根据《海南省科学技术厅关于2020年度海南省科学技术奖提名工作的通知 》要求，现将公司参与申报2020年度海南省科学技术进步奖项目“近断层、跨断层桥梁抗震关键技术及应用”的有关内容进行公示（公示内容详见附件）。
公示时间:2020年12月14日至2020年12月22日。
公示期间，如对公示内容有异议，请实名以书面形式向公司科技管理部门反映。凡匿名异议、超出期限异议的不予受理。
联系人：于德恩
联系电话：18876046812
办公地点：海口市碧海大道39号南方明珠庭院D-1幢
中国公路工程咨询集团有限公司
2020年12月14日
2020年海南省科学技术进步奖公示信息
一、项目名称
近断层、跨断层桥梁抗震关键技术及应用
二、提名者及提名意见
提名者：海南省交通运输厅
提名意见：
本单位认真审阅了提名材料，结合应用情况调研，提出以下提名意见。
近断层、跨断层桥梁抗震关键技术及应用课题在海南省交通科技项目支持下，经多年联合攻关，提出多项创新点，克服了多个设计施工难题，研究成果总体达到国际领先水平。
通过课题研究，，解决了在强震区近断层、跨断层场地建设桥梁工程的技术难题，使原本不能建设的工程变成可能，并通过方案比选和理论试验分析，得出了合理的桥型和抗震体系，用最小的经济代价获取极大效益，突破了现有抗震规范和设计思维。课题研究还提出了震后抢修预案，以期最大程度降低人员财产损失，满足交通生命线需求。研究成果直接应用于海南铺前大桥设计、施工及后期运维中，已产生直接经济效益9400余万元；根据经济费用评价结果显示，到2038年评价期末累计经济净现值约5.3亿元，经济社会效益显著。
该课题相关研究，不仅可以填补我国高烈度强震区近断层、跨断层场地建设重点工程的研究空白，为我国相关桥梁建设工程提供宝贵的科研与实践经验，还必将成为世界桥梁建设史上的一个标杆，在整体上提升我国桥梁建设的科学技术水平，提高国际竞争力与影响力。
提名该项目为海南省科学技术进步奖 一 等奖。
三、项目简介
长期以来，为避免桥梁结构发生严重震害，我国桥梁抗震设计规范要求重要桥梁选线应避开主断裂带，并保持一定的距离。海南铺前大桥（现海文大桥）是海南省连接海口市与文昌市的跨海通道，位于铺前湾海域，其所处琼北地区有两条全新世活动断裂带。由于地形限制、线路规划以及海南自贸港“海澄文”经济圈发展的需要，铺前大桥线路将不可避免地位于强震区并与一处断裂带相交，使得大桥不得不面临地震高烈度区近断层、跨断层安全性问题。
为解决强震区近断层、跨断层桥梁建设的技术难题，在海南省交通运输厅、中国交通建设股份有限公司科技项目支撑下，项目组以海南铺前大桥为工程背景，系统开展了强震区活断层勘察及地震动参数模拟关键技术、强震区近断层/跨断层桥梁抗震性能及设计关键技术、桥梁特大直径钢管混凝土深长桩基础设计施工关键技术、桥梁健康监测关键技术等研究。
项目组根据地质、活动断层、地震动参数的详细信息，确定桥梁抗震设防标准和性能目标，通过斜拉桥、悬索桥、刚构桥等多种方案抗震性能比较，并考虑震后快速恢复使用功能要求，提出采用230+230米独塔钢箱梁斜拉桥+简支钢箱梁跨越断层方案。该方案基于活动断层与通航中心线不重合且相距310米的实际条件，将近断层和跨断层分成两个问题来进行解决：采用中等跨度简支钢箱梁引桥跨越活动断层；采用独塔钢箱梁斜拉桥满足通航需要，且独塔钢箱梁斜拉桥主桥位于断层的同一侧岩盘上。
在确定近断层和跨断层桥型的基础上，采用理论分析结合大比例尺振动台模型试验，研究近断层和跨断层桥梁抗震设计方法、减震技术和防落梁措施。结合基岩走向和覆盖层厚度，选取大直径深长群桩作为桥梁基础，研究其抗震设计计算方法与关键参数。最后，建立桥梁健康监测预警系统，编制震后抢修预案，创新性采用三向可调节抗震体系对震后断层永久位移进行桥梁通行快速修复。
