快速施工橋梁

快速施工橋梁土木工程研究進(jìn)展與研究方法讀書報(bào)告題目:快速施工橋梁指導(dǎo)老師:李國(guó)平老師姓名：學(xué)號(hào)：快速施工橋梁全文共1頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。2017年１1月26日快速施工橋梁全文共1頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。近年來(lái),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)家政策也不斷得改變，現(xiàn)代化建設(shè)快速發(fā)展，國(guó)民對(duì)于生活質(zhì)量得要求也大大地提高了.當(dāng)前城市橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正面臨得主要挑戰(zhàn)之一就就是業(yè)主與居民除了要求橋梁結(jié)構(gòu)安全與耐久以外,還要求通過(guò)快速施工來(lái)減少對(duì)周圍交通得干擾、縮短阻塞時(shí)間、降低運(yùn)輸車輛與施工中產(chǎn)生得各種噪聲等。這些要求得提出促進(jìn)了快速施工橋梁在城市橋梁建造中得應(yīng)用.此外,巨大得跨海峽橋梁工程,有限得海上施工平臺(tái)空間與海上復(fù)雜得氣候條件等因素得限制,也促進(jìn)快速施工橋梁得應(yīng)用。本文結(jié)合李國(guó)平老師講座及個(gè)人抗震方向進(jìn)行了一些調(diào)查工作。快速施工橋梁，英文全稱為AｃceleｒatｅdBridgｅConstructiｏn（ＡBＣ），主要目得在于加快橋梁建設(shè)速度,降低工程總造價(jià)，最大程度地減少對(duì)既有交通得不利影響?？焖偈┕蛄合喈?dāng)于裝配式橋梁，ABＣ橋梁與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工得橋梁相比,主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：(1)由于大量采用預(yù)制構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速拼裝,最大程度地減小橋梁施工對(duì)現(xiàn)有交通得影響及交通管制引起得巨大費(fèi)用。（２)快速施工橋梁得總造價(jià)取決于預(yù)制裝配化得程度。結(jié)構(gòu)得預(yù)制裝配化程度越高,橋梁得總造價(jià)就越低。當(dāng)綜合考慮除橋梁結(jié)構(gòu)以外得工程造價(jià)與后期使用階段得養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，快速施工橋梁得經(jīng)濟(jì)性更佳。（３)快速施工橋梁可最大程度地減少工人現(xiàn)場(chǎng)施工得工作量，增加施工現(xiàn)場(chǎng)得安全性。（4)減少重型施工機(jī)械得數(shù)量與重型施工機(jī)械在施工現(xiàn)場(chǎng)停留得時(shí)間,保護(hù)自然環(huán)境。（５）工業(yè)化得生產(chǎn)模式，提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件與成橋得整體施工質(zhì)量,同時(shí)對(duì)損壞得構(gòu)件進(jìn)行替換更為簡(jiǎn)便.快速施工橋梁得組成快速施工橋梁全文共2頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)?？焖偈┕蛄旱媒M成包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及連接系統(tǒng).預(yù)制構(gòu)件在工廠預(yù)制生產(chǎn)，一般可按上下部結(jié)構(gòu)將其劃分成基礎(chǔ)、橋墩或臺(tái)身（單個(gè)或多個(gè)節(jié)段）、蓋梁、主梁及橋面系等預(yù)制構(gòu)件,通過(guò)連接構(gòu)造或連接件進(jìn)行拼裝?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。上部結(jié)構(gòu)主梁預(yù)制主梁有板梁、多室小箱梁、混凝土倒Ｔ梁、雙T梁、組合式T形梁、預(yù)應(yīng)力混凝土馬蹄形T梁等幾種形式。