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创新技术守护缆索桥梁“生命线”
作者:文/广州珠江黄埔大桥建设有限公司 来源:《中国公路》 时间:2022-06-16

获奖等级:一等奖

项目名称:桥梁承重缆索防火防腐关键技术研究及应用

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黄埔大桥主缆

针对桥梁承重缆索因结构腐蚀、火损,导致的使用安全和耐久等突出问题,该项目团队依托黄埔大桥,从缆索体系耐候密封防护抗腐蚀和耐火隔热保护抗灾变的技术原理、方法、标准和材料、产品、工艺等方面,系统开展了多领域、跨学科的产学研用合作研究,并取得了成套原创性成果。


取得成套原创性成果


该项目的成套原创性成果,主要体现在几方面。

首先,该项目首次提出了耐600摄氏度高温、水密性和气密性满足20年以上良好使用寿命的缆索防护纤维增强密封技术(FRS密封技术)。

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B-FRS密封带施工

其次,采用事故分析、数值模拟分析和实体模型燃烧验证等方法,该项目团队首次提出了集耐火隔热密封功能为一体的缆索防火技术(FCFR防火技术)和桥梁缆索体系整体分级防火防护的技术标准,研发抗火耐火(540摄氏度热传导系数仅每米·开尔文0.069瓦)、抗拉伸(拉伸强度大于每25毫米400牛)等综合性能优异的自黏式纤维复合抗火带(FCFR抗火带)。

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FCFR抗火带施工

同时,综合FCFR抗火带与B-FRS密封带优异的保护性能,该项目团队首次提出并设计了具备耐火隔热密封阻燃功能的新型缆索保护防护体系,满足60分钟内、1000摄氏度火场环境下,钢丝束表面温度不超300摄氏度的使用要求,实现不同火灾场景下对缆索结构的有效保护。

最后,基于FCFR防火技术及FRS密封技术,该项目团队发明了锚头抗火密封装置、索导管防水隔火护套和耐高温锚具及耐火索体等。

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缆索抗火试验


社会效益与间接经济效益显著


该项目研究通过增强缆索抗火等级及密封防腐能力提升缆索体系桥梁抗灾变能力,对保障交通基础设施重要结构有效运行和人民群众生命财产安全的意义重大,并带来了显著的社会效益和间接经济效益。

有效避免火灾对缆索系统的破坏

缆索防火技术提供了强大的防火隔热密封抗火保护结构,大大提高了缆索抵抗高温火场和长时间燃烧能力,有效避免了火灾事故对缆索的损害而造成钢丝断裂甚至垮桥的危险,同时,最大限度降低因火损造成缆索损伤评估、更换等造成的道路中断或拥堵,提高了我国大跨度缆索体系桥梁应对火灾、战争、恐袭等因承重缆索断裂造成塌桥灾变的能力。

提高桥梁缆索系统防腐抗断裂能力

纤维增强密封防护技术大幅提高了缆索防护结构的抗裂密封耐高温等性能,降低了缆索钢丝腐蚀、断裂和垮桥等意外风险的发生几率。纤维增强密封防护技术通过延长桥梁缆索系统使用寿命并降低桥梁维养成本,降低了因缆索经常性维修带来的交通影响和施工安全风险,同时,有效避免了因承重缆索断裂造成的塌桥事故。

增强国际竞争优势 彰显安全运营水平

项目研究成果填补了国内外缆索体系桥梁抗火领域技术与产品研究的空白,同时,提升了我国桥梁缆索防火防腐技术的整体水平和国际竞争优势,彰显我国在桥梁建设及安全运营领域创新的水平与能力。

除此之外,项目研究成果还系统解决了桥梁承重缆索的耐久使用和安全问题,对保障我国缆索体系桥梁安全运行,提升桥梁交通基础设施抗灾变能力具有重要意义,为国内外缆索体系桥梁一体化解决防火防腐问题提供了全新的思路、方法、技术标准、新型材料和成功的工程示范。

目前,该项目的研究成果已整体应用于珠江黄埔大跨度斜拉桥、悬索桥缆索体系抗火与密封防护等工程。该项目的牵头单位已经与产品生产企业、施工企业签订了战略合作协议,旨在联合加快该项技术在全国的推广应用。随着桥梁缆索防火需求和研究成果纳入行业标准及国际专利的申请授权,该项目技术未来将迎来较大的市场应用,可广泛应用于国内外桥梁缆索系统防火防腐防护工程,以及有防火防腐需求的其他工程中。 


