大跨径钢管混凝土拱桥施工新技术研究与应用
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1#管通道3 2#管通道3
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
5000 4500
（b）28d混凝土龄期
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
完成灌注试验后，在不同混凝土龄期情况下，对钢管混 凝土进行了超声波检测，
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500 5000 4500
关键施工技术研究与应用
• 扣挂体系——总体布臵
扣塔位于两岸拱座上，塔距554m，扣塔为钢管混凝土 塔式结构。扣索采用塔顶张拉方式。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
扣塔位于两岸拱座上，塔高 分别为148.51m（重庆岸）和 134.6m（宜宾岸），塔距为 554m，采用8根Ф660×12（或 16）mm钢管，立柱钢管内灌注 C50混凝土，组成钢管混凝土格 构柱扣塔。扣塔底部桁宽25.46m， 顶部桁宽8.46m，横向宽31.94m。
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4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
5000 4500
（b）28d混凝土龄期
波速/(m·s -1)
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国家级工法
国家级工法 国家级工法 国家级工法 安徽省级工法 浙江省公路工程工法 国家级工法 铁路部级工法 天津公路工程工法
关键施工技术研究与应用
• 依托工程概
合江长江一桥（波司登大桥）位于四川省泸州市合江县境内。 全桥跨径组合为10×20m（引桥）＋530m（主孔跨径）＋ 4×20m（引桥），主桥为530m跨径钢管混凝土拱桥，为同类型 桥梁“世界第一” 。大桥拱座设计为分离式的钢筋混凝土拱座。 拱肋为变高钢管混凝土桁架结构，拱顶截面高为8m，拱脚截面高 为16m；肋宽4-7m；拱肋中距为28.6m；吊杆和拱上立柱间距为 14.3m；拱肋钢管直径1.3m，壁厚由拱脚处30mm渐变到拱顶的 22mm。拱肋总重约60000kN，共40个吊装节段，吊装节段最重 1980kN。大桥吊杆采用成品平行钢绞线，两端为挤压型锚具。大 桥桥面由钢格子梁、混凝土桥面板、沥青混凝土组成钢—混凝土 组合结构。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——拱肋吊装
合江长江一桥位于长江上游，该处河段水流较急，拱肋安装 时正值洪水季节，为此采用了可回转梁式吊具和江面定位船配合 工作的方式解决了该难题。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——拱肋吊装
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——格子梁吊装
根据不同位臵格子梁结构以及拱肋横撑的情况将整个桥 面格子梁划分为5个安装区间，分别采用不同吊装的方式进 行安装。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
吸收输电铁塔安装的技术，并结合扣塔自身的结构特点 和桥梁施工现有装备，开发了实用的“提升式摇臂组塔技术” 进行扣塔安装。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
模拟合江一桥的拱顶段线形进行两组试验：
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00
波速/(m·s -1)
1#管通道1 2#管通道1
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00
1#管通道1 2#管通道1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30.00 坐标/m
（1）常规压力泵送灌注混凝土试验。采用传统的方法， 在正常压力下进行钢管混凝土泵送灌注试验。 （2）真空辅助泵送灌注混凝土方法。将钢管内抽真空至 负压-0.07MPa～ -0.09MPa，在此状态下进行钢管混凝土泵 送灌注试验。 通过以上两种试验结果的对比，验证真空辅助技术对钢管 混凝土泵送灌注质量的影响。
1#管通道2 2#管通道2
（c）56d混凝土龄期 通道2超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
5000 4500
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