项目成果在海南铺前大桥得到成功应用，开创了我国在高烈度强震区近断层、跨断层场地建设重大交通基础设施的先河，为以后类似工程建设提供了示范并建立了充分的技术储备，推动了我国抗震规范的完善以及桥梁抗震技术的进步，取得直接经济效益9400余万元，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。
项目成果授权发明专利3项、实用新型专利22项、软件著作权4项，发表论文30篇（SCI/EI收录16篇）；编制指南规程及修编建议书6项；培养研究生16名，提升工程企业30余名技术人才的业务能力。经同行专家评议，成果总体达到国际领先水平。
四、主要知识产权和标准规范等目录
知识产权类别 | 知识产权具体名称 | 授权号 | 发明人 |
发明专利 | 一种用于连续梁桥地震作用下的机械式锁定装置 | ZL 2016 1 0011367.2 | 李建中、陈旭 |
发明专利 | 一种模型桩基础动力响应的测试方法 | ZL 2016 1 0292551.9 | 冯忠居、王增贤、刘闯、张福强、尹洪桦、袁枫斌、李孝雄、吴敬武、孙平宽、王富春、李哲、苏航州、冯云鹤、胡明华 |
发明专利 | 一种用于拆卸窨井盖的自动起吊装置 | ZL 2016 1 1118479.4 | 冯忠居、王蒙蒙、尹洪桦、王增贤、刘闯、张福强、邵平、刘小飞、王富春、潘放、李军、吴敬武、孙平宽、熊英 |
实用新型专利 | 摩擦型钢筋混凝土抗震挡块 | ZL 2014 2 0357572.0 | 项乃亮、李建中、易莉帮、陈旭、易江、王翼 |
实用新型专利 | 组合型防落梁装置 | ZL 2014 2 0365523.1 | 易莉帮、李建中、项乃亮、黄永福、罗致、严搏 |
实用新型专利 | 具有抗震性能的桩基承台 | ZL 2017 2 0065950.1 | 上官甦、吴敬武、孙平宽、王宇、李志军、刘子剑、王晓东 |
实用新型专利 | 一种强震区的桥梁钢托架防落梁装置 | ZL 2017 2 0082954.0 | 上官甦、孙平宽、罗嗣碧、吴敬武、于德恩 |
实用新型专利 | 一种用于强震区的桥梁可调节钢垫石装置 | ZL 2017 2 0030907.1 | 上官甦、吴敬武、孙平宽、杨华振、许笛 |
实用新型专利 | 可调节支座垫石及具有该可调节支座垫石的桥梁 | ZL 2017 2 0307435.X | 刘闯、吴敬武、孙平宽、潘德雄、王风 |
实用新型专利 | 用于强震区的可调节支座垫石及桥梁 | ZL 2017 2 0320704.6 | 刘闯、孙平宽、潘德雄、王风、吴敬武 |
五、主要完成人及合作情况
本项目研究工作以吴敬武为负责人开展，主要完成人吴敬武、孙平宽、艾佑元属于海南中交高速公路投资建设有限公司；李建中、孙利民、彭天波属于同济大学；冯忠居属于长安大学；李小军、吕红山属于中国地震局地球物理研究所；曹新涛属于中国公路工程咨询集团有限公司。2012年8月至2019年3月，共同完成科技项目近断层、跨断层桥梁抗震关键技术及应用。
吴敬武 / 1，是海南中交高速公路投资建设有限公司的教授级高工，担任项目总负责人，参与项目的调研、立项等准备工作，负责项目总体方案的拟定、整体规划与实施，指导本项目关键技术的研发工作，全力支持项目的科技攻关，为项目的顺利完成做出了极大贡献，同时带动了研发团队的进步、技术人才的发展。项目研究期间，发表相关论文10篇，专利18项。