实力雄厚的联合攻关单位


黄埔大桥公司 长期致力于高品质建造与运维

广州珠江黄埔大桥建设有限公司(以下简称 “黄埔大桥公司”)是广州交通投资集团有限公司下属企业,长期致力于高速公路(特大桥隧)高品质建造和安全运维及专业数字化技术研发。累计获得国家发明专利等知识产权成果96项、省部级科学技术奖12项、5项成果入选交通运输重大科技创新成果库等,荣获中国土木工程詹天佑奖、国家知识产权优势企业等荣誉。

以黄埔大桥作为实践、试验与创新基地,黄埔大桥公司研发了安全环保型路面延寿技术体系和超高性能组合式钢桥面铺装体系,提升了路(桥)面结构安全性、使用耐久性、实施可靠性、综合经济性;研发了混凝土表层结构渗透增强防护技术体系,有效延长了混凝土使用寿命;开发了桥梁缆索结构玄武岩合成纤维耐火耐候防护技术体系,有效提高了桥梁缆索体系力学结构防灾变能力;建立了预防性管理等原创性管理理论体系,利用理论研究成果开发了专业数字化平台和专业管控系统,大大提升了高速公路运行服务水平和企业综合管控效能。

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黄埔大桥缆索主缆防护施工图

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黄埔大桥主缆实施防护后的效果

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黄埔大桥(悬索桥)

江苏天龙 长期致力于研发玄武岩纤维及其复合材料

江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司(以下简称 “江苏天龙”)地处江苏仪征,是一家集连续玄武岩纤维及其复合材料制品的研发、生产、设备制造、销售、技术咨询和服务为一体的高新科技企业,产品广泛应用于航空航天、军工、消防、交通、建设、环保等领域。

江苏天龙自有厂房6万余平方米,建有两条玄武岩原丝生产线、10余条复合材料生产线,现有员工100余人,玄武岩纤维及其复合材料等产品年产能8000吨。

江苏天龙秉持“创新永远在路上”的发展理念,建有刘嘉麒企业院士工作站、江苏省高性能玄武岩连续纤维工程中心、江苏省玄武岩纤维复合建筑材料工程研究中心、江苏玄武岩纤维复合材料应用研究院、江苏省优秀研究生工作站等。公司与国内多家专业机构、高校紧密合作,跨专业跨行业开展技术创新和产品研发,承担省部级科研项目20余项,拥有玄武岩纤维高分合成材料在桥梁缆索防火防护中的应用等一系列技术储备,持有玄武岩纤维生产工艺、产品及应用技术相关专利30余项。

同时,江苏天龙还是中国公路学会“玄武岩纤维公路产业协同创新共同体”的理事长单位,致力于推动玄武岩纤维在公路行业的产业化应用及推广,牵头行业产、学、研、用各机构共同开展关键技术的研究和凝练,产品标准的制定和宣贯、行业影响力的打造和提升。

中矿大正 提供大型建构物防护一体化服务

江苏中矿大正表面工程技术有限公司(以下简称“中矿大正”)以中国矿业大学为依托,致力于大型建构物表面工程领域新技术、新产品的开发应用和工程施工服务,为客户提供大型建构物防护一体化服务。

中矿大正主要聚焦路桥领域,同时开展市政工程、矿山工程等领域防护业务;在业务类型上,开展技术科研、设计咨询、工程及养护服务等单项业务,同时积极拓展大型建筑构造物全寿命防护一体化服务。中矿大正秉承以技术立业,坚定不移地走高新技术发展之路,依靠雄厚的技术研发实力,曾荣获江苏省科学技术奖一等奖,浙江省科学技术奖二等奖、湖北省科技进步奖二等奖,交通运输部李春奖、中国建设工程鲁班奖,中国公路学会科学技术奖特等奖等重要奖项数十项。

中矿大正拥有丰富的桥梁防护施工方面的施工经验和技术储备,市场遍及国内31个省份,同时中矿大正还积极开拓国外市场项目,先后承建了美国、德国、新西兰、挪威,以及孟加拉等“一带一路”沿线国家和地区的海外桥梁防腐涂装工程。

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【编辑:朱海洲】

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