1、,桥梁 施工质量与安全,2015.09,上海市城乡建设和交通委员会,钱寅泉,近年来,桥梁倒塌越来越频,危害越来越大,伤亡越来越多,引起社会各界关注.,原因,7.11 328省道通榆河桥坍塌,60米预应力系杆拱结构,.,武夷山公馆大桥垮塌,7月14日，桥梁吊杆老化。吊杆密封、防腐工艺差,货车严重超载，二是引桥上铰缝没有及时修复，“桥梁的养护工作没有到位，其业主单位杭州恒基钱江三桥有限公司,原因,货车超载，引桥上铰缝没有及时修复， 2011年7月15日,钱江三桥倒塌,北京怀柔白河桥倒塌,4孔净跨50米的钢筋混凝土钢架拱， 7月19日。超载货车压塌大桥前，村民表示发现桥面有裂缝,一、 桥梁横向稳定与
2、倾覆,抗倾覆力矩与主梁抗扭刚度、主梁曲率、支座形式等因素有关,“ 有支座脱空”是“倾覆”的必要不充分条件； “仅有两支座不脱空”是“倾覆”的充要条件。,倾覆稳定系数,“ 有支座脱空”是“倾覆”的必要不充分条件,“ 有支座脱空”是“倾覆”的必要不充分条件,“仅有两支座不脱空”是“倾覆”的充要条件,跨径布置： 36m+50m+36m 桥面宽度： 9m 支座梁高： 3.80m 跨中梁高： 2.22m 计算工况：自重+460t偏载,设计支座布置和有效支座布置,混凝土板厚：250mm 钢底板厚 ：20mm 钢腹板厚 ：16mm,两侧支座处倒T盖梁没有断裂,虽然桥墩较矮，但是也被侧向推斜,月日，包头市三辆
3、吨运送钢板车偏载行驶，桥梁倾覆,二、索的状况对桥梁安全影响,1.小南门桥桥面塌落 宜宾小南门桥跨越金沙江，主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，主跨径240米，净矢高48米，矢跨比1/5，桥面宽19.5米，1990年竣工。 中部180米范围桥面系用两侧钢铰线柔性吊杆悬挂于拱部。全桥采用劲性钢骨架施工法,分七段悬臂架设，缆索吊装。,塌桥经过,2001年11月7日凌晨4时30分吊杆断裂，桥面局部塌落。,塌桥原因,1、短吊杆相对刚度大，受力相对大,伸缩缝离短吊杆近，冲击大。 2、吊杆钢铰线外包水泥浆加套筒，套筒锈蚀，水泥浆开裂，渗水钢铰线锈蚀，有效截面减小，重载诱因下，断裂。,3、吊杆断，横梁下落， 相邻跨
4、简支板下落。 4、桥面成为 飘浮体系 而晃动，另一端晃 动后断索。,教训与防范 a、中承式肋拱，吊杆吊横梁，先天不足。 b、现有中承式肋拱应加强检测。,11年4月12日，新疆孔雀河大桥垮塌，造成南北疆最繁忙的公路运输阻断,武夷山公馆大桥垮塌,7月14日，桥梁吊杆老化。吊杆密封、防腐工艺差,c、索结构加强养护和检测，水泥浆防腐的钢索，应换索。,新五斜拉桥塌桥,中国第二座斜拉试验桥，中孔54米，主梁由三跨连续的钢筋混凝土组合边箱梁和肋板式桥面组成。索塔有三对拉索，由沥青玛碲脂和水泥砂浆进行拉索防腐，1975年建成后增加二对拉索进行加固。,2000年10月13日早晨4点10分重车过桥塌落,d、安装换
5、索过程要保护好索外套,e、吊杆及上下锚头加强检查,上锚头,寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚处有5cm厚积水,套箍处 渗油,吊杆内油脂,吊杆钢丝锈蚀,吊杆钢管内部黄油钢丝锈蚀物混合成咖啡渣状并含水份,吊杆主要病害原因分析 水的存在影响吊杆的耐久性，水可能由3个渠道进入吊杆内部： a、拱肋封锚混凝土开裂、破损后，雨水沿混凝土裂缝下渗，再从吊杆张拉端锚固装置进入吊杆内部； b、 吊杆表层塑料破裂后，雨水沿裂缝位置处进入吊杆内部； c、雨水沿锚固端护筒和吊杆结合处的缝隙渗入，再进入吊杆内部,吊杆与桥面衔接处开裂,下锚头检查,下锚盖内水油混合物,下锚头现状,三、预应力灌浆和张拉对桥梁的影响,1、灌浆密实应引
