首届“欧维姆预应力工程设计奖”提名奖项目简介一、宜昌夷陵长江大桥正桥设计
夷陵长江大桥位于湖北省宜昌市, 跨越长江，是联系宜昌市南、北两岸的城市桥梁。桥位距葛洲坝水利枢纽大坝下游约7.6km，桥址区江面宽约800m，最大水深约23m。结合桥址区航道具体情况，大胆创新，首次提出单索面三塔斜拉桥方案，是目前出现在万里长江上一座独一无二的新桥型结构的城市桥梁。其2×348米的主跨为国内第一，同类型桥梁中亦属世界首位。本桥在设计和施工中，积极采用了“新技术、新材料、新工艺、新设备”，在建桥技术上实现了不少新突破。
本桥因地制宜，大胆创新，突破了斜拉桥常规设计思路，大量采用新结构、新材料、新工艺，且实现了桥梁功能与当地景观的完美结合。系统研究了三塔体系斜拉桥，开拓了一新型斜拉桥结构，其工程实践在总体上把我国桥梁建造技术提高到一个新的水平。
本桥技术创新主要成就：
1、创造性地提出了单索面三塔斜拉桥方案。在历年高、中、低不同水位情况下，桥址区中央水面均属航行盲区，上下行船舶习惯性走行线分道明显，在江心设一墩，在两岸岸边各设一墩，以两个大跨覆盖整个航行水域，无疑是经济合理的选择，该方案通航条件好，建安费为1.65亿元，经济效益显著。
2、边跨采用多孔连续结构以提高三塔体系斜拉桥的刚度。系统研究了三塔体系的受力特点，解决三塔体系刚度较二塔为低而带来的一系列新问题，提出了合理的结构体系，不仅使本桥方案可行，而且非常经济。
3、钻石型桥塔结构。桥塔受力合理，有较强的抗撞击能力，而且施工简便，造型新颖，实现了受力、美观、经济的和谐统一。
4、双主跨同时合拢新技术。每个主跨设一个合拢段，每个合拢段设两条湿接缝。2×348米主跨共设两个合拢段，四条湿接缝。双主跨同时顺利合拢，未采取任何强连措施，实现了精确合拢，表明我国三塔斜拉桥施工控制的技术达到世界先进水平。
5、斜拉桥合拢束兼用体内束及体外束，详细研究了体外束受力行为，提出了体外束分段锚固设计构思及一整套锚固细节设计，开阔了桥梁设计新思路。
6、创造了预应力混凝土箱梁节段预制拼装最长世界纪录，主梁采用节段预制拼装法施工，取得了质量易于保证，施工速度快，工期短、投资省的效果。其348米的拼装跨度为世界之最，最大双伸臂桥梁全长383米亦无先例，且拼装施工中没有加设一块垫片，桥面线形平顺，索力偏差控制在±1.0%间，有效地保证了斜拉桥的施工质量。
7、着力引用具有较多技术优势的全封闭式新型钢绞线斜拉索体系。该体系具有索力建立精度高，施工方便，不需配备大型起重设备，防腐性能优越，易于更换的特点。该斜拉索体系在本桥的应用将拓展斜拉索类型，推动斜拉索技术的换代与进步。
8、自行研制了先进的、吊重比1∶5.45的1850KN步履式液压提升悬拼架梁吊机。该吊机采用全液压机构，具有结构自重轻、提升速度快、稳定性好、行走快捷、运行平稳、调整方便、定位准确等优点。
本项目曾获：宜昌市2002年建筑工程优质勘察设计特等奖、中国铁路工程总公司优秀工程设计一等奖、2003年度湖北省勘察设计“四优”评选优秀工程设计一等奖。二、大连市疏港路S形曲线预应力连续箱梁桥试验研究与设计
疏港路工程是大连市九五重点市政工程，其中一号线S形曲线预应力连续箱梁桥是该工程中较复杂的一项。S形桥梁结构为三跨连续梁，横截面为变高度单箱四室截面，桥轴线选型为S形，主跨跨越大连港三条铁路，跨度为41.22米。
该工程采用试验研究与设计相结合的特点，实测了空间曲线预应力摩擦系数μ、ｋ值，并据此进行了空间曲线预应力损失计算及预应力钢筋的设计，然后正式张拉阶段，监控预应力值保证施工质量，竣工后进行了全桥通车试验，验证了设计施工的可靠性。
工程竣工后，从施工单位测算的经济效果看，直接施工成本节省费用6.3万元，另外因未中断铁路运营，产生了很大的经济效益。工程竣工后，大连市交通大队测定了疏港路东桥的交通量，高峰小时约2500辆，交通量为2万多辆，车辆行车速度大于60km/小时，与原可研报告比较，原估算交通量11760辆，估算经济效益约每年５千万元，相比之下，实际交通量为原可研报告估算量的一倍，即一年的经济效益约１亿元左右。
