桥梁施工(中国桥梁发展现状与趋势.ppt

1、1,桥梁发展现状、趋势与问题,Chongqing JiaoTong University,向中富,教授,桥梁?,桥梁是用于跨越障碍物（如河流、海峡、山谷、道路等）而使道路保持连续的人工构造物，俗称道路咽喉。 桥梁既是一种交通功能性的结构物，也是一座立体的造型艺术工程。 桥梁往往是 一个城市或一个 国家（地区）的 象征。,桥梁与普通结构物不同！,涉及面广 跨径（规模）大 空间性极强 设计与施工密切相关 施工难度与风险极大,桥梁建设与技术进步前提,桥梁设计理论发展 桥用材料性能提高 桥梁施工技术进步,中国桥梁发展简况,拱桥： 从不足40米的石拱桥，到 世界最大跨径石拱桥146米山西丹河桥 世界最大

2、钢筋混凝土拱桥420米重庆万县长江大桥桥 世界最大钢管混凝土拱桥460米重庆巫山长江大桥桥 世界跨径拱桥（钢拱桥）552米重庆朝天门长江大桥,中国桥梁发展简况,拱桥：,中国桥梁发展简况,拱桥：,中国桥梁发展简况,梁桥： 从不足10米的钢筋混凝土板桥，到 世界最大跨径钢混组合连续刚构-连续梁组合体系梁桥330米重庆长江大桥复线桥,中国桥梁发展简况,梁桥：,中国桥梁发展简况,斜拉桥： 从75米的混凝土斜拉桥，到 世界第二的混凝土斜拉桥500米荆沙大桥 世界最大跨径斜拉桥桥1088米苏通大桥,中国桥梁发展简况,悬索桥： 从简易悬索桥，到 世界第二的斜拉桥（钢箱梁为第一）1650米西猴门大桥,中国已成

3、为世界桥梁大国？YES,1988年，全国共有桥梁124000座, 2010年，全国共有桥梁600000座， 最近20年来，中国建造的桥梁数量比世界上任何一个国家都要多两三倍。四大类桥梁中有三类最大跨径在中国。 中国已成为桥梁大国！,中国已成为世界桥梁强国？NO,中国还称不上世界桥梁强国的原因是： 质量不能完全令人信服 桥梁质量评价体现在“安全、功能、美观、环保”等。 其中：安全性保证桥梁服役期没有风险； 功能性保证桥梁正常服役。,中小跨径桥梁施工常见问题,施工组织设计不到位； 施工设计不足； 施工计划性、预见性差； 施工精细化差； 施工过程混乱，质量、安全问题多。,中小跨径桥梁施工常见问题,施

4、工支架、拱架超限变形、垮塌 问题原因： 支架基础稳定性、支架结构合理性、整体刚 度、预压可靠性、拱上加载与拆架顺序,中小跨径桥梁施工常见问题,施工模板刚度不足，结构尺寸、外观控制差 问题原因： 结构合理性、 局部刚度、拼接 密贴与外观,中小跨径桥梁施工常见问题,混凝土强度不满足要求（掉号）、蜂窝麻面及狗洞 问题原因： 混凝土原材料质量、混凝土拌制、运输、振捣 试、件制作与养护 等,中小跨径桥梁施工常见问题,漏筋、漏预埋件、露筋、成品损坏、开裂 问题原因： 钢筋制安与检查、钢筋保护层（垫块）、拆 模时间与方法、养护、堆放方式,中小跨径桥梁施工常见问题,预应力管道变位、漏浆、预应力钢束纽绞、锚 头

5、空间位置偏差、张拉控制差、锚头破裂、崩落 问题原因： 管道材料与制安、管道与锚头定位、锚下混 凝土浇筑梳编穿束、 张拉等,中小跨径桥梁施工常见问题,预应力管道变位、漏浆、预应力钢束纽绞、锚 头空间位置偏差、张拉控制差、锚头（板）破裂、 崩落,中小跨径桥梁施工常见问题,制作安装空间位置精度差 问题原因： 预制梁上预埋支座垫板空间位置的预控、上 下垫板的水平度,中小跨径桥梁施工常见问题,桥墩偏位、桥台因基础不均匀沉降而开裂 问题原因： 施工放样、施工方式（主要指先桥墩后 填筑）、基础处理,中小跨径桥梁施工常见问题,拱桥施工过程中的垮塌 问题原因： 拱架上施工过程、落架过程、砌筑浇筑质量,中小跨径桥