6、起足够的重视,真空灌浆 真空负压有利于灌浆密实；砂浆稠度增加 有利于减少泌水 真空灌浆原理: 在普通压浆基础上，采用真空泵排除孔内多余空气，使孔内形成0.05MPa的负压，然后再压浆，操作时，抽真空与压浆是一个连续过程，从而使孔道压浆达到饱满而密实的效果。,72,工程实践证明： 真空压浆明显优于普通压浆，但真空压浆存在以下缺陷： 孔道两端高差较大时，孔道最高点顶部仍会出现空洞； 孔道有倾角时，在倾角处浆液会产生先流现象； 真空负压不易实现。,大循环智能压浆工艺,管道内浆液从出浆口导流至储浆桶，再从进浆口泵入管道，形成大循环回路，浆液在管道内持续循环，通过调整压力和流量，将管道内空气通过出浆口和
7、钢绞线丝间空隙完全排出，还可带出孔道内残留杂质。,气泡排出,对于跨径50m内，单孔长度小于55m的预应力管道均可双孔同时压浆，从位置较低的一孔压入，从位置较高的一孔压出回流至储浆桶，节约劳动力，提高工效100%。,循环回路,出浆口,进浆口,2、预加应力不足引起裂缝 预加应力不足，会导致预应力混凝土结构出现裂缝。扁锚横向预加力不足，桥面板易产生纵向裂缝。,中山西路三号桥由于预加应力不足，引起箱梁底板下缘裂缝,3、锚下混凝土压碎,锚垫板后砼不密实或有空洞，锚垫板下陷，破裂,4、预加应力不足，引起梁体下挠,病害案例,美国加州Parrots Ferry Bridge（主跨195m）跨中明显下挠。,此处
8、明显下挠,5.预应力混凝土梁的斜裂缝 斜裂缝长度及数量发展较快，一旦出现，应加强观测； 斜裂缝限在受拉区，已趋稳定，尚可容忍； 斜裂缝发展至受压区，或裂缝范围向跨中区域发展，则严重，需加固。,病害案例,对长沙月亮岛大桥（主跨7 96.0m预应力混凝土箱梁）进行检测：每跨箱梁内腹板存在裂缝，共发现裂缝194条，裂缝宽度在0.1mm0.5mm，裂缝长度在0.3m3.0m ,与桥梁行车方向夹角为3060。,6. 辽宁盘锦田庄台大桥发生垮塌事故,2004年6月10日6时50分，辽宁省盘锦市境内田庄台大桥突然发生垮塌。该桥位于盘锦与营口交界处，连接辽河两岸，桥长500余米。,7.钢筋混凝土连续梁负弯矩区
9、域裂缝 负弯矩区域裂缝危害大于跨中正弯矩区域裂缝。 负弯矩区域铺装层钢筋网应加强。 普通钢筋混凝土结构在自重荷载作用下裂缝不允许有，在设计荷载作用下裂缝宽度控制在0.2mm之内。,特别提醒： 当裂缝宽度达到0.05mm，就有可能渗水，负弯矩区裂缝宽度不能用设计规范的0.2mm，或养护规范的0.25mm判断。 对北方地区，桥面经常撒“除冰盐”的桥梁更应谨慎。 对于产生负弯矩的桥面系，防水和封闭裂缝的措施重要。,一 T梁渗水现象综述,11 标,8.横桥向跨度大，端横梁和中横梁加强。端横梁高3.9m过渡至2.3m。,破坏区,梁体底层钢筋网片及保护层以外混凝土脱落。破坏范围为变截面处东西侧各2.8m。
10、,拉筋设置,拉筋,底板上下混凝土崩开成两层,预应力管道施工误差分析,当按照规范的间距0.5m布置钩筋，波纹管在浇筑时产生偏差很小，不易发生崩裂破破坏；,当钩筋间距超过1.5m时，产生的波纹管偏差较大，可能会发生局部崩裂破坏。,B1b、B2b、B3b、B4b的最大管道偏差分别是7.1、6.9、6.3、6.7。这些实测管道偏差数据很好的佐证了管道偏差超过5cm时，横向和竖向拉应力超过混凝土抗拉强度标准值的。,经验教训：,1.施工单位应按照设计图纸和交底要求，设置预应力孔道定位筋、上下层钢筋网的拉结筋和混凝土保护层垫块。预应力孔道定位筋应和钢筋骨架可靠连接，预应力孔道定位偏差应在规范限值之内。 2.