本项目曾获：大连市科技进步一等奖（1998年）三、南昆铁路清水河大桥设计
南昆铁路清水河桥址处山高谷深，地形陡峻，河谷深切呈"Ｖ"形，深达百米。清水河大桥从谷底到桥面高达183米，是当时我国最高的铁路桥梁。大桥孔跨布置为2x32米PC简支梁＋(72+128+72)米PC连续刚构，全长360.5米。该桥集深基、高墩、大跨和新结构于一体，可谓西南山区铁路桥梁的典型代表。 两主墩为钢筋混凝土矩形空心墩，高度分别为 86米和100米, 墩梁结合部为两箱体的正交，不设实体段，这种结构形式在铁路桥梁上属首次采用，且墩高与跨度都居国内外铁路桥梁前列。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，支墩处梁高8.80m，中跨跨中及边跨梁端部梁高4.40m。箱梁顶板宽8.10m，箱宽6.10m；除梁端部附近区段外，顶板厚度为50cm，底板厚度为40～90cm，腹板厚度为40～70cm，全联在端部和支墩处共设6道横隔板。梁体为500号预应力混凝土，按三向预应力设计。梁体共有纵向预应力束240束，其中顶板束134束，底板束50束，腹板下弯束40束，边跨及中跨腹板上弯束16束，均采用12－7Φ5高强度、低松驰钢绞线；OVM15-12型锚具锚固。顶板每0.5m设一束4-7Φ5横向预应力束，OVM15PB-4型扁型锚具锚固。腹板采用双排Φ25mm冷拉Ⅳ级钢筋作为竖向预应力筋，在梁上间距40－50cm，轧丝锚锚固。刚构两端设TPZ4000-ZX盆式橡胶活动支座各两个。
清水河大桥的设计体现了我国当今预应力混凝土铁路桥梁的领先水平，达到国际先进水平。该桥的设计及科研成果证明预应力混凝土连续刚构桥对于铁路高墩大跨桥梁是一个较好的桥型，大桥的建成拓展了预应力混凝土铁路桥的跨越能力。清水河大桥设计理论先进，结构构造合理，对今后的高墩大跨预应力混凝土铁路桥结构设计具有指导性意义，给山区铁路选线提供了较大的自由度。通过施工中的科研攻关，强化施工管理，采用新技术、新工艺、新材料、新设备，为深基、高墩、大跨连续刚构桥施工探索出一套先进、科学的施工工艺，加快了施工速度，提高了施工质量，确保了施工安全，比铁道部南昆建设指挥部要求的工期提前了两个月，创造了多项建桥施工纪录，取得了显著的经济效益和社会效益。四、南京国际展览中心预应力结构设计
南京国际展览中心座落于玄武湖、紫金山麓，造型优美、设施现代、体量宏伟、功能完备，是古都南京的一项标志性建筑。占地12.6万平方米，总建筑面积10.8万平方米，2000年8月建成投入使用，是全国首家通过ISO9001质量认证的会展场馆。
主要设计特点：
1、结构方案合理
超长混凝土结构最难解决的并非拉应力，而是端部结构的变形。主要抗侧力构件（如抗震墙）宜布置在结构中部，便于两端构件以中部为对称轴，相对容易地胀缩，一方面可以减少温度应力，另一方面避免施加预应力引起端部抗侧力结构的破坏。宜在相对较短的方向布置主要承重框架。
南京国际展览中心二层楼面纵、横向的梁、板均采用预应力混凝土，支承三层大跨钢拱架处的柱为组合钢管混凝土柱，其余部分为钢筋混凝土柱。梁采用有粘结、板采用无粘结预应力筋。主要承受竖向荷载的框架用横向框架（112m方向），其上布置次梁承受板荷载，使得板的主要受力方向与横向框架一致，这样可以避免将主要受力构件布置在受温度应力影响最大的方向。为减轻自重，次梁采用钢桁架。这样处理各种管线在短向可从钢桁架空隙中穿越，在长向通过梁上开洞解决，大大降低了结构高度。
2、分析细致深入
分析主要包含两部分，一是大跨、重载的预应力混凝土框架分析（含梁上开大洞、边柱处理），二是超长混凝土结构的温度应力分析。其中温度应力分析在有限元模型的处理、计算温差、混凝土徐变的考虑等方面有特色。测试结果表明，南京国际展览中心的应力、变形分析结果精度较高。
3、提出了超长混凝土结构温度应力分析的徐变应力折减系数法
