工業(yè)化橋梁建造技術武漢課件

1、第一部分 工業(yè)化橋梁建造概述 第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用第三部分 相關展望交流提綱1、 引言 實現(xiàn)“十三五”時期發(fā)展目標，破解發(fā)展難題，厚植發(fā)展優(yōu)勢，必須牢固樹立并切實貫徹創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。這是關系我國發(fā)展全局的一場深刻變革。今后交通工程、橋梁工程的發(fā)展離不開“落實五個發(fā)展理念，打造品質工程”的新理念、新要求。我公司近些年來大力開展橋梁工業(yè)化的創(chuàng)新與實踐工作，也正是將時代的新要求和新理念落到實處的體現(xiàn)。橋梁工業(yè)化對打造品質工程的促進作用：有利于提高質量 設計、生產、安裝標準化，可維修更換性強，便于質量控制和管理。有利于節(jié)約工期 生產工廠化和安裝機械化，能提高勞動生產

2、率，減短工期。有利于施工管理 工廠化程度高，現(xiàn)場工序少。有利于降低造價 工廠化和機械化可大大降低勞動強度，減少人工消耗，降低生產成本。有利于環(huán)境保護 工地現(xiàn)場粉塵量少，噪音污染小，環(huán)境破環(huán)小，資源利用率高。 我公司橋梁工業(yè)化技術成果 濟祁高速淮南至合肥段淮河特大橋引橋全長，上部結構采用35m跨徑鋼板組合梁橋，下部結構采用高強管型預制墩，基礎采用PHC管樁基礎，工廠化率達到80%以上。2、 橋梁工業(yè)化定義橋梁工業(yè)化： 通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業(yè)的生產方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)橋梁建設中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產方式。 橋梁工業(yè)化的主要特征：橋梁設計標準化構件生產工廠化施工安裝

3、機械化組織管理科學化 3、 橋梁工業(yè)化發(fā)展歷程 近年來，隨著人工成本的急劇上升，國人環(huán)境意識的提高，橋梁工業(yè)化已成為時代發(fā)展的趨勢，交通運輸部十三五規(guī)劃（初稿）中也明確提出加快橋梁工業(yè)化的發(fā)展。整體吊裝預制墩柱安裝節(jié)段拼裝 3、 橋梁工業(yè)化發(fā)展歷程 鋼板組合梁橋 超薄節(jié)段預制拼裝箱梁 高強混凝土預制墩技術 預制PHC管樁 我公司在橋梁工業(yè)化建設中，經過不斷的探索，取得了較多成果，編制了多套標準化和工業(yè)化建設標準圖集，申請了多項專利技術，并在大量工程中得到運用，相關技術已走在國內前列。 我公司橋梁工業(yè)化技術成果第一部分 工業(yè)化橋梁建造概述 第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用第三部分 相關展望交流提

4、綱一、鋼板組合梁橋二、高強混凝土預制墩技術三、裝配式混凝土通道技術四、超薄型節(jié)段預制梁五、其它應用技術第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用 在歐洲、日本等國的橋梁建設中，組合結構橋梁占有重要地位。以法國的橋梁市場為例，組合結構橋梁最有競爭力的跨徑范圍甚至可達30110m，其中公路橋中，85%是組合結構橋梁。英國大多數20160m及以上跨徑的公路橋，組合結構橋梁競爭力很強，德國及美國的組合結構橋梁應用更廣。一、鋼板組合梁橋 1 技術背景鋼板組合梁結構是組合梁結構體系中材料指標最低、使用最廣泛的結構。目前，國外中等和小跨徑橋梁首選結構是鋼板組合梁。在我國該類結構數量只有零星使用。而法國使用比例達到85

5、%，美國為60%，日本韓國均為50%以上；該結構是環(huán)保、節(jié)能、經濟、美觀的結構，發(fā)展該類結構橋梁是趨勢所在。韓國某鋼板梁橋法國某鋼板梁橋一、鋼板組合梁橋 1 技術背景1：35米跨徑引橋 2：80m跨堤橋 3：40米跨徑引橋 4：主橋(200m) 5：40米跨徑引橋 6：60m跨堤橋 7：35米跨徑引橋 2 應用實例1）安徽省濟祁高速淮河特大橋一、鋼板組合梁橋 濟祁高速淮河特大橋采用35m、40m鋼板組合梁，全長約 公里。目前濟祁高速淮河特大橋引橋鋼板組合梁結構目前已鋼主梁已經完成架設。橋面板正在安裝中。2 應用實例一、鋼板組合梁橋1公路等級：雙向六車道高速公路2行車速度：100km/h3. 橋