11、施工单位应在专项施工方案中明确混凝土浇筑顺序，底板混凝土浇筑不得从腹板下料。预应力张拉时应实施混凝土强度和龄期双控，张拉应力和延伸量双控。真空辅助灌浆应严格控制真空度，灌浆料应严格控制水灰比。,3.预应力孔道应选择材料、厚度、内径、环刚度达标，咬合严密牢靠，与混凝土结合良好的波纹管。 4.设计单位应对顶底板，尤其是预应力束弯曲区域，根据钢束布置、束力大小、布束类型进行由于预应力引起的局部受力分析，并有针对性地提出和加强上下二层钢筋网之间的构造连接，必要时应设置防崩钢筋，构造钢筋应出图明示 。 5.各监理单位应对施工单位编制的钢筋和预应力工程专项施工方案进行审查。建立专项验收制度，对施工现场波纹
12、管材质、预应力孔道定位、上下层钢筋拉结连接进行检查和验收。对箱梁钢筋骨架及布束应实施分层、分段验收。,质量缺陷和事故处置程序:,1.施工单位应按规定程序及时上报，不得自行修补。 2.施工单位应会同原设计单位提出处置方案。 3.由建设单位组织专家技术论证后予以实施。,9.预应力张拉的质量控制,预应力钢材用应力控制方法张拉时（偏差5%），应以伸长值进行校核，严格控制延伸量。 铁路、公路部标： 6% 国标（新）：6% 美、日： 5%,原因：张拉机具用油压表读数，很粗略；油泵工作时，油压表指针抖动，难以读准；操作难以监测，不易规范。 伸长值校核，综合反映了张拉力是否足够，孔道摩阻情况，预应力筋是否正常
13、。,113,智能张拉仪,张拉系统控制平台,智能千斤顶, 预应力智能张拉系统主要功能, 能精确控制有效预应力力值大小。 准确、实时测量预应力钢筋伸长量。 实现张拉过程智能控制，不受人为、环境因素影响；保证张拉同步、停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合规范要求。 对称同步张拉 智能控制张拉过程，减少预应力损失 实现远程监控,115,传统张拉与智能张拉比对试验,压力传感器,传感器显示,游标卡尺测量伸长量,电脑显示,10. 多跨预应力混凝土连续梁长曲索预加应力要引起重视 设计要考虑预加应力的充分性，必要时预留备用索。 施工要使波纹管正确就位，防止穿索时钢绞线缠绕，采用塑料波纹管能减小摩阻。
14、 对重要结构的长曲索，应实测孔道摩阻，并由设计签字认可。,11.锚具,12.扁锚,扁锚波纹管尺寸高度不宜太小，否则不利于饱满灌浆 1、管道内径应比预应力钢筋外径至少大10mm 2、管道内横截面积至少应是预应力筋净截面积的2至2.5倍。,扁锚用作横向预应力束是适宜的，每管3束为好，4束尚可，5束不妥 1、束多，穿束时钢铰线易缠在一起，锚圈口预应力损失大，静载锚固效率难以保证，且扁锚不做静载效率试验。 2、规范中的应力损失是对群锚圆形管道测定得到的，扁锚扁管道无试验数据。 横向预应力一端用固定锚（P锚），另一端张拉端，则固定端应力损失更大。,扁锚不宜用作纵向受力主束，尤其不能扁锚竖放用作弯起束 钢
15、束互相嵌挤，摩阻损失大，加之逐根张拉，各束受力很不均匀，延伸率难以控制，多座桥已失效，应禁用。,钢筋加工车间,13.钢筋加工集中,钢筋数控弯曲机,钻孔灌注桩钢筋笼自动滚焊机,立柱钢筋笼模块,结点连接方式,四、桥梁横向连接状况对桥梁运营安全影响,连接削弱纵向裂缝单梁受力结构破坏,1.铰接板桥 空心板梁铰缝砼收缩产生缝隙，桥面铺装钢筋配筋率低时，易造成桥面沿梁长顺桥向裂缝，降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，降低桥梁承载能力。,浅铰空心板梁铰缝构造较小，施工不注意混凝土强度，活载作用下极易剪裂，而造成桥面产生纵向裂缝。,桥面出现纵向裂缝，空心板梁间勾缝有渗水痕迹,顺桥向裂缝及下陷,货车严重超载，