李建中 / 2，是同济大学土木工程学院桥梁工程系的教授，长期从事桥梁抗震等相关科研和教学任务。负责本桥抗震理论和振动台试验专题研究，提出了跨断层和近断层桥梁多项减震、防落梁措施，编制了跨断层、近断层桥梁抗震设计指南，进行了依托工程桥梁抗震性能验算，并提出了相应意见和建议，编写课题研究报告。项目研究期间，发表相关论文10篇，专利3项，其中发明专利1项。
孙平宽 / 3，是海南中交高速公路投资建没有限公司的高级工程师，协调课题现场试验研究相关事项，参与课题中施工关键技术相关研究，负责跨海大桥的初步设计工作，进行施工图阶段的抗震性能和施工阶段抗震措施落实管理工作。项目研究期间，与吴敬武共同发表相关论文7篇，专利17项。
冯忠居 / 4，是长安大学公路学院的教授，长期进行岩土工程、桥梁桩基工程等相关的科研和教学工作。项目大直径桩基础研究部分的负责人，主持基础技术方案的拟定与实施，负责大直径桩基础部分研究质量、进度和创新内容，为项目的顺利完成做出了积极贡献。项目研究期间，与吴敬武、孙平宽共同发表相关论文13篇，专利14项，其中发明专利2项。
李小军 / 5，是中国地震局地球物理研究所的研究员，针对工程建设涉及的发震断层的活动性及发震影响开展研究，实现了包括控制速度脉冲和地面永久位移参数的近断层地震动模拟，探讨跨断层工程场地条件对场地地震动特性的影响，给出了含永久位移的近断层地震动输入场地土层地震反应分析方法。项目研究期间，与吴敬武共同发表相关论文1篇，提出规范指南修编建议书3项。
孙利民 / 6，是同济大学土木工程学院桥梁工程系的教授，项目桥梁健康监测系统研究部分的负责人，负责完成桥梁健康监测系统设计、桥梁基础、断层长期变位监测方法。项目研究期间，与吴敬武共同申请软著3项。
彭天波 / 7，是同济大学土木工程学院桥梁工程系的副研究员，李建中课题组的成员之一，同时也是抗震理论和振动台试验专题研究骨干成员，参与依托工程模型设计、振动台模型试验、数据分析、结果验证，进行了工程桥梁抗震性能验算。
吕红山 / 8，是中国地震局地球物理研究所的副研究员，作为依托工程项目工程场地地震安全性评价项目的技术负责人，组织实施了对铺前-清澜断裂的海域浅层地震勘探、钻孔验证及活动性评价工作，确定了铺前—清澜断裂的准确位置和活动性，分析了铺前-清澜断裂的位错量。另一方面对该桥所在工程场地进行了区域及近场地震构造和活动性分析，完成了工程场地地震危险性概率计算及场地土地震影响分析计算，确定了该桥场地不同超越概率的地震动峰值加速度和加速度反应谱，为该桥的抗断及抗震设计提供了设防参数及地震动时程。项目研究期间，与李小军共同提出规范指南修编建议书3项。
艾佑元 / 9，是海南中交高速公路投资建设有限公司的高级工程师，也是中国公路工程咨询集团有限公司海南铺前大桥项目管理指挥部的骨干成员，协调课题现场试验研究相关事项，负责完成本课题现场试验与施工关键技术相关的研究工作。
曹新涛 / 10，是中国公路工程咨询集团有限公司的高级工程师，协助完成本课题现场施工关键技术研究及铺前大桥桩基础抗震设防安全状况的评级等工作。
六、主要完成单位情况
海南中交高速公路投资建设有限公司 / 1