6、梁設計基準期：100年4荷載等級：公路-級5引橋跨徑：24m、35m不等6. 標準橫斷面：單幅橋面寬，全寬2）裕溪河大橋2 應用實例一、鋼板組合梁橋 40m跨鋼梁高，總高，橋面寬。 橫橋向布置五片主梁，中心間距，懸臂。 主梁間采用高小橫梁，縱橋向按5m間距設置。 主梁上翼緣與橋面板采用圓柱頭焊釘連接。 支點處端橫梁與主梁等高。3）武漢市高架橋2 應用實例一、鋼板組合梁橋 簡潔、美觀(方案效果圖)3）武漢市高架橋2 應用實例一、鋼板組合梁橋 早期的組合鋼板梁橋受結構計算理論、施工工藝以及設計理念的限制，用鋼量指標高、結構繁瑣、不夠經濟。從1980年前后開始集中力量進行組合結構橋梁的開發(fā)研究，在組

7、合鋼板梁橋方面，對傳統(tǒng)的結構體系進行了大幅度簡化，并以雙主梁或少主梁為主。 采用雙主梁方案可以充分發(fā)揮材料性能，為降低造價提供了基礎。一、鋼板組合梁橋 3 技術方案 盡量減小支點處負彎矩。縱向不設預應力，減少主梁根數；改善受拉區(qū)混凝土板的受力、方便施工 對承重體系進行改進，少設橫撐、腹板加勁肋；降低材料指標，降低造價 采用預制混凝土橋面板，實現(xiàn)構件工廠化。提高施工速度與質量一、鋼板組合梁橋 3 技術方案 普遍采用先鋼梁再橋面板的施工方法，盡可能降低支點混凝土承受的負彎矩。 技術動態(tài)：設計和施工密切配合、相互依存 設計與施工的相互依存，不要從單一角度考慮問題，而是從設計與施工的各個環(huán)節(jié)全面考慮，

8、其結果是材料更加節(jié)省、施工更加便捷。 一、鋼板組合梁橋 1） 施工方法 3 技術方案鋼板組合梁施工 由于鋼梁具有足夠的梁高，頂推施工時可以不設導梁，僅在鋼梁上安裝吊索塔架。一、鋼板組合梁橋 2）鋼梁制造與安裝 3 技術方案鋼板組合梁施工 跨徑較小的鋼梁自重小，整體吊裝施工快捷安全。一、鋼板組合梁橋 2）鋼梁制造與安裝 3 技術方案鋼板組合梁施工 預制混凝土橋面板的方法，在可施工性、加快工期以及減少橋面板由于混凝土干燥收縮、水化熱引起的拉應力等方面均有一定的優(yōu)勢。 為了實現(xiàn)快速安裝，設計制造一些由自行式作業(yè)吊車和滑動運輸車組成的專用設備，確保預制板快速安裝。一、鋼板組合梁橋 3）橋面板施工預制板

9、快速安裝吊車 3 技術方案鋼板組合梁施工 采用鋼板組合橋梁與常規(guī)設計方案主要對比因素： 經濟指標 受力和使用性能 施工簡便性和成本 景觀性 3 技術方案方案比選一、鋼板組合梁橋鋼板組合梁結構用鋼量指標明顯優(yōu)于鋼箱組合梁，具備結構的經濟性；我國目前較多采用的是鋼箱組合梁結構，其材料指標明顯高于國外水平；我公司采用的鋼板組合梁結構材料指標與國外相當。 3 技術方案經濟性比選一、鋼板組合梁橋 根據濟祁高速合肥段工程量清單價格，35m鋼板組合梁與30m小箱梁造價對比表如下： 隨著跨徑的變化，預應力混凝土梁橋與鋼板組合梁橋造價變化如下圖所示： 3 技術方案經濟性比選一、鋼板組合梁橋（注：本圖鋼板組合梁基

10、于鋼材原材料3500 元/t） 小箱梁：考慮普通鋼筋的作用，極限承載力富裕不到10%。按荷載短期效應組合計算的長期撓度：邊跨跨中，中跨跨中，為跨徑的1/1000。 鋼板梁：下翼緣最大拉應力為172MPa，上翼緣最大壓應力為164MPa?；钶d撓度為，為跨徑的1/2500。剛度和強度均優(yōu)于小箱梁。 組合結構橋梁由鋼結構抗拉、混凝土抗壓，充分發(fā)揮兩種材料的使用性能，可使結構設計、施工、維修更趨合理并具全壽命經濟性。混凝土結構作為橋面板可以克服鋼構件的疲勞和防腐問題。鋼構件作為主受力構件可以有效提高橋梁的使用壽命。 3 技術方案受力性能比選一、鋼板組合梁橋 組合梁重量輕，采用整跨吊裝，速度快。鋼梁為工