16、二是引桥上铰缝没有及时修复，“桥梁的养护工作没有到位，其业主单位杭州恒基钱江三桥有限公司,原因,货车超载，引桥上铰缝没有及时修复， 2011年7月15日,钱江三桥倒塌,铰缝筋凿出、侧面凿毛,铰缝钢筋未全部凿出,2、刚接梁桥 桥梁上部结构横向联结薄弱，整体性差，易造成桥面纵向裂缝。装配式T 梁，横隔板拼缝处下缘焊接钢板脱焊，导致横向整体性差而使桥面产生纵向裂缝。,T梁横隔板焊接钢板脱焊及桥面纵裂,T梁结构的主要病害,T梁湿接缝钢筋联结差，浇注混凝土后，在车辆荷载作用下混凝土开裂而导致桥面纵向裂缝。,简支变连续小箱梁结构,负弯矩波纹管定位差,负弯矩波纹管预留长度不足,混凝土开裂,张拉槽,五、钢结构
17、涂装和连接对桥梁运营安全影响,1.涂装对耐久性的影响,钢结构表面油漆剥落,钢结构表面出现锈斑,涂层未处理，底板除锈不够,钢板焊缝未处理,2、连接对结构安全的影响,焊接坡口不规范,焊缝间隙过大,桥面梁格系连接板及高强螺栓疲劳断裂（6年）,日本钢梁桥连接,韩国首尔汉江圣水大桥 Seongsu Bridge,韩国首尔汉江圣水大桥 Seongsu Bridge,韩国首尔汉江圣水大桥,1994年10月21日的早上，圣水大桥中间一段怀疑因金属疲劳而突然倒塌，六辆汽车包括一辆载满学生及上班族的巴士和一辆载满准备参加庆祝会的警员的面包车跌进汉江。此事件导致32人死亡，17人受重伤,8月1日美国明尼苏达州桥梁倒
18、塌（人死亡） 三跨钢桁架桥,六、基础病害对桥梁运营安全影响,1、苍岩大桥,独柱钻孔桩嵌入微风化岩层2m,桥墩桩柱偏心,桩底钢筋外露,钢筋外露，桩底混凝土不密实,2、深汕高速16m板梁桥倒塌,2006年4月16日载重30吨货车通过，桥台沉陷，桥梁倒塌,七.支架倒塌和预压,07年06月13日，黄埔大桥预压，支架坍塌，4人被压。 沙包压重预计万多个，放了2万多个，发生坍塌。,2004年12月13日,广清高速公路高架桥支架发生坍塌。1人死亡，1人失踪，近30人从桥上坠下。,地基不稳造成，而不是支架不稳和水泥在浇灌时过重,事故原因： 基础施工不符合规范，钢管壁厚不够，预压范围不充分，每跨均有部分区域未压
19、到；支架搭设过程中及完工后的验收工作草率，且无文字纪录。,2002年2月8日，自贡市某大桥施工发生坍塌，3人死亡，7人轻伤。,滇池草海隧道50米顶板坍塌,3m1.8m19m,106m3,立柱中心跨度为16米,排架高15.57米，满堂钢管扣件排架,未考虑排水措施，路基在雨水浸泡。承台边1.2米在回填土上浇筑混凝土。未垫槽钢，排架立在地面,9月26日越南在建大桥坍塌(至少60人死亡）,钢管满堂支架预压技术规程 JGJ/T194-2009,边跨支架图,揽风绳,揽风绳,0、1、1#支架图,揽风绳,揽风绳,边跨支架图,边跨支架图,翼缘板处,腹板处,空腹段,腹板处,翼缘板处,钢管满堂支架预压技术规程,采用