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献如下：负责总体科研任务、工程应用以及协调组织、质量进度把关等工作，协调与本项目课题有关的专题研究工作，为课题研究提供相关基础数据；协调大桥工程地质勘察工作，为课题研究提供详实的地质资料和断层资料；完成了海南铺前跨海大桥桥型方案研究、比选和设计工作，提出了“跨断层采用简支梁桥、近断层采用独塔斜拉桥”的桥型方案：基于不同结构形式的桥型方案抗震性能比较和震后快速恢复使用功能要求，提出采用230+230米独塔钢箱梁斜拉桥+简支钢箱梁跨越断层方案。提出了近/跨断层桥梁抗震设计方法和减震措施：针对跨断层桥梁，首次提出了容许支座破坏，释放下部结构地震力，并采用三向可调节防落梁装置与措施的抗震设计方法。针对近断层独塔斜拉桥，提出了斜拉桥主塔处“横向采用弹塑性阻尼器、纵向采用粘滞性阻尼器”的减震体系。
同济大学 / 2
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献如下：作为本项目的参研单位之一，具体承担工作为：参与近断层、跨断层桥梁抗震设防标准及结构抗震性能目标研究；参与近断层桥梁抗震性能及减震耗能措施研究；参与跨断层桥梁抗震性能及防落梁措施研究；主要承担近断层、跨断层桥梁多点振动台模型试验研究；参与近断层、跨断层桥梁震后安全性评价及通行快速修复技术研究。以及完成了依托工程桥址区域地质活动（地震、断层发展）监测方案；提出近断层、跨断层桥梁结构健康监测需求分析、方案设计及硬件架构研究；完成近断层、跨断层桥梁实时预警、在线和离线评估方法研究。研究工作有力推动了本项目的技术水平。
中国公路工程咨询集团有限公司 / 3
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献如下：作为本项目的参研单位之一，具体承担工作为：负责科研成果的具体工程应用，承担依托工程海南铺前大桥建设管理工作，缩短建设工期5个月，产生直接经济效益9400余万元。提出了设置健康监测系统进行桥梁安全监测，同时提出震后抢修预案，以最小的代价降低生命财产损失，满足交通基本需求，建成后社会经济效益显著。
长安大学 / 4
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献如下：作为本项目的参研单位之一，具体承担工作为：通过长期现场调研、理论分析、现场试验、振动台试验及数值仿真分析工作，解决了强震区近断层、跨断层桥梁桩基础存在的理论滞后、机理研究缺乏、施工技术不健全、设计计算指标及方法欠妥、工程病害多发等问题，对补充和完善强震区近断层、跨断层桥梁桩基础理论体系、工程技术及应用体系做出了重要贡献。开展强震区近断层、跨断层桥梁桩基础的研究，以克服由于强震、断层等环境因素带来的施工难题，合理设计海洋环境桩基础为主线，通过多种研究手段相结合、相互验证的方法系统研究了铺前大桥强震区近断层、跨断层海洋环境特大型桥梁大直径深长桩基础在地震作用下的动力响应特性与承载特性，确定其抗震设计关键参数与计算方法，提出了桩基施工质量控制标准与控制技术，使得强震区近断层、跨断层海洋环境特大型桥梁桩基础的工程应用具有系统的理论支撑、更加体系化且具有创新性。
中国地震局地球物理研究所 / 5
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：作为本项目的参研单位之一，具体承担了强震区活断层勘察及地震动参数模拟关键技术方面的研究，提出了近/跨断层地震动模拟方法，为桥梁抗震设计提供了合理的地震动输入参数。采用海域浅层地震勘探及钻孔联合剖面探测等技术，确定了铺前海域断层的准确位置和活动性；提出了能够表征地震动空间变化的近断层、跨断层地震动模拟方法，得出速度脉冲和地面永久位移参数，为桥梁抗震设计提供了不同概率水平下的地震动输入。为后续各项研究工作的开展创造了有利的工作面和基础条件。