大跨径钢管混凝土拱桥
施工新技术研究与应用
报告人：陈光辉
广西路桥工程集团有限公司
2016年10月10日
报告内容
1. 发展概况 2.关键施工技术研究与应用
-缆索吊装系统
-扣塔及其安装
-钢管内混凝土灌注工艺研究
3.下一步研究与应用方向
发展概况
• 最早于1930’s － 1940’s出现于前苏联，1990年我国 建成了第一座钢管拱混凝土拱桥——四川旺苍大桥，为主 跨115米的下承式刚架系杆拱。 • 钢管混凝土拱桥在90年代开始得到了大量的应用和快速的 发展。拱跨也不断突破记录，最大跨径的为2014年建成通 车的530m的四川合江长江一桥大桥（波司登大桥）。
2014.11.20 《钢管混凝土拱桥施工技术规程》 2015.8.31 《公路钢管混凝土拱桥设计规范》
发展概况
• 钢管拱桥相关国家级工法
工法名称 完成单位 工法编号 GJJGF309-2014 工法等级 国家级工法 千斤顶斜拉扣挂连续浇 广西路桥工程集团有限 注拱肋混凝土施工工法 公司 多跨连续拱桥双索跨缆 广西路桥工程集团有限 索吊装施工工法 公司 大跨度提篮拱桥单吊单 广西路桥工程集团有限 扣安装工法 公司 真空辅助法灌注拱肋钢 广西路桥工程集团有限 管混凝土施工工法 公司 提升式摇臂抱杆安装塔 广西路桥工程集团有限 架施工工法 公司 钢管混凝土系杆拱桥拱 安徽省路桥工程集团有 肋施工工法 限公司 预应力砼连续梁桥管道 浙江省交通工程建设集 真空辅助压浆施工工法 团有限公司 2 × 228m 钢管混凝土拱 中铁一局集团公司 桥拱肋架设工法 钢拱桥倾斜式钢拱肋施 天津第三市政公路工程 工工法 有限公司
1#管通道3 2#管通道3
（c）56d混凝土龄期 通道3超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
波速/(m·s -1)
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波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
真空和常压灌注的管内混凝土均存在随龄期增加超声波 波速降低的现象，混凝土与钢管局部脱粘，这是混凝土收缩 和温度等原因所致，与混凝土灌注工艺无关，但真空较常压 灌注管内混凝土脱粘范围窄，易于复灌满。
关键施工技术研究与应用
大桥设计图
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——总体布臵
采用的双塔三索跨布臵形式，缆索吊机的总体布臵： 430m （重庆岸锚跨）+554m（工作跨径）+405m（宜宾岸锚跨）；主 索共有2组，单组主索的设计净吊重能力1000kN，单组主索由8根 φ50密封钢丝绳组成；吊塔采用“吊扣合一”的方式，即将吊塔 臵于扣塔顶部，吊塔与扣塔通过铰座连接，吊塔为万能杆件拼制。
发展概况
• 国家及地方标准或规范
发布日期 2011.4.10 2013.11.1 标准名称 《钢管混凝土拱桥技术规程》 《钢管混凝土拱桥技术规范》 编号 DBJ/T13136-2001 GB 509232013 DB45/T 1097-2014 JTG/T D6506-2016 主编 福州大学 福州大学 广西路桥总公司 四川省交通运输厅公路 规划勘察设计研究院 发布 福建省住房和 城乡建设厅 住房和城乡建 设部 广西质量监督 局 交通运输部
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4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
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波速/(m·s -1)
（b）28d混凝土龄期
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——移动式索鞍
索鞍是安装在塔架顶部横移轨道上用来支承缆索的装臵，通 过索鞍横移装臵，主索可横移到构件安装位臵，施工相当方便。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——吊塔设计
合江长江大桥的缆索吊机的吊塔为万能杆件拼装的门式结构， 位于扣塔顶部，塔高29.6m（塔铰中心至塔顶索鞍轨道梁高度）， 横桥向宽度46.2m（轨道梁长度），纵桥向宽度4.25m。吊塔除塔 底三角铰、塔顶结构为专用结构外，塔身均采用万能杆件拼装。
1#管通道4 2#管通道4
（c）56d混凝土龄期 通道4超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
两试验管灌注的混凝土、混凝土泵机、施工队伍、外部 环境一样，采用真空辅助泵送工艺灌注的2＃拱段较常压灌 注的1#拱段管内混凝土密实程度高得多，尤其是内法兰附近， 显然是因为真空而获得。两者施工工艺有较大差异，但设备、 施工费用增加不多。
