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1、应用工业化桥梁建造技术 打造桥梁品质工程 2016.01 武汉,第一部分 工业化桥梁建造概述 第二部分 工业化桥梁相关技术应用 第三部分 相关展望,交流提纲,1、 引言 实现“十三五”时期发展目标，破解发展难题，厚植发展优势，必须牢固树立并切实贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。这是关系我国发展全局的一场深刻变革。今后交通工程、桥梁工程的发展离不开“落实五个发展理念，打造品质工程”的新理念、新要求。我公司近些年来大力开展桥梁工业化的创新与实践工作，也正是将时代的新要求和新理念落到实处的体现。,桥梁工业化对打造品质工程的促进作用： 有利于提高质量 设计、生产、安装标准化，可维修更换性强，
2、便于质量控制和管理。 有利于节约工期 生产工厂化和安装机械化，能提高劳动生产率，减短工期。 有利于施工管理 工厂化程度高，现场工序少。 有利于降低造价 工厂化和机械化可大大降低劳动强度，减少人工消耗，降低生产成本。 有利于环境保护 工地现场粉尘量少，噪音污染小，环境破环小，资源利用率高。,我公司桥梁工业化技术成果,济祁高速淮南至合肥段淮河特大桥引桥全长11.245km，上部结构采用35m跨径钢板组合梁桥，下部结构采用高强管型预制墩，基础采用PHC管桩基础，工厂化率达到80%以上。,2、 桥梁工业化定义 桥梁工业化： 通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式，来代替传统桥梁建设中
3、分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。 桥梁工业化的主要特征：,桥梁设计标准化 构件生产工厂化 施工安装机械化 组织管理科学化,3、 桥梁工业化发展历程,近年来，随着人工成本的急剧上升，国人环境意识的提高，桥梁工业化已成为时代发展的趋势，交通运输部十三五规划（初稿）中也明确提出加快桥梁工业化的发展。,整体吊装,预制墩柱安装,节段拼装,3、 桥梁工业化发展历程, 钢板组合梁桥 超薄节段预制拼装箱梁 高强混凝土预制墩技术 预制PHC管桩,我公司在桥梁工业化建设中，经过不断的探索，取得了较多成果，编制了多套标准化和工业化建设标准图集，申请了多项专利技术，并在大量工程中得到运用，相关技术已走在国内
4、前列。, 我公司桥梁工业化技术成果,第一部分 工业化桥梁建造概述 第二部分 工业化桥梁相关技术应用 第三部分 相关展望,交流提纲,一、钢板组合梁桥 二、高强混凝土预制墩技术 三、装配式混凝土通道技术 四、超薄型节段预制梁 五、其它应用技术,第二部分 工业化桥梁相关技术应用,在欧洲、日本等国的桥梁建设中，组合结构桥梁占有重要地位。以法国的桥梁市场为例，组合结构桥梁最有竞争力的跨径范围甚至可达30110m，其中公路桥中，85%是组合结构桥梁。英国大多数20160m及以上跨径的公路桥，组合结构桥梁竞争力很强，德国及美国的组合结构桥梁应用更广。,一、钢板组合梁桥,1 技术背景,钢板组合梁结构是组合梁结
5、构体系中材料指标最低、使用最广泛的结构。 目前，国外中等和小跨径桥梁首选结构是钢板组合梁。 在我国该类结构数量只有零星使用。而法国使用比例达到85%，美国为60%，日本韩国均为50%以上；该结构是环保、节能、经济、美观的结构，发展该类结构桥梁是趋势所在。,韩国某钢板梁桥,法国某钢板梁桥,一、钢板组合梁桥,1 技术背景,1：35米跨径引桥 2：80m跨堤桥 3：40米跨径引桥 4：主桥(200m) 5：40米跨径引桥 6：60m跨堤桥 7：35米跨径引桥,2 应用实例,1）安徽省济祁高速淮河特大桥,一、钢板组合梁桥,济祁高速淮河特大桥采用35m、40m钢板组合梁，全长约 11.5公里。目前济祁高