6、梁施工常见问题,梁桥施工过程中的垮塌、倾倒、变位 问题原因： 支架及其混凝土浇筑过程、拆架时机、主梁 上施工过程、支座安装,中国已成世界桥梁强国？NO,中国还称不上世界桥梁强国的原因是： 质量不能完全令人信服 桥梁质量评价体现在“安全、功能、美观、环保”等。 其中：安全性保证桥梁服役期没有风险； 功能性保证桥梁正常服役。,服役桥梁存在的主要问题,缺少标志、标牌，管理失控： 超载、火灾。 桥面防排水失效： 影响正常安全行车、导致结构安全隐患。 铺装、栏杆破损、残缺： 影响行车、行人安全、车辆冲击增加结构受力负担。,服役桥梁存在的主要问题,支座安全精度差，伸缩装置、支座破损、失效： 改变桥梁结构受

7、力模式，危及结构稳定及受力安全。 桥梁结构开裂、破损： 结构强度降低，危及结构承载能力安全。 桥梁强度、稳定和刚度不满足使用要求： 危及结构使用安全。,服役桥梁存在的主要问题,混凝土桥梁加速下挠： 桥梁破坏的前兆！必须及时评估判断！ 1977年建造的世界最大跨径混凝土梁桥（241米），1993年测得 的跨中下挠1.4米，1996年3月采用8根体外预应力加固，6个月后垮塌。 桥梁基础冲刷： 危及桥梁安全！,服役桥梁存在的主要问题,桥梁火灾,重庆某桥被严重烧伤,服役桥梁存在的主要问题,船只撞击垮塌,广东某桥,江苏某桥,服役桥梁存在的主要问题,超载导致垮塌,山西某桥在182吨重负下终于未能挺住,服役

8、桥梁存在的主要问题,桥梁洪灾,辽宁某桥被洪水冲垮,服役桥梁存在的主要问题,地震灾害,服役桥梁存在的主要问题,设计缺陷、施工质量差导致桥梁垮塌,服役桥梁存在的主要问题,设计缺陷、施工质量差导致桥梁垮塌,昆明新机场在建立交桥垮塌，7人死 亡，事故直接原因：支架架体构造有缺陷，支架安装违反规范，支架的钢管扣件有质量问题，浇筑方式违反规范规定。,宁波招宝山大桥施工中主梁断裂 重庆某桥墩柱施工中的倒塌 ,服役桥梁存在的主要问题,桥梁钢结构结构缺陷、锈蚀、疲劳等导致垮塌：,服役桥梁存在的主要问题,桥梁混凝土涂装保护不够： 主要针对腐蚀环境中的钢筋混凝土结构，以日本为例， 混凝土涂装的发展经历了较长过程：

9、60年代 混凝土结构大量使用，曾认为不需维护 70年代 混凝土裂纹，钢筋锈蚀 80年代 腐蚀严重，国土交通部制定混凝土修复标准 90年代 高速道路管理集团制定混凝土涂装及FRP补修基准 2000年 路桥集团制定了混凝土块剥落防止对策手册,导致桥梁质量、安全问题的主要原因,发展速度与基础研究、技术储备间存在矛盾 规范不够完善 设计、施工对工程的责任意识不够（上海外白渡桥等则不同） 监理作用发挥不够 施工质量欠佳 管理养护不到位,39,对策,充分认识桥梁设计在桥梁建设中的主导地位 大多数均与设计缺陷、设计不当有关。如何避免桥梁设计缺陷，提高其设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前的一个课题，设计者必

