橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展_第1頁
橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展_第2頁
橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展_第3頁
橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展_第4頁
橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展_第5頁
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文檔簡介

/《橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展》讀書筆記本文從橋梁跨度及其發(fā)展動力、橋梁概念設(shè)計、設(shè)計和規(guī)范、施工技術(shù)、平安和質(zhì)量、新的技術(shù)挑戰(zhàn)、展望和建議等七個方面的對橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展進(jìn)行了粗略的闡述。一、橋梁工程的基本屬性和內(nèi)涵橋梁就是供車輛(汽車、列車)和行人等跨越障礙(河流、山谷、海灣或其他線路等)的工程建筑。簡而言之,橋梁就是跨越障礙的通道。改革開放以來,我國馬路和鐵路建設(shè)事業(yè)得到迅猛發(fā)展,作為道路交通重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到了相應(yīng)發(fā)展,特殊是近十年來,我國大跨徑馬路橋梁和重載、多線、高速鐵路橋梁的建設(shè)進(jìn)入了一個最輝煌的時期,一大批結(jié)構(gòu)新奇、技術(shù)困難、設(shè)計和施工難度大、科技含量高的大跨徑橋梁相繼建成,標(biāo)記著我國的橋梁建設(shè)水平已躋身于國際先進(jìn)行列。隨著時代前進(jìn)的步伐,人們對橋梁工程提出了更高的要求,對“適用、平安、經(jīng)濟(jì)、美觀、耐久、環(huán)?!钡臉蛄涸O(shè)計原則賦以更新的內(nèi)容。橋梁工程無論是現(xiàn)在還是以后都不會停步的,它的發(fā)展前景會更廣袤。建立橋梁工程所須要的科學(xué)學(xué)問包括多種分支,如工程規(guī)劃、勘察設(shè)計、理論探討、技術(shù)研發(fā)、建立施工以及管養(yǎng)維護(hù)等多方面的學(xué)問。二、橋梁跨度及其發(fā)展動力橋梁跨度大小并不是代表技術(shù)進(jìn)步的唯一因素,通過不同時期同類橋梁的跨度比較可以看動身展的差距,但采納不同材料建立的各種橋式(梁、拱、索、組合體系)都有其理論上的跨度極限和合理的跨度范圍。1、百年來各類鋼橋跨度發(fā)展的特點(diǎn)對于結(jié)構(gòu)耗用鋼材較大不經(jīng)濟(jì)的橋型逐步退出主要的橋型備選方案。如鋼懸臂桁架梁橋1900年前后超過500m,80年頭后則極少修建。而鋼連續(xù)桁架梁橋-1920年前超過200m,90年頭后期達(dá)400m,由于隨著跨度的增加其桁架桿件截面相應(yīng)增加,該橋型向更大跨度發(fā)展的空間不大。鋼箱梁橋從20世紀(jì)50年頭至今,跨度限制在200-300m之間,向更大跨度發(fā)展的可能性較小。鋼拱橋在20世紀(jì)30年頭就超過500m,發(fā)展相對平穩(wěn)。鋼斜拉橋從上世紀(jì)50年頭跨度約200m發(fā)展到今日跨度約1000m,發(fā)展迅猛。鋼懸索橋從上世紀(jì)30年頭的跨度約1000m發(fā)展到今日跨度約2000m,發(fā)展快速。2、百年來各類混凝土橋跨度發(fā)展的特點(diǎn)大跨度的混凝土連續(xù)梁由于受到結(jié)構(gòu)自重的約束,其跨度一般不超過200m?;炷吝B續(xù)剛構(gòu)的跨度則從上世紀(jì)60年頭末期的100m左右發(fā)展到今日的300m左右,但向更大跨度的發(fā)展受到肯定制約。鋼筋混凝土拱橋跨度從1910年的100m左右發(fā)展到今日的450m左右,發(fā)展迅猛。鋼管混凝土拱橋在最近的20年時間內(nèi),跨度從100m左右發(fā)展到500m左右,發(fā)展迅猛?;炷列崩瓨蚩缍葟?950年的約200m發(fā)展到今日的約500m,發(fā)展快速。