纵向切割

图3刚纵横梁验收

图4桥面板预制成品效果

图5预应力碳板加固涂装后整体效果

七、项目联系人及电话

梁健健，18648813828