11、廠標準化生產，質量可控。橋面板構造簡單，不需內模，質量容易控制。上部結構不設預應力，施工簡單，同時避免了預應力管道的通病。 小箱梁每跨需要分多次吊裝，施工工期提高1倍以上。小箱梁構件尺寸單薄，預制質量較難控制，出現(xiàn)病害的幾率高，耐久性差。一、鋼板組合梁橋 3 技術方案施工比選 鋼板組合梁橋上部結構輕盈、簡潔，全橋通透性較好；相比之下現(xiàn)澆混凝土箱梁體量較大，易使人產生壓抑感。 簡潔、美觀 多梁布置、零亂 一、鋼板組合梁橋 3 技術方案景觀性比選1）完成多套鋼板組合梁上部結構通用圖 28米路基寬度40米跨連續(xù)鋼板組合梁上部結構通用圖 28米路基寬度35米多跨連續(xù)鋼板組合梁上部結構通用圖米路基寬度3

12、5米多跨連續(xù)鋼板組合梁上部結構通用圖 2）完成多個項目的設計圖紙 縱三高速淮河橋公里引橋施工圖設計 北沿江高速公路巢無段裕溪河大橋公里引橋施工圖設計 青海G213策克至磨憨公路東溝特大橋施工圖設計 蘭州市城市高架橋工可一、鋼板組合梁橋 4 主要成果一、鋼板組合梁橋二、高強混凝土預制墩技術三、裝配式混凝土通道技術四、超薄型節(jié)段預制梁五、其它應用技術第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用1 技術背景預制橋墩目前已在廈門高架BRT工程、東海大橋、杭州灣跨海大橋、上海長江大橋的橋墩設計和施工中得到了成功應用，應用效果良好，經濟效益顯著。東海大橋預制墩現(xiàn)場圖 建筑預制柱施工二、高強混凝土預制墩技術預制墩技術優(yōu)

13、勢：1、施工速度快、施工質量易控制；2、現(xiàn)場的人工作業(yè)大為減少，機械化程度高；3、環(huán)保綠色的施工方式。傳統(tǒng)預制墩存在的問題：1、預制墩技術要求較高，需要投入相應設備，一次性投入高；2、材料用量與現(xiàn)澆結構相當，造價不占優(yōu)勢；3、現(xiàn)場預制的條件有限，難以達到工廠化的要求；4、標準化程度不高，模板難以反復利用。二、高強混凝土預制墩技術1 技術背景預制墩的改進技術1）采用C70高強混凝土橋墩為受壓為主的構件，提高混凝土的性能，可以有效降低材料用量指標；2）工廠化預制工廠流水化、標準化、機械化作業(yè)，產品質量可靠可控；3）離心法工藝大型離心機的使用，橋墩強度、耐久性、抗?jié)B性均提高；4）產品標準化設備利用率

14、提高，管理難度降低，造價進一步降低。二、高強混凝土預制墩技術1 技術背景 二、高強混凝土預制墩技術2 技術方案 -現(xiàn)場試驗試驗墩張拉設備安裝測點埋置墩頂加載點 實際豎向與水平加載值均大于設計值，驗證了預制墩及接頭承載力的安全性與可靠性。分 項作用力正常使用極限狀態(tài)組合偶然狀況（作為試驗施加的最大參考荷載 ）試驗荷載（墩頂）水平力(kN)253607豎向力(kN)31143389后澆連接頂部截面彎矩(kN.m)12653036軸力(kN)311433892 技術方案 -現(xiàn)場試驗35m鋼板組合梁橋單位數量單價(元)備注預制墩（C70）（D1.2m）m5551.12250.5現(xiàn)澆墩（C30）（D1.