3、推動橋梁工程發(fā)展的動力橋梁結(jié)構(gòu)分析理論和方法、設(shè)計理論和計算技術(shù)、建筑材料等方面的發(fā)展和進(jìn)步,以及行業(yè)之間的競爭等因素是推動橋梁工程發(fā)展的內(nèi)在動力,而社會政治穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、陸地交通運(yùn)輸工具的發(fā)展、建立裝備和施工技術(shù)以及建橋的環(huán)境條件是推動橋梁工程發(fā)展的外在動力。4、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的支撐作用經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新,供應(yīng)了橋梁工程所須要的設(shè)計計算理論、計算手段、建筑材料、機(jī)械裝備、施工技術(shù)等,對橋梁工程的發(fā)展有著干脆的支撐作用。英國工業(yè)革命后世界鋼鐵產(chǎn)量增長快速,以鋼材為主要建材的橋梁得到大發(fā)展。20世紀(jì)30年頭后美國的經(jīng)濟(jì)復(fù)原和持續(xù)增長使高速馬路和城市道路得以大發(fā)展,推動了鋼拱橋和懸索橋的發(fā)展。二戰(zhàn)后歐洲的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了汽車和馬路建設(shè)的發(fā)展,鋼斜拉橋、鋼正交異性板、掛籃懸澆、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、扁平鋼箱、混凝土塔、PC斜拉橋、矮塔斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等橋梁工程新的設(shè)計理念和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并帶動了各種先進(jìn)的施工技術(shù),如懸臂拼裝、移動模架、頂推、大型浮吊整體吊裝架設(shè)等。日本經(jīng)濟(jì)起飛后,推動了高速鐵路的發(fā)展,建設(shè)完成了本四聯(lián)絡(luò)線,出現(xiàn)了多座大跨度的斜拉橋和懸索橋及其相關(guān)技術(shù)。我國80年頭以來的改革開放使馬路鐵路得以迅猛發(fā)展,橋梁建設(shè)成就輝煌,建成了大量鋼管混凝土拱橋、大跨重載鐵路斜拉橋、大跨懸索橋等有世界影響的大型橋梁工程。三、橋梁概念設(shè)計1、橋梁工程設(shè)計存在的主要問題和應(yīng)對思路由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,使得市場需求旺盛,社會往往追求大、多、快等虛假目標(biāo),設(shè)計單位的科技創(chuàng)新和技術(shù)儲備不足,過份追求效益。在設(shè)計創(chuàng)新方面存在如下不足:創(chuàng)新激勵機(jī)制欠缺,成果有限;無原則的獨(dú)樹一幟,或仿照抄襲。在橋梁美學(xué)方面存在如下不足:建筑師的介入有限,建筑師的作用相對弱化。而工程師仍占據(jù)主導(dǎo)地位,缺乏兩者的合作機(jī)制。在設(shè)計上不算經(jīng)濟(jì)賬,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差,工程質(zhì)量隱患多,耐久性不足等方面的問題。因此設(shè)計單位應(yīng)順應(yīng)趨勢,增加企業(yè)競爭力,建立設(shè)計創(chuàng)新的激勵機(jī)制,促進(jìn)建筑師和工程師的合作,提高工程師橋梁美學(xué)處理的基本技能,推行先進(jìn)的設(shè)計理念,包括全壽命設(shè)計、橋梁概念設(shè)計等,以提高設(shè)計產(chǎn)品的競爭性。3、橋梁概念設(shè)計的任務(wù)和原則目標(biāo)以橋梁為對象的概念設(shè)計,是一項綜合考慮技術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素的優(yōu)化決策過程。在內(nèi)容上須要體現(xiàn)其設(shè)計的深度和廣度,盡可能地采納可視化的表現(xiàn)手法。設(shè)計出來的橋梁結(jié)構(gòu)便于養(yǎng)護(hù)修理、能促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用,壽命長。