由于混凝土收缩和季节温差都是长期作用，因此分析中必须考虑混凝土的徐变作用，课题组在龄期调整有效模型法（T－B法）基础上，提出了超长框架温度应力分析的徐变应力折减系数法。根据该方法，如果将弹性有限元分析结果称为弹性解，那么如果考虑混凝土徐变，框架梁截面形心处或板中面上的应力等于其弹性解乘以徐变应力折减系数。
在计算中还应注意，周期变化的季节温差在结构中引起的应变也是波动的，而T－B法的应用条件之一是：应变的绝对值不减小，所以应根据线性徐变的叠加原理，将温差分成单调变化的时段进行计算。将所有时段的温差在某时刻引起的应力叠加，可以得到季节温差在结构中引起的应力和应变。
4、端部柱进行特殊处理
需采用有限元方法进行温度应力计算，不但计算应力，还要计算变形，尤其是边柱的变形，对边柱采取必要的加强措施。南京国际展览中心工程将纵向两边各两排柱中间劈开（次框架方向），侧向刚度降为原来的约1/8，便于楼盖沿长向的变形，有利于长向有效预应力的建立，同时不影响主要承重的横向框架。
5、完成了长达一年的混凝土温度、收缩应力的跟踪测试
此次测试对混凝土的收缩进行了长期观测。在二层楼面板中面位置埋设了振弦式钢筋应变计和温度探头，对楼面中的温度和应力应变情况进行了一年的长期观测。
从测试结果可以看出，施加预应力所起的作用是十分明显的。在一年时间内，混凝土应力未超过混凝土的抗拉强度，说明南京国际展览中心二层超长混凝土结构的设计是成功的。在进行防火喷淋系统试验时，整个楼面长时间积水数十毫米，板面下未见渗水。
6、分析、设计、测试、施工紧密结合
对超长混凝土结构的不设缝问题，设计和施工是紧密相连、不可分割的。设计时必须考虑施工过程中可能出现的问题，如温差的确定必须考虑实际施工时混凝土浇捣的确切时间，施工的分区必须满足设计计算的要求等等。配筋、构造等应根据实际情况变化，设计应考虑可以调整的幅度。南京国际展览中心工程在确保混凝土施工质量、预应力张拉次序、预应力张拉时间的选择、后浇带的留设、无粘结预应力腰筋的使用、楼盖混凝土浇筑的时间等方面进行了成功的实践。
效果评价：
从工程建造过程、长达一年的现场测试及投入使用两年多来的情况看，南京国际展览中心工程的预应力结构设计及施工是十分成功的。
合理、经济的预应力方案为本工程提供了舒适的无缝大空间，解决了重载下大梁的裂缝控制、挠度问题。
由于设计考虑周到，施工过程中没有出现意外，没有耽误工期。
由于端部柱进行了特殊处理，既利于有效预应力的建立，又避免了施加预应力造成抗侧力结构的开裂、破坏。
一年的测试结果说明，预应力建立符合设计要求。在工程正式使用前，业主结合消防喷淋系统的测试，对裂缝控制效果进行检测，在楼面上长时间蓄水，然后全面检查楼盖梁板底面，没有发现任何渗水的痕迹，说明裂缝控制十分成功。
本项目曾获：第十届全国优秀工程设计国家银奖、江苏省优秀勘察设计一等奖、建设部优秀工程设计二等奖、江苏省‘扬子杯’优质工程奖、南京市‘金陵杯’优质工程奖。五、浦东国际机场一期航站楼
浦东国际机场是为了满足日益增长的航空客货运需要而兴建的大型国际枢纽机场。航站楼是国际机场的枢纽建筑。一期航站楼由航站主楼(402m×128m)和登机廊(1374m×37m)组成，二者之间以两条宽54m的廊道相连。主楼中包括进厅、办票部分、行李处理部分和商业餐饮等部分。航站楼的建筑外形是一组轻灵的弧形钢结构支承在稳重的混凝土基座上，犹如振翅欲飞的海鸥。倾斜的玻璃幕墙赋予建筑以动感。内部空间设计也独辟蹊径，金属吊顶仅遮住弧形屋架的上弦，在深兰色的天穹下，悬垂着一根根白色的腹杆，其间以黑色的预应力钢索相串连，充分展现结构的力度。
根据建筑功能的需要和受力特点，航站楼的结构采用了钢筋混凝土和钢结构两种体系。标高12m以下的基座部分，地面以上共二层，采用钢筋混凝土结构，纵向杆距为18m，横向则根据建筑功能要求，采用不同的柱距，最大为22.65m，大跨度部分采用预应力结构。结构在纵向划分为7个温度区段，横向划分为3个区段，伸缩缝最大间距为72m。