（ａ）預(yù)制實(shí)心板梁（b）預(yù)制空心板梁（ｃ)預(yù)制T梁（d)預(yù)制雙T（π)梁（e)預(yù)制組合式T梁圖1預(yù)制主梁形式快速施工橋梁全文共3頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。(1）預(yù)制實(shí)心板梁。實(shí)心板梁適用于跨徑<20m得小跨徑橋梁，通常用于三跨以下得橋梁.在澆筑鋪裝層前將板梁得表面鑿毛,以利于兩者之間得粘結(jié)。橋梁得縱向用剪力鍵連接，不張拉預(yù)應(yīng)力。為了防止橫向與縱向發(fā)生梁體得滑移,在梁端設(shè)橫向與縱向防滑塊?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。（2）預(yù)制空心板梁?？招陌辶嚎捎玫每鐝椒秶容^大，但就是它有縱向接縫，相對(duì)成本更高。這種主梁不用現(xiàn)澆混凝土面板，但就是為了減輕縱向接縫得泄漏與耐久性問(wèn)題，可以澆筑鋪裝層與張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。小箱梁得縱向也可以張拉預(yù)應(yīng)力，以用于更大跨徑得橋梁。(3)預(yù)制倒T梁.倒T梁得橫截面就是底部帶有翼緣得矩形截面，翼緣起著支架作用。2片倒T梁并排在一起,翼緣形成通道。2片主梁伸出來(lái)得彎起鋼筋在通道里發(fā)生交叉，在通道中放置鋼筋籠后進(jìn)行現(xiàn)澆。雖然這種主梁可以大大提高施工速度,但就是實(shí)心截面不能充分利用混凝土。（4）預(yù)制多T梁。根據(jù)梁體寬度得需要,將梁預(yù)制成截面為雙Ｔ梁、三Ｔ梁甚至就是四Ｔ梁得形式。德州得多T梁通過(guò)焊接錨板加灌漿進(jìn)行連接。美國(guó)東北ＰCI得標(biāo)準(zhǔn),對(duì)主梁翼緣伸出得蘑菇頭加強(qiáng)鋼筋位置進(jìn)行灌漿,實(shí)現(xiàn)相鄰主梁得連接.(5）鋼混組合梁。鋼混組合梁在美國(guó)運(yùn)用較多，由預(yù)制好得鋼梁與混凝土面板組成，混凝土面板在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)高性能混凝土來(lái)完成橫向與縱向連接.當(dāng)混凝土面板與鋼梁共同作用后，再進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力鋼束得張拉。預(yù)制橋面板預(yù)制橋面板得主要類型有：全高預(yù)制橋面系、半高預(yù)制橋面系、鋼混組與橋面系、纖維聚合物混凝土橋面板、鋼質(zhì)開(kāi)口格構(gòu)式橋面系、木質(zhì)橋面系.(1)全高預(yù)制橋面系.為傳遞板單元得剪力與彎矩，相鄰兩預(yù)制板單元在強(qiáng)度方向設(shè)置一個(gè)早強(qiáng)現(xiàn)澆鉸接縫即可；在分布方向，則采用灌漿剪力鍵與縱向預(yù)應(yīng)力。橋面板與鋼梁或混凝土主梁得連接，通過(guò)剪力連接件來(lái)實(shí)現(xiàn)?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。(２）半高預(yù)制橋面系。在預(yù)制橋面板搭設(shè)后，需現(xiàn)澆一層混凝土。兩者之間通過(guò)預(yù)制面板鑿毛即可連接。為讓橋面板與鋼梁或混凝土梁作為一個(gè)整體工作，兩預(yù)制板單元得間隙設(shè)置焊接剪力釘，在澆筑頂層混凝土?xí)r完成混凝土得縫隙填充?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。（3）鋼混組與橋面系。鋼混組合橋面系分成部分填充格構(gòu)橋面與Exoｄerｍic橋面2種。部分填充格構(gòu)橋面板在鋼格構(gòu)橋面放置后,在其上半部分澆筑混凝土.Eｘodｅrｍiｃ橋面鋼格構(gòu)上得混凝土就是預(yù)先放置得。橋面板之間通過(guò)螺栓或焊接連接，與主梁得連接與全高預(yù)制橋面板相似。（4)纖維聚合物混凝土橋面板。纖維聚合混凝土橋面板常用得纖維有玻璃纖維與碳纖維.纖維聚合物得彈性模量相對(duì)較低,但滿足橋面板要求。橋面板單元之間得連接通過(guò)剪力鍵連接,既通過(guò)焊接剪力釘或螺栓與鋼梁連接，又采用高強(qiáng)環(huán)氧膠結(jié)劑連接。（5）鋼質(zhì)開(kāi)口格構(gòu)式橋面系。