橋梁工程設(shè)計應(yīng)遵循的3大原則:功效(Efficiency)、美麗(Elegance)、經(jīng)濟(jì)(Economy)等三E原則。同時橋梁工程設(shè)計還應(yīng)具備功能適用、結(jié)構(gòu)平安、經(jīng)濟(jì)合理、造型美觀、材料耐久、環(huán)保協(xié)調(diào)等6大目標(biāo)。4、橋梁選型和造型橋梁選型和造型均屬于橋梁概念設(shè)計范疇,是橋梁概念設(shè)計中最富有創(chuàng)建性的工作是橋梁力學(xué)和美學(xué)得以體現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。選型是力學(xué)要求,造型是美學(xué)手段,兩者互為關(guān)聯(lián)。橋梁選型就是選用一種簡潔的結(jié)構(gòu)力學(xué)體系(如梁、拱、索結(jié)構(gòu))或由簡潔體系形成的組合體系(如梁-拱、斜拉-懸吊、斜拉-拱組合等),初步構(gòu)成滿意功能要求、受力合理的橋梁空間結(jié)構(gòu)型式。橋梁造型即是在橋梁選型基本確定之后,基于建筑美學(xué)法則,對初步構(gòu)思成型的橋梁整體或局部進(jìn)行形態(tài)變換或調(diào)整,優(yōu)化結(jié)構(gòu)的空間布局、配置方式和尺度改變,并結(jié)合環(huán)境因素對橋梁風(fēng)格進(jìn)行定位。橋梁造型優(yōu)劣的評判沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),但應(yīng)遵循基本審美原則。此外還應(yīng)遵循受力明確、構(gòu)造從簡、比例協(xié)調(diào)、線條流暢、適應(yīng)環(huán)境、具備特色、表現(xiàn)動勢、突出亮點(diǎn)的造型原則。大型橋梁應(yīng)體現(xiàn)其建筑的規(guī)模,中型橋梁應(yīng)體現(xiàn)其獨(dú)特的造型,而小型橋梁則應(yīng)更多地體現(xiàn)其造型的細(xì)微環(huán)節(jié)。四、橋梁工程的設(shè)計規(guī)范我國的馬路橋梁的設(shè)計規(guī)范經(jīng)過幾次的修改后,已大量采納了美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)規(guī)范,而鐵路橋梁的設(shè)計規(guī)范相對我國鐵路建設(shè)的快速發(fā)展相對落后。橋梁工程的設(shè)計規(guī)范采納極限狀態(tài)法是必定趨勢,可以有效地提升國際環(huán)境下橋梁技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的競爭力,形成國際橋橋梁工程設(shè)計和學(xué)術(shù)溝通的共同語言,避開成為高鐵成套技術(shù)優(yōu)勢中的“短板”。五、橋梁工程的施工技術(shù)橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工方法主要三大類:支架法、懸臂法、大件轉(zhuǎn)移法。其中支架法包括落地支架法、移動支架法、造橋機(jī)法。懸臂法包括懸臂澆筑法、懸臂拼裝法。大件轉(zhuǎn)移法包括大件吊裝法、架橋機(jī)法、轉(zhuǎn)體法、浮運(yùn)法、縱移法、橫移法等。應(yīng)依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)及施工方法配備相應(yīng)的專用設(shè)備和特殊機(jī)具。橋梁深水基礎(chǔ)的施工方法主要有:樁,管柱,沉井。鋼圍堰等。橋梁高墩高塔的施工方法主要有:爬模和翻?!,F(xiàn)代化的大型橋梁工程必需采納先進(jìn)合理的施工技術(shù)和施工組織,以確保施工平安,提高工程質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,限制工程費(fèi)用。先進(jìn)合理的施工技術(shù)和施工組織是提高施工平安和提高工程質(zhì)量的保證。質(zhì)量是平安問題的潛在誘因,事故是質(zhì)量問題的最終表現(xiàn)。削減橋梁事故的途徑:在技術(shù)層面實行措施規(guī)避、預(yù)防自然災(zāi)難;在管理層面提高人員的素養(yǎng),降低人為因素。