15、4m）m5551.12771.6直接單價比較按照等效承載能力換算，現(xiàn)澆實心墩等效直徑為1400mm，預制墩具有明顯的材料優(yōu)勢，造價降低15%以上。 單價對比表二、高強混凝土預制墩技術2 技術方案 -經濟指標二、高強混凝土預制墩技術4 應用實例-工廠化預制二、高強混凝土預制墩技術4 應用實例-濟祁高速淮河特大橋吊裝杯口施工安裝后現(xiàn)場應用圖淮河特大橋安裝效率為每個標段每天8根，與現(xiàn)澆橋墩相比，減少了一倍以上的工期。 二、高強混凝土預制墩技術4 應用實例-濟祁高速淮河特大橋高強混凝土預制墩造價低，施工質量可靠，在濟祁高速淮河特大橋的公里引橋中已全面使用，通過與傳統(tǒng)現(xiàn)澆墩相比，其在工期、質量、效率、風

16、險控制、環(huán)保等方面優(yōu)勢明顯，綜合經濟效益具有很大優(yōu)勢，預制墩的應用是國內公路首次全線大規(guī)?；捎茫菢藴驶脑僖淮螌嵺`，其社會影響和潛在效益巨大，將成為縱三合肥段標準化建設的一大亮點。我公司已獲得2項實用新型專利，1項發(fā)明專利。二、高強混凝土預制墩技術4 應用實例一、鋼板組合梁橋二、高強混凝土預制墩技術三、裝配式混凝土通道技術四、超薄型節(jié)段預制梁五、其它應用技術第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用針對公路通道規(guī)?；瘧锰攸c，為節(jié)約造價，提高標準化建設水平，充分發(fā)揮裝配式通道結構的集中化預制和機械化拼裝的經濟、社會效益，率先開展了裝配式砼通道標準化與工業(yè)化應用技術研究，包括：裝配式混凝土管型通道、裝

17、配式混凝土箱型通道、裝配式通道洞口。應用情況良好，經濟和社會效益顯著。作為持續(xù)改進的創(chuàng)新型結構，適應標準化、工廠化應用需要，追求高效率、高質量、高效益建設目標，實現(xiàn)了在計算方法、設計方法、施工方法等方面系統(tǒng)突破。三、裝配式混凝土通道技術1 技術背景三、裝配式混凝土通道技術1 技術背景 多年實踐形成系列成果。 “裝配式鋼筋混凝土通道研究”是“公路橋梁工業(yè)化建造示范技術研究”的組成部分。內容包括： 裝配式管型通道研究； 裝配式箱型通道研究； 裝配式通道洞口研究。 管型通道、箱型通道和通道洞口技術的組合，將根本克服裝配式鋼筋混凝土通道在使用上的局限性，推動公路通道工業(yè)化建造的全面實現(xiàn)。三、裝配式混凝

18、土通道技術2 裝配式管型通道 結構各標準節(jié)段由頂板、底板、兩側墻四個自穩(wěn)構件組成。 構件組裝后，現(xiàn)澆下部底板，上部頂板兩接頭保持鉸接形式。 管口采用預制削竹節(jié)段，也可采用預制砌塊、現(xiàn)澆擋墻結構。三、裝配式混凝土通道技術2 裝配式箱型箱通 結構各標準節(jié)段由頂板、底板、兩側墻四個自穩(wěn)構件組成。 構件組裝后，現(xiàn)澆下部底板，上部頂板兩接頭保持鉸接形式。 管口采用預制削竹節(jié)段，也可采用預制砌塊、現(xiàn)澆擋墻結構。三、裝配式混凝土通道技術3 理論研究與試驗結構與荷載直接輻射區(qū)內示意圖可變作用土壓力等代示意圖計算方法研究：系統(tǒng)研究結構與土體共同作用模式下的“有限元m法”計算理論和計算模型，開發(fā)結構設計計算軟件，

19、進行計算及其結果的分析對比。三、裝配式混凝土通道技術3 理論研究與試驗 按土力學m法建立的土與裝配式管型箱型通道聯(lián)合作用簡化計算模型； 按土力學弗拉曼解提出的裝配式管型箱型通道動土壓力簡化計算方法； 按施工過程進行土與結構聯(lián)合計算的裝配式鋼筋混凝土管型箱型通道設計軟件三、裝配式混凝土通道技術3 理論研究與試驗以一個3m節(jié)段為對象，在不同填土高度和不同車道數下，計算節(jié)段上車輛荷載分配系數。HR(m)（P）（2P）（3P）（4P）（5P）（6P）0.83110.780.670.600.5510.870.930.740.650.580.5430.530.690.600.550.510.4850.38

20、0.550.500.480.450.43100.220.360.360.360.350.35200.120.220.230.240.250.25300.080.150.170.180.190.19三、裝配式混凝土通道技術3 理論研究與試驗模型試驗過程測點布置模型分析三、裝配式混凝土通道技術3 理論研究與試驗對裝配式通道在車輛動荷載作用下，分析典型填土類型、不同填土高度（管頂填高、）、考慮車輛荷載作用于路面結構最不利位置，結構內力和管頂壓力的變化規(guī)律，模型分析跟實際試驗相互取得驗證。裝配式通道與現(xiàn)澆蓋板涵對比表（43.5m，L=35m）序號項 目裝配式箱通現(xiàn)澆蓋板涵1施工工期5天/道40天/道2