6、速淮河特大桥引桥钢板组合梁结构目前已钢主梁已经完成架设。桥面板正在安装中。,2 应用实例,一、钢板组合梁桥,1公路等级：双向六车道高速公路 2行车速度：100km/h 3. 桥梁设计基准期：100年 4荷载等级：公路-级 5引桥跨径：24m、35m不等 6. 标准横断面：单幅桥面宽16.65m，全宽33.5m,2）裕溪河大桥,2 应用实例,一、钢板组合梁桥,40m跨钢梁高2.1m，总高2.45m，桥面宽26.0m。 横桥向布置五片主梁，中心间距5.0m，悬臂3.0m。 主梁间采用0.5m高小横梁，纵桥向按5m间距设置。 主梁上翼缘与桥面板采用圆柱头焊钉连接。 支点处端横梁与主梁等高。,3）武汉
7、市高架桥,2 应用实例,一、钢板组合梁桥,简洁、美观(方案效果图),3）武汉市高架桥,2 应用实例,一、钢板组合梁桥,早期的组合钢板梁桥受结构计算理论、施工工艺以及设计理念的限制，用钢量指标高、结构繁琐、不够经济。从1980年前后开始集中力量进行组合结构桥梁的开发研究，在组合钢板梁桥方面，对传统的结构体系进行了大幅度简化，并以双主梁或少主梁为主。 采用双主梁方案可以充分发挥材料性能，为降低造价提供了基础。,一、钢板组合梁桥,3 技术方案,尽量减小支点处负弯矩。纵向不设预应力，减少主梁根数； 改善受拉区混凝土板的受力、方便施工 对承重体系进行改进，少设横撑、腹板加劲肋； 降低材料指标，降低造价
8、采用预制混凝土桥面板，实现构件工厂化。 提高施工速度与质量,一、钢板组合梁桥,3 技术方案,普遍采用先钢梁再桥面板的施工方法，尽可能降低支点混凝土承受的负弯矩。 技术动态：设计和施工密切配合、相互依存 设计与施工的相互依存，不要从单一角度考虑问题，而是从设计与施工的各个环节全面考虑，其结果是材料更加节省、施工更加便捷。,一、钢板组合梁桥,1） 施工方法,3 技术方案钢板组合梁施工, 由于钢梁具有足够的梁高，顶推施工时可以不设导梁，仅在钢梁上安装吊索塔架。,一、钢板组合梁桥,2）钢梁制造与安装,3 技术方案钢板组合梁施工, 跨径较小的钢梁自重小，整体吊装施工快捷安全。,一、钢板组合梁桥,2）钢梁
9、制造与安装,3 技术方案钢板组合梁施工, 预制混凝土桥面板的方法，在可施工性、加快工期以及减少桥面板由于混凝土干燥收缩、水化热引起的拉应力等方面均有一定的优势。 为了实现快速安装，设计制造 一些由自行式作业吊车和滑动运 输车组成的专用设备，确保预制 板快速安装。,一、钢板组合梁桥,3）桥面板施工,预制板快速安装吊车,3 技术方案钢板组合梁施工,采用钢板组合桥梁与常规设计方案主要对比因素： 经济指标 受力和使用性能 施工简便性和成本 景观性,3 技术方案方案比选,一、钢板组合梁桥,钢板组合梁结构用钢量指标明显优于钢箱组合梁，具备结构的经济性； 我国目前较多采用的是钢箱组合梁结构，其材料指标明显高
10、于国外水平； 我公司采用的钢板组合梁结构材料指标与国外相当。,3 技术方案经济性比选,一、钢板组合梁桥,根据济祁高速合肥段工程量清单价格，35m钢板组合梁与30m小箱梁造价对比表如下：,随着跨径的变化，预应力混凝土梁桥与钢板组合梁桥造价变化如下图所示：,3 技术方案经济性比选,一、钢板组合梁桥,（注：本图钢板组合梁基于钢材原材料3500 元/t）,小箱梁：考虑普通钢筋的作用，极限承载力富裕不到10%。按荷载短期效应组合计算的长期挠度：边跨跨中3.2cm，中跨跨中2.9cm，为跨径的1/1000。 钢板梁：下翼缘最大拉应力为172MPa，上翼缘最大压应力为164MPa。活载挠度为1.4cm，为跨
11、径的1/2500。刚度和强度均优于小箱梁。 组合结构桥梁由钢结构抗拉、混凝土抗压，充分发挥两种材料的使用性能，可使结构设计、施工、维修更趋合理并具全寿命经济性。混凝土结构作为桥面板可以克服钢构件的疲劳和防腐问题。钢构件作为主受力构件可以有效提高桥梁的使用寿命。,3 技术方案受力性能比选,一、钢板组合梁桥,组合梁重量轻，采用整跨吊装，速度快。钢梁为工厂标准化生产，质量可控。桥面板构造简单，不需内模，质量容易控制。上部结构不设预应力，施工简单，同时避免了预应力管道的通病。 小箱梁每跨需要分多次吊装，施工工期提高1倍以上。小箱梁构件尺寸单薄，预制质量较难控制，出现病害的几率高，耐久性差。,一、钢板组