35.00
40.00
45.00
50.00
（c）56d混凝土龄期 通道1超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
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发展概况
• 获得国家或省部级科技进步奖项目
获奖 年度 1998 1998 2000 2005 2005 奖励单位及奖励级别 福建省科技进步奖二等奖 国家科学技术进步奖二等奖 天津市科技进步奖一等奖 国家科学技术进步奖二等奖 建省科技奖二奖 福建省科技奖二等奖 广西科技术进步二等奖 广西科技术进步二等奖 广西科学技术特别贡献奖 国家科技进步二等奖 广西科技术进步一等奖 项目名称 钢管混凝土拱桥受力特性研究 邕宁邕江大桥SRC拱桥设计与施工技术研究 大跨度下承式钢管混凝土简支拱桥的设计研究 铁路大跨度钢管混凝土拱桥新技术研究 钢管与钢管混凝土复合拱桥新桥型研究 第一完成单位 福州大学 广西交通厅 铁道第三勘察 设计院 铁道第二勘察 设计院 福州大学
GJJGF325-2014
GJJGF343-2014 GJJGF316-2014 GJJGF312-2014 GGG(皖) C2067-2009 GGG（浙）C307220089 GZSJGF01-05-05 TGJGF-05-06-02 YJGF257-2006 GGG(津) C3078-2009
40.00
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30.00 坐标/m
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（a）17d混凝土龄期
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（b）28d混凝土龄期
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2006
2007 2008 2008 2009 2014
钢管混凝土哑铃形拱桥受力性能分析与新型截 福州大学 面应用研究 杭州市钱江四桥双索跨大跨度缆索吊装施工技 广 西 路 桥 集 团 术研究 工程有限公司
提篮式钢管混凝土拱桥上部结构施工关键技术 广 西 路 桥 集 团 研究 工程有限公司 大跨度拱桥设计与施工技术研究 钢管混凝土拱桥建设成套技术 500m级钢管混凝土拱桥核心技术研究 广西交通厅 重庆交通大学 广西路桥集团 工程有限公司
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
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波速/(m·s -1)
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关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
完成灌注试验后，在不同混凝土龄期情况下，对钢管混 凝土进行了超声波检测，
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500 5000 4500
关键施工技术研究与应用
• 扣挂体系——总体布臵
扣塔位于两岸拱座上，塔距554m，扣塔为钢管混凝土 塔式结构。扣索采用塔顶张拉方式。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
扣塔位于两岸拱座上，塔高 分别为148.51m（重庆岸）和 134.6m（宜宾岸），塔距为 554m，采用8根Ф660×12（或 16）mm钢管，立柱钢管内灌注 C50混凝土，组成钢管混凝土格 构柱扣塔。扣塔底部桁宽25.46m， 顶部桁宽8.46m，横向宽31.94m。
1#管通道2 2#管通道2
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
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国家级工法
国家级工法 国家级工法 国家级工法 安徽省级工法 浙江省公路工程工法 国家级工法 铁路部级工法 天津公路工程工法
关键施工技术研究与应用
• 依托工程概
合江长江一桥（波司登大桥）位于四川省泸州市合江县境内。 全桥跨径组合为10×20m（引桥）＋530m（主孔跨径）＋ 4×20m（引桥），主桥为530m跨径钢管混凝土拱桥，为同类型 桥梁“世界第一” 。大桥拱座设计为分离式的钢筋混凝土拱座。 拱肋为变高钢管混凝土桁架结构，拱顶截面高为8m，拱脚截面高 为16m；肋宽4-7m；拱肋中距为28.6m；吊杆和拱上立柱间距为 14.3m；拱肋钢管直径1.3m，壁厚由拱脚处30mm渐变到拱顶的 22mm。拱肋总重约60000kN，共40个吊装节段，吊装节段最重 1980kN。大桥吊杆采用成品平行钢绞线，两端为挤压型锚具。大 桥桥面由钢格子梁、混凝土桥面板、沥青混凝土组成钢—混凝土 组合结构。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——拱肋吊装