10、须充分认识桥梁设计在桥梁建设中的主导地位，将自己的工作视为保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久工作链条的一个关键节点上，不断提高质量意识与设计质量。 充分认识桥梁“最不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠性。,对策,继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术 桥梁设计中如果将创新技术理解为摈弃传统的东西是不正确的。中国桥梁具有优良的技术、工艺传统，具有1400余年历史的赵州桥充分显示了中国桥梁在世界上的崇高地位。然而，最具民族特色，最适合于中小跨径桥梁，承载潜力最大，管养投入最少的拱式桥梁（特别是石拱桥）在一般跨径桥梁建设中所占的比例越来越小，更多的是采用混凝土桥梁。最主要的理

11、由是拱桥施工工序复杂，质量控制困难。事实上，混凝土桥梁建设质量受到“人为因素”影响更多，其长期耐久性能并不比石拱桥强，而因为施工不变或质量控制困难而摒弃经过长期实践检验，长期使用安全、耐久性能更好的拱式桥梁有些难以理解。,对策,继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术 合理的桥梁结构体系和构造对保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久具有重要意义。安全耐久的桥梁结构体系和构造应在工程实践中逐渐定型，在实践中已发现问题较多的桥梁结构体系和构造应予以限制，易断裂、易损坏者则应尽量避免。以中小跨径桥梁为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先简支后桥面连续到目前广泛采用的先简支后结构连续梁桥和先简支后

12、墩梁固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。而美国的中小跨径桥梁主要采用墩梁一体化设计，既可增加行车舒适性，也增强了桥梁的抗震性能，同时减少支座养护费用。,对策,继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术 桥型选择不存在最合理，只有最适合。设计中需要根据实际情况选择桥型，避免毫无依据的桥梁型式“新、奇、怪”，避免盲目追求大跨径，注意在成熟桥型基础上，创新建造技术，提高工程质量及长期使用安全、耐久性能。,对策,不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性 随着交通发展对桥梁的要求不断变化，桥梁设计理念也需不断更新。过去的“适用、经济、安全、美观”设计原则已不能适应现代桥梁建设实际，人们更注重的的是“安全、

13、耐久、经济、美观、环保”。不考虑全寿命成本而单纯强调工程建设费用最低的理念必须更新，必须坚持全寿命成本最低的桥梁设计原则。,对策,不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性 桥梁设计本身就是一项创造性的工作。桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低要求，更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及桥梁长期使用安全、耐久性。设计中，需要重新认识桥梁“最不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩桥墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前往（广东九江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的，设计时必须留有足够余

14、地，以便应对难以预料的风险。,45,对策,必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。,坚持精细化设计，提高桥梁设计质量,46,对策,加强“设计规范”建设，严格规范桥梁设计行为 严肃性和权威性要求决定了“规范”总是滞后于生产实际，如果规范更新周期太长，则滞后问题将更加严重，容易导致工程实践经验无法及时反映到新的设计中去，同样的问题重复出现。 桥梁设计理论一般源于简单构件的理论与实验分析，用于复杂结构复杂的桥梁时，应在实践中不断深化认识和改进。,对策,坚持精细化设计，提高桥梁设计质量 桥梁设计

15、是一项十分细致的技术工作。一般桥梁设计中仅注重桥梁构件强度、桥梁整体刚度等是远远不够的，必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。美国明尼阿波利斯大桥垮塌原因被认为是桥梁结构自身属于易断裂的结构（Fracture -critical），或无富余传力途径结构（Non-load-path-redundant），因节点板断裂而发生垮塌。这说明桥梁设计时不仅注意满足规范要求，还应充分考虑桥梁整体及每一构件在设计服役期内的可靠性和耐久性。近年来常见的高架桥、匝道桥整体垮塌也是桥梁精细化设计不足的表现

16、。高架桥、匝道桥整体垮塌的原因之一就是桥梁设计时仅注重强度、刚度，忽略了桥梁整体稳定性的验算，导致支承设计不当或错误。,对策,加强“设计规范”建设，严格规范桥梁设计行为 严肃性和权威性要求决定了“规范”总是滞后于生产实际，如果规范更新周期太长，则滞后问题将更加严重，容易导致工程实践经验无法及时反映到新的设计中去，同样的问题重复出现。所以，加强设计规范建设、管理，及时更新规范，用成功的桥梁结构形式、可靠的设计理论、合理的结构构造来规范桥梁设计，对保证设计可靠性非常重要。 桥梁设计理论一般源于简单构件的理论与实验分析，用于复杂结构复杂的桥梁时，应在实践中不断深化认识和改进。无论桥梁结构体系、结构构