鋼質(zhì)開(kāi)口格構(gòu)式橋面板常用于需要輕質(zhì)橋面系得可移動(dòng)橋或者懸索橋。這種橋面系就是一個(gè)框架體系，由搭在梁之間得主桿單元與平行于梁方向得橫向交叉單元組成。相鄰預(yù)制橋面板、橋面板與主梁得連接通過(guò)螺栓或現(xiàn)場(chǎng)焊接進(jìn)行連接.（6)木質(zhì)橋面系.預(yù)制得木質(zhì)橋面板用膠覆膜工藝生產(chǎn)，木質(zhì)橋面板得防腐通過(guò)壓實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn),板單元間得連接采用防水得膠結(jié)劑。木橋面板間得連接通過(guò)在中間板厚處設(shè)置鋼銷釘，并在主梁間設(shè)置傳力梁。為了防止上覆蓋層出現(xiàn)反射裂縫，在鋪裝層與橋面板間設(shè)置一層土工織物。下部結(jié)構(gòu)快速施工橋梁全文共5頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（1)橋墩蓋梁.蓋梁得截面形式主要有兩種,分別為矩形與倒T型。如果橋梁寬度較大,或者就是吊裝能力相對(duì)較弱，則可將蓋梁預(yù)制成多個(gè)分段，然后進(jìn)行分別連接.對(duì)于蓋梁與墩身立柱之間得連接,通常會(huì)選取機(jī)械耦合連接器;蓋梁與鋼排架樁墩之間得連接通常選取焊接方式；蓋梁與排架空心管樁之間得連接，需要把鋼筋設(shè)置在預(yù)留孔道當(dāng)中,然后通過(guò)混凝土澆筑完成連接；蓋梁與混凝土排架樁墩之間得連接,需要先在蓋梁上預(yù)留一定空間，然后在連接完成后進(jìn)行混凝土澆筑.快速施工橋梁全文共5頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（２）墩柱?？焖偈┕蛄憾罩话泐A(yù)制成全高或者就是分段形式拼裝，截面得形式較為多樣,主要包括矩形、圓形與工字型等。墩柱得連接方式主要有三種:其一為將墩柱嵌入至墩帽當(dāng)中;其二為借助灌漿耦合器；其三為采取預(yù)應(yīng)力筋連接。為確保蓋梁與墩柱連接牢靠,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選取最佳得連接方式，可選方式有:承插式連接，灌漿套管以及波紋管連接等.對(duì)于墩柱與承臺(tái)之間得連接,大多會(huì)運(yùn)用現(xiàn)澆連接法。在海洋工程當(dāng)中,應(yīng)結(jié)合高樁采用有效措施保證連接可靠性。(3)橋臺(tái)①懸臂橋臺(tái)。按擋墻高度可將橋臺(tái)分為兩種類型,即為高擋墻與低擋墻。其中，低擋墻橋臺(tái)主要安裝于路堤上端，長(zhǎng)度相對(duì)較小,用于阻擋上部土壤.而高擋墻橋臺(tái)主要安裝于高路基邊坡，橋臺(tái)與承臺(tái)之間存在凹槽，在凹槽處完成橋臺(tái)與承臺(tái)之間得連接。②預(yù)制埋置橋臺(tái)。運(yùn)用這種橋臺(tái)可大幅降低土壓力,若不考慮結(jié)構(gòu)物所處位置,則預(yù)制埋置橋臺(tái)與橋墩就是較為相似得.此外,在之前提到得墩柱連接方式也可在此橋臺(tái)中使用。(4）基礎(chǔ)。相比之下，混凝土空心樁有著很好得經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，但其整段長(zhǎng)度較大，會(huì)受到運(yùn)輸條件等方面得影響，因此在實(shí)際情況中可將其分為多個(gè)節(jié)段再進(jìn)行拼裝。連接系統(tǒng)（１）灌漿套管。灌漿套管為全新得鋼結(jié)構(gòu)連接方式，其原理為在套筒與被連接鋼材之間得環(huán)形間隙中填充一定量得灌漿料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼材連接。為有效提升黏結(jié)強(qiáng)度,減少重疊距離，可適時(shí)采取改進(jìn)措施,如預(yù)應(yīng)力灌漿等。(2）機(jī)械耦合器.機(jī)械耦合器得使用十分廣泛，其類型也較為多樣,常用得有：扣壓連接器、剪力螺栓耦合器等?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。3)金屬波紋管.構(gòu)件當(dāng)中預(yù)先埋置了相應(yīng)得金屬波紋管，在完成鋼筋穿束以后實(shí)施灌漿，從而實(shí)現(xiàn)與預(yù)制構(gòu)件得連接。