标高12m以上为大空间，全部采用钢结构，屋盖跨越结构采用预应力张弦梁，航站楼共有四种不同跨度的张弦梁，其水平投影跨度分别为49.3m、82.6m、44.4m、54.3m。
张弦梁的上下弦均为园弧形，上弦由三个方管组成，中间主上弦为400mm×600mm焊接方管，二侧副弦为300mm×300mm方管，腹杆为圆钢管，下弦为国产高强低松弛钢索，张弦梁纵向间距为9m，通过18m跨的纵向桁架将荷载传到倾斜的钢柱或直接支承在钢筋混凝土剪力墙上，钢柱为双腹板工字形柱，按18m柱距成对布置。
本工程钢结构屋盖的经济指标为81kg/m2（82.6m跨屋盖）。
浦东机场航站楼工程所采用的斜柱支承的张弦梁结构体系是迄今为止未见报道的独特的结构体系，满足建筑设计的空间效果，从而使航站楼建筑从外观到内部都具有极强的个性，已成为上海市的标志性建筑，成为当今世界上大型航空港优秀建筑。
本项目曾获：
航站楼工程获2001年上海市优秀设计一等奖
《浦东国际机场航站楼大跨度预应力钢屋盖的试验研究》获2000年上海市科技进步二等奖
《浦东国际机场航站楼钢结构屋盖风工程试验研究》获2000年上海市科技进步三等奖六、北京五洲大酒店改扩建工程
北京五洲大酒店为亚运会工程，于1987年由北京市建筑设计研究院完成设计，1989年投入使用至今。本次改扩建工程分为新建地下停车库、裙房部分扩建及改造、主楼改造三个部分。主楼部分原设计为地下二层，地上十八层，采用局部框支剪力墙结构体系。此次改造是由于业主及建筑使用功能改变的要求，需拆除原结构中首二层八根框支中柱，形成一层高的新门厅大堂，从而提高五洲大酒店形象及服务空间的环境质量。
北京五洲大酒店主楼改造工程难度很大，在没有可借鉴经验的条件下，拆除原结构首二层八根框支中柱，用预应力框支梁进行托换，而在梁上还有十五层建筑的情况下，进行结构改造，到目前为止在国内尚属道次。
本次结构加固改造设计方案，采用“先加固后拆除”的总体设计方案。在方案中，不但考虑了满足上部垂直荷载的要求，同时又能保证结构加固改造后，整个建筑物的抗震能力不能降低，而且性能符合现行国家设计规范。为能有效地将上部荷载传递给新加固结构，在设计结构上采用措施确保新老结构的共同工作。
效果评价：
利用预应力技术不但有效地解决了柱的拆除问题，同时也可以解决框支梁的变形问题，为今后此类工程的改造设计提供了可参考的经验。
本工程进行现场测试不但为利用预应力技术拆除柱提供了帮助，同时又能准确掌握柱拆除后，加固结构和原有结构的受力情况。
根据冶金工业部建筑研究总院结构试验室提供的检验报告，加固梁变形、挠度、混凝土的应变及柱应变等项均满足现行国家规范及规程要求。北京五洲大酒店主楼改造工程达到了预期的目的，结构改造取得了圆满成功。七、长江三峡工程双线船闸高边坡预应力锚固设计
长江三峡双线五级船闸主体段高边坡长1621m，系深切山体开挖而成，两侧形成高50~175m的高陡岩质边坡，两闸槽间保留宽55~57m的直立岩体隔墩。船闸高边坡不仅高度大、线路长、轮廓复杂及深切开挖岩体卸荷变形的特点，且边坡岩体还是船闸结构的组成部分，运行要求极高。双线连续五级船闸采用深切花岗岩山体开挖、保留中隔墩岩体的薄衬砌墙结构，并采用锚固技术使砼衬砌结构和岩体共同承担船闸水荷载，大大节省工程投资。设计针对开挖边坡形成的塑性区、块体、地质缺陷及结构关键部位系统布设了3000kN级（少量1000kN 级）全粘结预应力端头锚索、对穿锚索及无粘结监测锚索和结构锚索，单束最长达60m，总量达4577万t?m/4206束，为世界之最。此外，还布置有100万m/10万根高强锚杆和3.5根普通锚杆。在实施中，锚固工程与开挖紧密结合，动态设计，对确保边坡及岩体隔墩的成型、改善边坡应力状态、加固几何可移动块体及限制岩体隔墩的卸荷裂缝等起了关键作用，确保了施工安全及边坡稳定，保证了三峡蓄水发电后长江黄金水道的畅通，产生了巨大的经济及社会效益。
本项目曾获：
1．《长江三峡工程永久船闸边坡变形与稳定反馈分析及预报研究》获湖北省科技进步二等奖；
2. 《三峡工程永久船闸中隔墩岩体力学特性综合研究》获长奖水利委员会科技进步一等奖。