合江长江一桥位于长江上游，该处河段水流较急，拱肋安装 时正值洪水季节，为此采用了可回转梁式吊具和江面定位船配合 工作的方式解决了该难题。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——拱肋吊装
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——格子梁吊装
根据不同位臵格子梁结构以及拱肋横撑的情况将整个桥 面格子梁划分为5个安装区间，分别采用不同吊装的方式进 行安装。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
吸收输电铁塔安装的技术，并结合扣塔自身的结构特点 和桥梁施工现有装备，开发了实用的“提升式摇臂组塔技术” 进行扣塔安装。
关键施工技术研究与应用
• 扣塔及其安装
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
模拟合江一桥的拱顶段线形进行两组试验：
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00
波速/(m·s -1)
1#管通道1 2#管通道1
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00
1#管通道1 2#管通道1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30.00 坐标/m
（1）常规压力泵送灌注混凝土试验。采用传统的方法， 在正常压力下进行钢管混凝土泵送灌注试验。 （2）真空辅助泵送灌注混凝土方法。将钢管内抽真空至 负压-0.07MPa～ -0.09MPa，在此状态下进行钢管混凝土泵 送灌注试验。 通过以上两种试验结果的对比，验证真空辅助技术对钢管 混凝土泵送灌注质量的影响。
1#管通道2 2#管通道2
（c）56d混凝土龄期 通道2超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
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波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
大跨径钢管混凝土拱桥
施工新技术研究与应用
报告人：陈光辉
广西路桥工程集团有限公司
2016年10月10日
报告内容
1. 发展概况 2.关键施工技术研究与应用
-缆索吊装系统
-扣塔及其安装
-钢管内混凝土灌注工艺研究
3.下一步研究与应用方向
发展概况
• 最早于1930’s － 1940’s出现于前苏联，1990年我国 建成了第一座钢管拱混凝土拱桥——四川旺苍大桥，为主 跨115米的下承式刚架系杆拱。 • 钢管混凝土拱桥在90年代开始得到了大量的应用和快速的 发展。拱跨也不断突破记录，最大跨径的为2014年建成通 车的530m的四川合江长江一桥大桥（波司登大桥）。
2014.11.20 《钢管混凝土拱桥施工技术规程》 2015.8.31 《公路钢管混凝土拱桥设计规范》
发展概况
• 钢管拱桥相关国家级工法
工法名称 完成单位 工法编号 GJJGF309-2014 工法等级 国家级工法 千斤顶斜拉扣挂连续浇 广西路桥工程集团有限 注拱肋混凝土施工工法 公司 多跨连续拱桥双索跨缆 广西路桥工程集团有限 索吊装施工工法 公司 大跨度提篮拱桥单吊单 广西路桥工程集团有限 扣安装工法 公司 真空辅助法灌注拱肋钢 广西路桥工程集团有限 管混凝土施工工法 公司 提升式摇臂抱杆安装塔 广西路桥工程集团有限 架施工工法 公司 钢管混凝土系杆拱桥拱 安徽省路桥工程集团有 肋施工工法 限公司 预应力砼连续梁桥管道 浙江省交通工程建设集 真空辅助压浆施工工法 团有限公司 2 × 228m 钢管混凝土拱 中铁一局集团公司 桥拱肋架设工法 钢拱桥倾斜式钢拱肋施 天津第三市政公路工程 工工法 有限公司
1#管通道3 2#管通道3
（c）56d混凝土龄期 通道3超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
波速/(m·s -1)
5000 4500
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
真空和常压灌注的管内混凝土均存在随龄期增加超声波 波速降低的现象，混凝土与钢管局部脱粘，这是混凝土收缩 和温度等原因所致，与混凝土灌注工艺无关，但真空较常压 灌注管内混凝土脱粘范围窄，易于复灌满。
关键施工技术研究与应用
大桥设计图
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——总体布臵