12、合梁桥,3 技术方案施工比选,钢板组合梁桥上部结构轻盈、简洁，全桥通透性较好；相比之下现浇混凝土箱梁体量较大，易使人产生压抑感。,简洁、美观 多梁布置、零乱,一、钢板组合梁桥,3 技术方案景观性比选,1）完成多套钢板组合梁上部结构通用图 28米路基宽度40米跨连续钢板组合梁上部结构通用图 28米路基宽度35米多跨连续钢板组合梁上部结构通用图 34.5米路基宽度35米多跨连续钢板组合梁上部结构通用图,2）完成多个项目的设计图纸 纵三高速淮河桥11.265公里引桥施工图设计 北沿江高速公路巢无段裕溪河大桥4.866km公里引桥施工图设计 青海G213策克至磨憨公路东沟特大桥施工图设计 兰州市城市高
13、架桥工可,一、钢板组合梁桥,4 主要成果,一、钢板组合梁桥 二、高强混凝土预制墩技术 三、装配式混凝土通道技术 四、超薄型节段预制梁 五、其它应用技术,第二部分 工业化桥梁相关技术应用,1 技术背景,预制桥墩目前已在厦门高架BRT工程、东海大桥、杭州湾跨海大桥、上海长江大桥的桥墩设计和施工中得到了成功应用，应用效果良好，经济效益显著。,东海大桥预制墩现场图 建筑预制柱施工,二、高强混凝土预制墩技术,预制墩技术优势： 1、施工速度快、施工质量易控制； 2、现场的人工作业大为减少，机械化程度高； 3、环保绿色的施工方式。 传统预制墩存在的问题： 1、预制墩技术要求较高，需要投入相应设备，一次性投入
14、高； 2、材料用量与现浇结构相当，造价不占优势； 3、现场预制的条件有限，难以达到工厂化的要求； 4、标准化程度不高，模板难以反复利用。,二、高强混凝土预制墩技术,1 技术背景,预制墩的改进技术 1）采用C70高强混凝土 桥墩为受压为主的构件，提高混凝土的性能，可以有效降低材料用量指标； 2）工厂化预制 工厂流水化、标准化、机械化作业，产品质量可靠可控； 3）离心法工艺 大型离心机的使用，桥墩强度、耐久性、抗渗性均提高； 4）产品标准化 设备利用率提高，管理难度降低，造价进一步降低。,二、高强混凝土预制墩技术,1 技术背景,二、高强混凝土预制墩技术,2 技术方案 -现场试验,试验墩,张拉设备安
15、装,测点埋置,墩顶加载点,实际竖向与水平加载值均大于设计值，验证了预制墩及接头承载力的安全性与可靠性。,2 技术方案 -现场试验,直接单价比较 按照等效承载能力换算，现浇实心墩等效直径为1400mm，预制墩具有明显的材料优势，造价降低15%以上。,单价对比表,二、高强混凝土预制墩技术,2 技术方案 -经济指标,二、高强混凝土预制墩技术,4 应用实例-工厂化预制,二、高强混凝土预制墩技术,4 应用实例-济祁高速淮河特大桥,吊装,杯口施工,安装后,现场应用图,淮河特大桥安装效率为每个标段每天8根，与现浇桥墩相比，减少了一倍以上的工期。,二、高强混凝土预制墩技术,4 应用实例-济祁高速淮河特大桥,高
16、强混凝土预制墩造价低，施工质量可靠，在济祁高速淮河特大桥的11.5公里引桥中已全面使用，通过与传统现浇墩相比，其在工期、质量、效率、风险控制、环保等方面优势明显，综合经济效益具有很大优势，预制墩的应用是国内公路首次全线大规模化采用，是标准化的再一次实践，其社会影响和潜在效益巨大，将成为纵三合肥段标准化建设的一大亮点。 我公司已获得2项实用新型专利，1项发明专利。,二、高强混凝土预制墩技术,4 应用实例,一、钢板组合梁桥 二、高强混凝土预制墩技术 三、装配式混凝土通道技术 四、超薄型节段预制梁 五、其它应用技术,第二部分 工业化桥梁相关技术应用,针对公路通道规模化应用特点，为节约造价，提高标准化建设水平，充分发挥装配式通道结构的集中化预制和机械化拼装的经济、社会效益，率先