21、施工現(xiàn)場現(xiàn)場整潔，施工場地占用少現(xiàn)場較亂，對環(huán)境影響大3基礎開挖357m3998m34質量控制易控制，外觀質量好工序復雜，外觀質量稍差5混凝土數量1787466鋼筋數量28.6t11.6t7綜合造價45.6萬元64.7萬元三、裝配式混凝土通道技術4 技術經濟優(yōu)勢結構預制（元/m ）現(xiàn)澆（元/m ）節(jié)約造價總造價（萬元）管型通道5906.26827.913%808.69箱型通道8525.29810.013.2%350.20合 計1158.89徐明高速裝配式涵洞通道經濟效益匯總表三、裝配式混凝土通道技術4 技術經濟優(yōu)勢三、裝配式混凝土通道技術5 裝配式通道應用范圍包括：新型橋梁、人機通道、過水涵洞

22、、無頂明渠、地下管道、綜合管廊等。效果表明：結構對沿江平原、丘陵地區(qū)的軟基、沖溝具有更好的適應性。鋼筋骨架加工三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例運 輸三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例現(xiàn)場安裝三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例防水處理三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例 裝配式通道結構的規(guī)?；瘧茫档土耸┕こ杀竞碗y度，大大加快了施工進度，保證了工程建設質量，提高了現(xiàn)場各工點的施工和管理效率，減小環(huán)境污染，獲得了良好的口碑，對整個路基項目的順利推進起到了積極促進作用，樹立了良好社會形象和聲譽。 應用實例三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例裝配式通道應用一覽表編號項目名稱路線長度 (km)

23、通道數量通道總長(m)1徐明高2北沿江高速馬巢段35.7421680 3蕪湖二橋接線55.5139 4856 4濟祁利辛段71.2178 6230 5濟祁淮南段77.1193 6746 6濟祁合肥段82.7207 7236 7滁淮路125.142915873 8北沿江高速巢無段43.581154600 9青海省G21360.2993317 10黑龍江密興高速45280 總計(m)64086 三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例 三、裝配式混凝土通道技術6 應用實例 累計規(guī)?；瘧糜?0多個項目，裝配總長度萬米。 在徐明高速、北沿江高速等項目中，降低直接工程造價10%以

24、上。一、鋼板組合梁橋二、高強混凝土預制墩技術三、裝配式混凝土通道技術四、超薄型節(jié)段預制梁五、其它應用技術第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用節(jié)段拼裝全體外束薄壁箱梁蕪湖長江公路二橋全長公里，其中節(jié)段拼裝全體外束薄壁箱梁總長公里。箱梁跨徑分別為30米4車道橋梁、30米6車道橋梁，40米6車道橋梁，55米6車道橋梁，四種類型。28Km引橋及接線橋采用一種全新的工廠化結構全體外預應力、節(jié)段預制、輕型薄壁箱梁。四、超薄型節(jié)段預制梁四、超薄型節(jié)段預制梁四、超薄型節(jié)段預制梁動畫：節(jié)段拼裝全體外束薄壁箱梁四、超薄型節(jié)段預制梁一、鋼板組合梁橋二、高強混凝土預制墩技術三、裝配式混凝土通道技術四、超薄型節(jié)段預制梁五、

25、其它應用技術第二部分 工業(yè)化橋梁相關技術應用 在安徽省徐明高速、濟祁高速淮河特大橋中，均采用了橋梁PHC管樁基礎，總計6500根，總長度約萬米，取得了很好的經濟社會效益。主要特點： 施工周期短、工效高 施工現(xiàn)場整潔，環(huán)保、無污染 成樁質量可靠、檢測方便 造價低，經濟性較好1、橋梁PHC管樁傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁1、橋梁PHC管樁 橋梁PHC管樁序號項 目PHC管樁鉆孔灌注樁1工 期4根管樁/1小時（靜壓1根管樁約需15分鐘）一根樁約10小時（旋挖鉆）2施工現(xiàn)場現(xiàn)場無廢水、廢漿及噪音污染場地污染嚴重，噪音較大3工程質量成品樁廠內已經檢測，較可靠屬隱蔽工程，較難全面掌握4成樁檢測方便、直觀、可靠不宜觀察、費用較大5價 格低高6材料耗用量混凝土方量少40-50%，鋼材量少50-60%?；炷痢摬暮挠昧看?、橋梁PHC管樁直接成本較傳統(tǒng)鉆