六、新的技術(shù)挑戰(zhàn)1、近海超長大橋梁的技術(shù)挑戰(zhàn)隨著跨海大橋的增多,橋梁工程的勘探和測量工作須要深水鉆探現(xiàn)代技術(shù)和裝備、跨海測量現(xiàn)代技術(shù)和裝備等多種特別規(guī)技術(shù)和裝備的同步發(fā)展。深水基礎(chǔ)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)包括新型深水基礎(chǔ)的合理選型及應(yīng)用開發(fā)、深大基礎(chǔ)的地震響應(yīng)和抗震性能、深大基礎(chǔ)的多場耦合作用效應(yīng)分析、深海深厚層淤泥質(zhì)軟土地基加固技術(shù)等。海上長橋正常運(yùn)營的保障體系包括健康監(jiān)測及運(yùn)營限制體系、橋梁損傷檢測評估及搶修系統(tǒng)、高速行車平安保障體系、人為風(fēng)險評估及預(yù)防體系等。長大結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括多跨長大橋梁的合理結(jié)構(gòu)體系及橋型、大跨柔性橋梁靜動力性能及空間剛度、困難結(jié)構(gòu)精細(xì)化空間分析及其技術(shù)實現(xiàn)、海洋環(huán)境中結(jié)構(gòu)耐久性及新型長效防腐技術(shù)、環(huán)境荷載(地震,風(fēng)振,海嘯等)設(shè)計及災(zāi)難影響。海上橋梁施工的關(guān)鍵技術(shù)包括深水基礎(chǔ)施工方法和技術(shù)裝備、多塔多跨新型大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的建立技術(shù)及裝備、超大尺寸預(yù)制構(gòu)件的浮運(yùn)拼裝技術(shù)及裝備、惡劣環(huán)境下施工平安限制系統(tǒng)。2、艱險山區(qū)橋梁的技術(shù)挑戰(zhàn)在交通欠發(fā)達(dá)地區(qū)、山地自然災(zāi)難頻繁嚴(yán)峻的地區(qū)建設(shè)橋梁工程具有選線困難、彎坡斜橋、高墩高支擋結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。須要解決合理橋式、抗震減震、防災(zāi)救災(zāi)、設(shè)計理論、構(gòu)造措施、可檢易換、環(huán)境愛護(hù)、橋隧連接等諸多橋梁設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)。橋梁的施工由于施工環(huán)境惡劣,管養(yǎng)條件差,施工須要配備性能先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備,更須要高質(zhì)量的設(shè)計和施工。3、橋梁工程中的可持續(xù)設(shè)計理念可持續(xù)性科學(xué)和工程能夠促進(jìn)人類長遠(yuǎn)生存和可持續(xù)發(fā)展,有利于人和自然共生共存的科學(xué)技術(shù)。可持續(xù)設(shè)計也稱為環(huán)境設(shè)計,環(huán)境意識設(shè)計,是可持續(xù)性科學(xué)和工程在設(shè)計領(lǐng)域的詳細(xì)應(yīng)用,是以經(jīng)濟(jì)、社會及環(huán)境三者可持續(xù)發(fā)展為基本原則的一種系統(tǒng)設(shè)計方法。橋梁可持續(xù)設(shè)計的基本原則:以先進(jìn)技術(shù)為保障,綜合考慮橋梁在全壽命期內(nèi)的社會、環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)等因素的影響,使所設(shè)計的橋梁對社會的貢獻(xiàn)盡可能地大,負(fù)面影響盡可能地小。橋梁可持續(xù)設(shè)計的技術(shù)目標(biāo)是提高耐久性,延長橋梁運(yùn)用壽命。七、對將來橋梁工程的展望和建議橋梁工程的將來發(fā)展的展望和建議:懸索橋、斜拉橋等橋梁結(jié)構(gòu)將持續(xù)向大跨逐步發(fā)展;重視橋梁美學(xué)、景觀設(shè)計和環(huán)境因素;逐步提高橋梁施工的平安、質(zhì)量和效率;橋梁設(shè)計、養(yǎng)護(hù)修理理論

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