17、造、施工方法等怎样不同，在全国范围内的设计均遵循一本“规范”的局面应逐渐改变，应积极推动不同地区在国家规范总体要求的前提下，根据具体情况制定地方性设计规范。,对策,强调桥梁设计、施工质量的可控性和可靠性 设计的可靠性对从策略上保证桥梁在设计服役期内安全运营至关重要。设计的可靠性除与“规范”的正确性有关外，更重要的是要求相关责任人随时注意新技术的发展，确保在桥梁设计、施工、养护过程中的相关人员的责任要求。加拿大地拿康可德桥和美国明尼阿波利斯大桥两例事故中，都因最初的设计失误和后期施工与养护中未能发现问题所致，所以，提高工程技术人员的知识水平和责任感是避免桥梁垮塌的重要一环。,对策,强调桥梁设计、

18、施工质量的可控性和可靠性 施工的可靠性强调严格按照设计要求组织施工，按设计与规范要求控制质量，否则，难以实现设计意图，使桥梁成桥状态偏离设计要求，否则，将为桥梁在服役中垮塌埋下祸根。以超静定桥梁结构为例，如果合龙条件（顺序、温度）与设计严重不符，必要在“成桥”中产生设计未计入的内力，致使桥梁承载能力相对不足，使桥梁垮塌成为可能。,对策,强调桥梁设计、施工质量的可控性和可靠性 桥梁质量的可控性表现在设计中对施工质量的考虑、施工方法与工艺选择中对质量地考虑以及管养策略中对保证桥梁健康状态维持可能性的考虑。以钢筋混凝土桥墩设计为例，个别设计因片面考虑钢筋的作用，致使钢筋过分密集，导致混凝土难以浇筑密

19、实，给结构安全留下隐患，严重者可能引起桥梁垮塌。所以，必须强调设计对施工质量可控性的考虑。,52,对策,做好施工设计； 对施工过程实施可靠管理； 坚持人财物的合理投入； 正确采用“四新”； 保证合理的施工周期； 加大监管力度,坚持精细化施工，保证桥梁施工质量,精细化施工是工程质量的根本保障,细节决定成败 提高施工质量必须坚持质量标准，严格过程控制，即做到施工管理过程化、过程程序化、程序精细化 施工精细化管理作为一种先进的管理理念，是社会分工精细化及现代化施工管理的必然要求,对策,对策,精细化管理： 按照系统论的观点，对涉及工程的各种因素实施全过程、无缝隙管理，形成一环扣一环的管理链，严格遵守技

20、术规范和操作规程，优化各工序施工工艺，避免各细节质量缺陷，实现整体工程的高质量。,对策,管理精细化 施工精细化 产品精细化 精细化管理实现工程质量、安全、工期等 管理目标的必由之路。,对策,人员精细化管理全员岗前培训、施工期间定期质量、安全学习、 教育与培训，精细化档案。 工程质量最终取决于现场施工人员，要以人的素质保证工程的品质，要让每位施工者认识到自己所干的工作好坏对工程全局质量的至关重要性，要实现每位施工者自觉地严格按照操作规程去做好每一件细小之事。,施工要素精细化管理,对策,施工机械设备精细化管理 建立机械设备管理台帐，制定和落实机械设备使用、维修制度以及规范操作手册，充分发挥机械设备

21、的性能。,对策,施工原材料精细化管理 严格执行设计和技术标准、技术规范等有关材料的规定。强化原材料的采购、运输、储存、使用各个环节的管理，确保进场和使用的原材料质量符合要求。,对策,施工技术、工艺精细化管理 制定切实可行的实施性技术方案及详细的施工工艺要求 。严格执行技术交底制度，要让每位施工者明白具体质量标准、工作标准、安全标准、施工操作要求。,对策,预应力是大跨径混凝土桥梁存在的前提 预应力索线是大跨径混凝土桥梁的生命线 预应力索股相互平行、受力顺畅、准确、均匀对保 证结构受力符合设计要求及安全、耐久至关重要 预应力张拉控制不力造成的桥梁质量隐患越来越多 预应力精细化施工是根本,预应力精细

