2025IBTC精選報告 | 重慶交通大學副校長周建庭
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2025年11月22日-23日，中國工程院工程科技學術研討會暨第十三屆國際橋梁與隧道技術大會（IBTC 2025）在天津成功召開。大會深入貫徹落實黨的二十屆四中全會精神，以“新質生產(chǎn)力賦能交通基礎設施智能建養(yǎng)與韌性安全”為主題開展高質量學術報告與研討，涌現(xiàn)出一批具有前瞻性和實踐價值的研究成果。
作為中國乃至國際范圍內反映重大工程建設與技術創(chuàng)新的重要交流平臺，為更好傳播科技前沿成果、推動行業(yè)創(chuàng)新進步，大會組委會特別推出《2025IBTC精選報告回顧》，分享專家精彩觀點。本期聚焦重慶交通大學副校長、山區(qū)橋梁及隧道工程國家重點實驗室主任周建庭的大會報告《超大跨勁性骨架混凝土拱橋裝配式建造研究進展與展望》↓↓↓
▲周建庭教授在大會現(xiàn)場分享報告
一、研究背景與核心挑戰(zhàn)
拱橋憑借形式優(yōu)美、結構堅固、受力合理等優(yōu)勢，成為跨越山區(qū)峽谷的主力橋型。我國在拱橋建設領域全球領先，世界前十跨度及各類最大跨度拱橋均位于中國。隨著交通強國戰(zhàn)略推進，交通基建重心向西部轉移，西部山區(qū)橋隧比超80%，地形險峻、氣候嚴酷，給大跨拱橋建設帶來嚴峻挑戰(zhàn)。
鋼管混凝土勁性骨架拱橋作為我國原創(chuàng)橋型，以勁性骨架為內核、外包高強混凝土，具備抗災性強、耐久性好等優(yōu)勢，成為西部戰(zhàn)略通道的理想選擇。從1997年萬縣長江大橋（主跨420米）到2024年天峨龍灘特大橋（主跨600米），跨度提升34.8%。但傳統(tǒng)施工模式面臨三大挑戰(zhàn)：一是現(xiàn)澆工期偏長（如一般要達到8個月）、風險高，難滿足安全快速建造需求；二是分環(huán)分段現(xiàn)澆工序復雜，屬勞動密集型作業(yè)，不符合工業(yè)化智能化趨勢；三是大體量混凝土收縮徐變顯著，有開裂風險，成橋受力與線形控制難度大。為此，研究團隊提出裝配式建造體系，兼顧橋型優(yōu)勢與裝配化理念。
二、勁性骨架裝配式混凝土拱橋新結構
新結構以“工場預制、現(xiàn)場吊裝”為核心，鋼管混凝土骨架合龍后，外包混凝土板標準化分塊預制，現(xiàn)場裝配式施工，實現(xiàn)減工期（節(jié)約高空作業(yè) 80% 以上）、降風險、增品質三大優(yōu)勢。圍繞該結構，重點攻克三大核心問題：
1.連接性能方面，采用栓釘與現(xiàn)澆 UHPC 濕接縫的裝配化連接構造。經(jīng)120余種界面剪切試驗，UHPC與鋼管界面黏結性能提升20%、摩擦性能提升15%；經(jīng)200余組栓釘試驗，抗剪與抗拔承載力分別提升35%和60%；結合短筋增強設計，UHPC接縫抗裂性能提升70%、極限承載力提升35%，可實現(xiàn)等強連接。
2.截面承載性能方面，通過24組軸偏壓試驗及200余組有限元仿真，裝配式與現(xiàn)澆方案性能差異僅-2%至5%；200米拱橋模型數(shù)值分析表明，鋼-混凝土界面滑移≤0.1毫米，栓釘受力安全。高標號混凝土應用使結構自重降低14%-50%，理論跨徑可達1000米，提出的計算方法精度提升15%以上。
3.收縮徐變特性方面，裝配式施工大幅降低混凝土收縮徐變影響，使骨架應力減少30%，拱體下?lián)蠝p少32%，有效緩解應力重分布，保障長期線形穩(wěn)定。
三、600米級拱橋裝配式建造工藝
以600米級拱橋為例，采用裝配式建造工藝，工效提升顯著，傳統(tǒng)現(xiàn)澆需221天，裝配式方案僅132天，工期縮短40%以上，裝配率超80%。成拱過程優(yōu)化采用“先頂板、底板后腹板”工序，頂?shù)装鍛Σ顝?1.6兆帕降至7.3兆帕，結構瞬時拉應力降低57.4%。自主開發(fā)的成拱狀態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，具備多目標調控等優(yōu)勢，已獲軟件著作權。
四、未來展望
一是進一步將依托已經(jīng)建成的主跨600米1:10縮尺模型，開展深化試驗，獲取海量數(shù)據(jù)深化應力演變規(guī)律，為700米級拱橋奠定理論和試驗基礎。二是聯(lián)合相關設計院開展超大跨拱橋“強健瘦身”自適應設計理論與方法研究，目標是減輕主拱自重20%以上。三是依托世界級工程實踐，構建裝配式高性能結構體系與智能化建造平臺，助推我國大跨拱橋建造水平的國際引領。
THE END
▲周建庭教授在大會現(xiàn)場分享報告
報告圍繞勁性骨架裝配式混凝土拱橋新結構研發(fā)與600米級勁性骨架拱橋裝配式建造工藝探索兩大核心，系統(tǒng)呈現(xiàn)了該領域的研究背景、技術突破、工藝創(chuàng)新及未來方向，為復雜環(huán)境下超大跨勁性骨架混凝土拱橋裝配式建造提供了新思路和新路徑。
文/大會組委會綜合整理
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