20、荷载预压来消除基础及支架的非弹性变形，为预拱度的确定提供依据，同时检验地基和支架的稳定性。 由于施工单位在荷载预压过程中缺乏技术标准，操作中存在较大随意性，易产生安全隐患。 钢管满堂支架预压技术规程适用于建筑与市政工程中搭设钢管满堂支架现浇混凝土工程施工的支架基础与支架的预压。,现浇混凝土工程施工的钢管满堂支架预压应包括支架基础预压与支架预压 根据工程结构形式、荷载大小、支架基础类型、施工工艺等条件进行预压施工组织设计。,支架基础预压目的是为了检验支架基础的处理程度，确保支架预压时支架基础不失稳，防止支架基础沉降导致现浇混凝土结构开裂； 支架预压的目的是为了检验支架的安全性和收集施工沉降数据.
21、,支架预压沉降变形包括基础沉降与支架沉降。支架沉降一般在混凝土初凝前已基本完成，而基础沉降具有持续性，是混凝土结构施工质量的重要影响因素。 支架预压属于高空作业，施工中具有较高安全风险，且需消耗大量的人力、物力。为达到安全、经济的目的，规程提出现浇混凝土工程施工的钢管满堂支架的预压应分基础预压与支架预压两部份。,基础预压,支架基础预压前，应查明施工区域内不良地质的分布情况。 支架基础应按不同类型分类,选择代表性区域进行预压。支架基础应设置排水、隔水措施，不得被混凝土结构养护用水和雨水浸泡。 预压前，应布置支架基础的沉降监测点；支架基础预压过程中，应对支架基础沉降进行监测,对支架基础代表性区域的
22、预压监测过程中，当最初72h各监测点的沉降量平均值小于5mm时，应判定同类支架基础的其余部分预压合格。 预压监测过程中，当满足下列条件之一时，应判定支架基础预压合格： 1 各监测点连续24h的沉降量平均值小于1mm； 2 各监测点连续72h的沉降量平均值小于5mm。,支架基础预压荷载不应小于支架基础承受的混凝土结构恒载与钢管支架、模板重量之和的1.2倍。 支架基础预压范围不应小于所施工的混凝土结构工程实际投影面宽度加上两侧外各扩大1m的宽度,支架预压应在基础预压合格后进行。 不同类型的支架应根据支架高度、基础情况等选择具有代表性区域进行预压。支架预压加载范围不应小于现浇混凝土结构物的实际投影面
23、。支架预压荷载不应小于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量之和1.1倍。 支架预压前，应布置支架的沉降监测点；支架预压过程中，应对支架的沉降进行监测.在全部加载完成后,当满足下列条件之一时，应判定支架预压合格：,各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm； 各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。,八.桥梁倒塌应急处理原则:尽力救援,8月13日湖南凤凰沱江桥梁倒塌 总长米，宽米，高米，x米连拱，死，伤,桥梁倒塌应急处理原则:严肃查处,重庆綦江县虹桥于1994年11月5日动工修建，1996年2月16日完工投入使用，建筑时间1年零102天，1999年1月4日垮塌，使用时间两年零322天。造成40人死亡，14人受伤。,桥梁倒塌应急处理原则:举一反三,交通部 建设部 国家安全监督总局 在建桥梁 在役桥梁 自查 督查 互查 抽查 全面大检查,在建桥梁越来越多，在役桥梁服役年限越来越长，通行车辆荷载越来越忙，单车轴重越来越重，桥梁运行结构安全不容乐观,对桥梁状况的茫然和结构安全的恐惧是当前桥梁结构安全运行存在的主要问题。,谢 谢！,