采用的双塔三索跨布臵形式，缆索吊机的总体布臵： 430m （重庆岸锚跨）+554m（工作跨径）+405m（宜宾岸锚跨）；主 索共有2组，单组主索的设计净吊重能力1000kN，单组主索由8根 φ50密封钢丝绳组成；吊塔采用“吊扣合一”的方式，即将吊塔 臵于扣塔顶部，吊塔与扣塔通过铰座连接，吊塔为万能杆件拼制。
发展概况
• 国家及地方标准或规范
发布日期 2011.4.10 2013.11.1 标准名称 《钢管混凝土拱桥技术规程》 《钢管混凝土拱桥技术规范》 编号 DBJ/T13136-2001 GB 509232013 DB45/T 1097-2014 JTG/T D6506-2016 主编 福州大学 福州大学 广西路桥总公司 四川省交通运输厅公路 规划勘察设计研究院 发布 福建省住房和 城乡建设厅 住房和城乡建 设部 广西质量监督 局 交通运输部
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4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
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（a）17d混凝土龄期
5000 4500
波速/(m·s -1)
（b）28d混凝土龄期
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——移动式索鞍
索鞍是安装在塔架顶部横移轨道上用来支承缆索的装臵，通 过索鞍横移装臵，主索可横移到构件安装位臵，施工相当方便。
关键施工技术研究与应用
• 缆索吊装系统——吊塔设计
合江长江大桥的缆索吊机的吊塔为万能杆件拼装的门式结构， 位于扣塔顶部，塔高29.6m（塔铰中心至塔顶索鞍轨道梁高度）， 横桥向宽度46.2m（轨道梁长度），纵桥向宽度4.25m。吊塔除塔 底三角铰、塔顶结构为专用结构外，塔身均采用万能杆件拼装。
1#管通道4 2#管通道4
（c）56d混凝土龄期 通道4超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
两试验管灌注的混凝土、混凝土泵机、施工队伍、外部 环境一样，采用真空辅助泵送工艺灌注的2＃拱段较常压灌 注的1#拱段管内混凝土密实程度高得多，尤其是内法兰附近， 显然是因为真空而获得。两者施工工艺有较大差异，但设备、 施工费用增加不多。
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50.00
（c）56d混凝土龄期 通道1超声波检测结果对比
关键施工技术研究与应用
• 钢管内混凝土灌注工艺研究——灌注对比试验
5000 4500
5000 4500
波速/(m·s -1)
波速/(m·s -1)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0.00 10.00 20.00 30.00 坐标/m 40.00 50.00
发展概况
• 获得国家或省部级科技进步奖项目
获奖 年度 1998 1998 2000 2005 2005 奖励单位及奖励级别 福建省科技进步奖二等奖 国家科学技术进步奖二等奖 天津市科技进步奖一等奖 国家科学技术进步奖二等奖 建省科技奖二奖 福建省科技奖二等奖 广西科技术进步二等奖 广西科技术进步二等奖 广西科学技术特别贡献奖 国家科技进步二等奖 广西科技术进步一等奖 项目名称 钢管混凝土拱桥受力特性研究 邕宁邕江大桥SRC拱桥设计与施工技术研究 大跨度下承式钢管混凝土简支拱桥的设计研究 铁路大跨度钢管混凝土拱桥新技术研究 钢管与钢管混凝土复合拱桥新桥型研究 第一完成单位 福州大学 广西交通厅 铁道第三勘察 设计院 铁道第二勘察 设计院 福州大学
GJJGF325-2014
GJJGF343-2014 GJJGF316-2014 GJJGF312-2014 GGG(皖) C2067-2009 GGG（浙）C307220089 GZSJGF01-05-05 TGJGF-05-06-02 YJGF257-2006 GGG(津) C3078-2009
40.00
50.00
30.00 坐标/m
40.00
50.00
（a）17d混凝土龄期
4500 4000
（b）28d混凝土龄期
1#管通道1 2#管通道1
波速/(m·s-1 )
3500 3000 2500 2000 1500 0.00 5.00 10.00 15.00
20.00
25.00 30.00 坐标/m
2006
2007 2008 2008 2009 2014
钢管混凝土哑铃形拱桥受力性能分析与新型截 福州大学 面应用研究 杭州市钱江四桥双索跨大跨度缆索吊装施工技 广 西 路 桥 集 团 术研究 工程有限公司
提篮式钢管混凝土拱桥上部结构施工关键技术 广 西 路 桥 集 团 研究 工程有限公司 大跨度拱桥设计与施工技术研究 钢管混凝土拱桥建设成套技术 500m级钢管混凝土拱桥核心技术研究 广西交通厅 重庆交通大学 广西路桥集团 工程有限公司