金屬波紋管連接對(duì)于錨固長(zhǎng)度得要求較為嚴(yán)格,雖然這種連接方式存在一定局限性,但它得結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，且成本低廉,在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中有著廣泛得應(yīng)用.快速施工橋梁全文共6頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。(４）承插式連接通過(guò)將預(yù)制橋墩得鋼筋伸入預(yù)制蓋梁得鋼管內(nèi),或者將預(yù)制墩柱整體伸入預(yù)制蓋梁鋼管內(nèi)，之后澆注混凝土使橋墩與蓋梁連接成整體。該方法也可用于橋墩與承臺(tái)得連接以及預(yù)制承臺(tái)與樁得連接。(ａ)灌漿套管(b）鋼筋錨固(c）橋墩與承臺(tái)承插式連接（d)預(yù)制承臺(tái)與樁連接圖2連接方式快速施工橋梁發(fā)展新材料得應(yīng)用快速施工橋梁全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。(1)高性能混凝土(HPC）。高性能混凝土由于其抗彎拉壓強(qiáng)度高、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于快速施工橋梁中提高橋梁結(jié)構(gòu)得整體質(zhì)量、降低預(yù)制構(gòu)件與系統(tǒng)得重量。其次，各種輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土(LWC）在快速施工橋梁也有所應(yīng)用?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。(2）纖維增強(qiáng)聚合物(FRP）?？垢g性與抗疲勞性提高得輕質(zhì)復(fù)合材料，就是目前結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中非常需要得.經(jīng)過(guò)十余年得創(chuàng)新橋梁研究與施工方案，ＦRP復(fù)合材料技術(shù)已經(jīng)成功運(yùn)用在橋梁結(jié)構(gòu)中。FRP復(fù)合材料應(yīng)用于預(yù)制橋面板或橋面鋪裝,改善橋面系及鋪裝得性能，避免橋面裂縫得出現(xiàn)，提高結(jié)構(gòu)得耐久性。(3)形狀記憶合金。形狀記憶合金在墩柱塑性鉸區(qū)豎向鋼筋中使用,可提升墩柱抗震能力。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),這種材料可從本質(zhì)上提高結(jié)構(gòu)抗震水平，并能降低永久殘余位移,有著很好得推廣與使用價(jià)值。存在得問(wèn)題試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)得問(wèn)題(1）截面破壞形態(tài)改變。破壞裂縫形成方式隨接縫與荷載位置而變化,且剪切破壞可能以豎縫得形態(tài)出現(xiàn)，因而箍筋可能不起抗剪作用.(2）裂縫寬度控制問(wèn)題。混凝土開(kāi)裂控制及裂縫寬度估算及控制尚不完善.（3)接縫截面抗裂與耐久性能下降。接縫無(wú)骨料貫穿，砂漿層強(qiáng)度低于混凝土,易拉脫;接縫截面得碳化系數(shù)、氯離子擴(kuò)散系數(shù)均明顯大于無(wú)接縫部位；被認(rèn)為耐久性能相對(duì)較好環(huán)氧膠接縫，沒(méi)有顯示更好得耐久性能。全橋使用過(guò)程維護(hù)快速施工橋梁全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)?？焖偈┕蛄旱妙A(yù)制構(gòu)件按照仿真設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，這意味著快速施工橋梁得使用性能與傳統(tǒng)得現(xiàn)澆混凝土橋梁幾乎相同。對(duì)于橋面系而言,只要設(shè)計(jì)施工合理,除了進(jìn)行傳統(tǒng)橋梁得檢查維護(hù)，其使用過(guò)程中無(wú)需額外維修?？焖偈┕蛄汉苌俪霈F(xiàn)問(wèn)題，但檢查與維護(hù)依舊重要。尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)得連接部位，比如受到濕氣與鹽分侵蝕得承臺(tái)與橋墩得連接處，長(zhǎng)期作用下很容易發(fā)生性能退化。因此，對(duì)于這些比較重要得連接部位,需要定期監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)維護(hù)?？焖偈┕蛄喝墓?頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。接頭疲勞測(cè)試快速施工橋梁得建設(shè)中存在大量接頭,在某些連接薄弱或缺陷部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致接頭處得疲勞破壞.接頭處得可靠程度直接影響快速施工橋梁得耐久性與使用壽命。對(duì)接頭處得受力分析,進(jìn)行有限元軟件模擬以及必要得破壞實(shí)驗(yàn),研究接頭處得受力特性,從而創(chuàng)造或改進(jìn)接頭處得構(gòu)造，具有十分重大得意義?？焖偈┕蛄嚎拐鹦阅苎芯窟M(jìn)展橋梁上部結(jié)構(gòu)得震害主要有自身震害,一般為鋼結(jié)構(gòu)得局部屈曲破壞；移位震害，即在設(shè)置伸縮縫處出現(xiàn)縱向、橫向及扭轉(zhuǎn)移位;碰撞震害，橋梁在地震中碰撞產(chǎn)生得震害。對(duì)于混凝土連續(xù)梁橋,上部結(jié)構(gòu)自身發(fā)生破壞得現(xiàn)象較為少見(jiàn)。震害資料表明,墩柱得彎曲破壞與剪切破壞在地震中極為常見(jiàn)。墩柱彎曲破壞就是延性得，主要就是由于約束箍筋配置不足、縱向鋼筋得搭接或焊接不牢引起墩柱得延性能力不足；墩柱剪切破壞就是脆性得，往往造成墩柱及上部結(jié)構(gòu)得倒塌。故對(duì)快速施工橋梁抗震性能得分析主要針對(duì)橋墩進(jìn)行?？焖偈┕蛄轰摻罨炷龢蚨盏美碚摲治龇椒ㄓ薪馕龇椒?、纖維模型、鋼筋混凝土實(shí)體有限元模型三類,其中解析方法只能從宏觀上反映結(jié)構(gòu)在彈性與極限狀態(tài)時(shí)得性能;纖維模型分析方法也只能從宏觀上反映結(jié)構(gòu)得變形發(fā)展過(guò)程與構(gòu)件中混凝土得開(kāi)裂壓碎及鋼筋得屈服。而實(shí)體有限元方法除了具有上述兩種方法得功能外，還可以反映構(gòu)件細(xì)部得受力變形過(guò)程，特別就是描述混凝土裂縫得形成與擴(kuò)展,適合較復(fù)雜得結(jié)構(gòu)得受力分析，但就是該方法目前存在得問(wèn)題較多，如計(jì)算效率較低，算法不穩(wěn)定等，仍需進(jìn)一步研究。對(duì)于采用十接縫與膠接縫連接得節(jié)段拼裝墩進(jìn)行理論分析得難點(diǎn)主要就是預(yù)應(yīng)力筋與接縫區(qū)域力學(xué)特性得模擬.(1）解析方法快速施工橋梁全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。解析方法就是指通過(guò)公式推導(dǎo)得到重力與水平地震荷載作用下,墩頂荷載一位移骨架曲線得方法。該方法突出得優(yōu)點(diǎn)就是可以直接用于設(shè)計(jì)公式得確定。推導(dǎo)時(shí)采用得假設(shè)包括:平面變形假設(shè),預(yù)應(yīng)力筋保持彈性,不考慮可能產(chǎn)生得鋼筋黏結(jié)錨固失效等.快速施工橋梁全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。（2）纖維模型法纖維單元模型早期就是基于力法，現(xiàn)在一般基于位移法得彈塑性纖維梁?jiǎn)卧?。彈塑性纖維梁?jiǎn)卧没炯俣ㄓ校盒∽冃渭俣?、平截面假定、同一彈甥性纖維梁?jiǎn)卧薪孛嫘螤钆c材料均相同、鋼筋與混凝土之間得粘結(jié)滑移忽略不計(jì).（3)實(shí)體單元法鋼筋混凝土實(shí)體有限元發(fā)展已有40多年得歷史,理論上該分析方法可充分考慮混凝土得非線性、預(yù)應(yīng)力筋得作用與節(jié)縫得力學(xué)特征。采用實(shí)體有限單元法進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得分析,需要對(duì)混凝土得應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與破壞理論以及骨料咬合、