22、化施工,对策,预应力孔道的精细化制备 预应力原材料选定与钢束精细化制备 预应力钢束精细化梳编与安装（穿束） 预应力束精细化张拉与锚固 预应力孔道压浆 预应力张拉施工质量检测验收规程是预应力精细化施工的根本保证,张拉精细化是预应力精细化施工的重点,对策,制定完善的实施性施工组织设计 建立健全质量、安全自检体系、保证体系 落实质量责任制，推行全面质量管理，将质量目标分解、 落实到人，并进行质量责任登记 将质量目标分解到工序，制定工序质量控制指标，以规范 的施工操作保证工序质量控制指标，以工序质量保证分项工 程质量，进而保证工程整体质量。,施工组织精细化管理,对策,桥梁设计中必须考虑检修需要 加拿大

23、地拿康可德桥由于挂梁的支座与悬臂连接部位无法检查，结构早期破坏未及时发现，导致桥梁在服役中突然垮塌。我国既有的大量斜拉桥斜拉索、中、下承式拱桥的系杆、吊索缺少检修条件设计，存在突然断裂的风险。所以，桥梁结构体系与构造设计时应充分考虑桥梁检修需要，即使是一般跨径桥梁，桥梁支座等检修条件是不可缺少的。,对策,及时改变桥梁重建轻养状况 桥梁工程的发展与其他事物发展一样，也必然经历从无到有，从低标准到高标准，从仅要求能通行到要求安全舒适通行、长期耐久通行的过程。过去，由于交通建设欠账太多，桥梁工程建设任务十分繁重，全社会自然将主要精力放在了建设上，加之对桥梁维护的重要性认识不足，客观上形成了重视建设（

24、设计、施工），轻视桥梁养护、加固。桥梁建设的重要性不容置疑，而事实上，桥梁建设是一个短暂时段，短则几个月，长不过35年，建设的优劣对桥梁后期运营状况的好坏以及寿命产生难以补救的先天性影响。服役期短则50年，长达100150年，在如此长时段内的桥梁有效养护、加固及运行管理对桥梁的运营状况以及寿命发挥着关键作用，一方面，可以通过已有运行状况以及存在的问题分析，对桥梁先天缺陷做尽可能的补救，另一方面，可以实现对桥梁健康进行持续呵护，减少病害的发生发展，避免桥梁突然垮塌，是桥梁使用寿命最大化。总之，要实现桥梁“健康”服役，避免桥梁垮塌等事故发生，必须从桥梁建设（设计、施工）这一源头抓起，并强化桥梁服役

25、期养护、加固及运行管理，桥梁工程发展急需改变重建轻养的不利局面，做到建养并重。,对策,及时改变桥梁重建轻养状况 因为设计、施工、养护质量的不到位，致使桥梁寿命降低，提前重建，例如仅30年就重建，就相当于损失了70%的经济效益。 如此大的损失，社会是难以负担的，这实际上是把维修，重建，甚至危害遗留给我们的下一代。极不公平！ 应当引起大家的重视。,对策,加强桥梁养护与加固，防止服役桥梁突然垮塌 桥梁从竣工投入使用开始，其使用价值（安全性）就开始下降，当使用价值（安全性）下降到一定程度（安全限值）后，桥梁则难以满足正常使用要求，严重者可能发生垮塌，必须通过实时的桥梁养护、加固，恢复或提高桥梁承载能力和使用安全性，否则，将因桥梁的过早“死亡”对社会造成极大的资源浪费，应当引起高度重视。加强桥梁养护、加固是防止桥梁服役期突然垮塌的关键。同时，桥梁养护、加固的持续性、有效性以及桥梁状态的“在控”性，对不断维持桥梁使用价值，避免桥梁“病情恶化”乃至出现突然垮塌等事故，保证桥梁正常、安全服役十分重要。,