成果名称

基于全寿命周期的钢混组合桥梁建管养一体化技术研究

成果登记号

知识产权

完成单位

序号

单位名称

通讯地址

1

山东高速临枣至枣木公路有限公司

枣庄市市中区光明大道s4799

2

山东高速工程检测有限公司

济南市二环东路12550号

3

山东高速集团有限公司创新研究院

山东省济南市历下区龙奥北路8号山东高速大厦

4

山东建筑大学

济南市历城区凤鸣路山东建筑大学

5

苏州科技大学

江苏省苏州市虎丘区学府路99号

完成人

序号

姓名

工作单位

对成果的贡献

1

邹宗民

山东高速建设管理集团有限公司

总体技术方案审核

2

辛公锋

山东高速集团有限公司创新研究院

研发技术方案制定

3

王洪国

山东高速建设管理集团有限公司

技术方案审核及试验数据审核

4

肖  刚

山东高速建设管理集团有限公司

技术方案制定

5

徐传昶

山东高速工程检测有限公司

应用技术方案及试验数据审核

6

褚  锋

山东高速建设管理集团有限公司

试验分析及报告审核

7

王阳春

山东高速工程检测有限公司

试验分析及报告审核

8

顾瑞海

山东高速建设管理集团有限公司

试验分析及报告审核

9

龙关旭

山东高速集团有限公司创新研究院

试验及分析

10

李  岩

山东高速建设管理集团有限公司

试验及分析

成果公报内容

本项目，通过实地调研、材料研发、模型试验、有限元模拟、理论分析方法，开展了钢混组合桥梁的分析理论、创新体系、合理构造、健康监测、温度效应等方面的技术研究，获得了以下成果：

1.钢箱混凝土组合梁桥界面滑移特性。本项目开展了钢箱-混凝土组合梁滑移性能试验，发现当剪力连接度小于1.0时，随剪力连接度降低，钢与混凝土翼板间滑移效应增长显著，考虑滑移效应塑性理论建立了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载力计算公式；有限元分析表明随栓钉间距的增大，桥梁整体性能变化很小，发现在较小降低桥梁使用性能的情况下，栓钉数量具有大量优化减少空间。

2.钢混组合桥梁UHPC超薄层桥面设计应用关键技术。本项目研发了免蒸养高性能UHPC材料，提出了一种钢-UHPC-NC新型组合桥梁结构，基于简化塑性理论提出了钢-UHPC-NC组合梁正截面极限抗弯承载力计算公式；提出了UHPC顶面薄层加固法，抗弯承载力提升效果更为显著，增大了桥梁的安全储备系数，提高了桥梁的安全使用性能。

3.钢混凝土组合梁桥合理截面构造优化。推导了应力控制设计时非组合钢箱梁桥及活载钢箱组合梁桥合理梁高的计算公式，并应用所推导的公式进行了大量不同参数的实桥设计计算，发现应力控制设计时，非组合钢箱梁桥的经济梁高为跨径的1/10~1/20，活载钢箱组合梁桥的经济钢梁高为跨径的1/12~1/22；不同跨径下，活载钢箱组合梁桥的刚度明显高于非组合钢箱梁桥的刚度；不同跨径下，活载钢箱组合梁桥所需的受压翼缘最小面积小于非组合钢箱梁桥。

4.钢混组合桥梁健康监测系统构建及数据挖掘。以山东临枣高速至枣木高速段55m、60m跨钢混组合箱桥梁为背景，构建了钢混组合桥梁健康监测系统，提出健康监测数据改进聚类分析算法，建立了结构安全监测数据挖掘模型，实现了对结构的运营状态进行全方位的监测与预警。

5.基于健康监测的钢混组合桥梁长期性能研究。基于健康监测数据分别提出了钢混组合桥梁正、负温度梯度模式模型，发现在实测正温度梯度作用下，混凝土板最大拉应力略高于现行中国规范的温度效应。基于等效损伤理论提出了六轴钢混组合桥梁疲劳荷载模型，采用疲劳累积损伤理论和断裂力学理论对钢混组合结构桥梁进行疲劳评估，发现在当前交通荷载作用下结构疲劳性能够满足设计需求，栓钉细节疲劳损伤显著大于钢主梁受拉翼缘。

验收（评价)专家名单

序号

1

姓名

单位

专业领域

职称

2

赵之忠

交通运输部科学研究院

交通工程

研究员

3

杨永顺

山东公路学会

道路工程

研究员

4

袁洪

中交公路规划设计院有限公司

桥梁工程

教授级高工

5

王林

山东交通科学研究院

道路工程

研究员

6

杨丽英

北京市政路桥建材集团有限公司

道路工程

教授级高工

7

王有志

山东大学

土木工程

教授

8

徐召

山东省交通规划设计院集团有限公司

桥梁工程

研究员

9

贾学军

山东省交通运输厅工程建设事务中心

金融

正高级会计师

10

韩波

山东省科技统计分析研究中心

金融

高级会计师

组织验收（评价）单位：山东省交通运输厅、中国公路学会

验收（评价）意见

2021年7月15日，中国公路学会在济南市主持召开了“基于全寿命周期的钢混组合桥梁建管养一体化技术研究”项目成果评价会。评价委员会(名单附后)听取了项目组的成果汇报，审阅了相关技术资料，经质询讨论，形成如下评价意见：

一、项目组提供的资料齐全、内容完整、数据翔实，符合科技成果评价要求。

二、项目组通过理论分析、数值模拟、室内试验、实桥监测等手段，对钢混组合桥梁建管养一体化技术进行了系统研究，取得了以下创新性成果。

1. 研发了免蒸养高性能UHPC材料，建立了耐久、适用，具有良好力学性能的新型钢-UHPC-NC组合梁结构体系，揭示了其结构承载机理，提出了钢-UHPC-NC组合梁抗弯承载力计算公式。

2.提出了UHPC薄层加固桥梁方法，完善了UHPC薄层组合桥面施工工艺与质量控制方法。

3.建立了基于物联网的钢混组合桥梁健康监测系统平台，提出了钢混组合桥梁温度梯度模式、疲劳荷载模型和疲劳安全评估方法。

三、项目研究成果申请专利4项（其中发明专利3项）、取得软件著作权3项、在编团体标准1部，发表论文14篇，成果在枣木东延项目高架桥、京台高速改扩建德州至齐河段得到成功应用，经济、社会效益显著，推广应用前景广阔。

综上所述，该项目研究成果总体上达到国际先进水平。