北京讲课)当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,当 前 我 国 桥 梁 建 设,面 临 的 新 形 势 和 存 在 的 主 要 问 题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,上世纪80年代前后，国家重申向科学技术进军的号召。在工程技术界掀起了一股追求结构创新的浪潮。特别是在改革开放后的初期，国家大力推动发展现代化交通，首当其冲的就是开展高速公路的建设。面对辽阔的江面和风高浪急的海口，国内已有的建桥理念与传统技术手段，已难以完全适应所遇到的工程环境条件，迫切需要掌握自主设计和建造大跨度桥梁的技术。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,于是兴起了学习引进已在国外开始形成气候的斜拉桥结构设计和使我国古已有之的悬索桥结构的现代化。十余年来随着国家经济建设的大规模开展，我国在土木工程领域中的大型桥梁建设的成就业绩受到了世界各国的瞩目。技术上正沿着自主创新的道路继续前进。下面以个人的一管之见，表述一下在技术上的一些思路和在某些方面的浅见。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,2、关于斜拉桥方面,十余年来，国内设计建成的斜拉桥大大小小已不胜枚举，从初期的仿效国外的成例到随着技术经验的积累也有了我们自主的创新。在主梁的截面形式方面，初期引进的有双边箱截面和形边主梁形式，基本上为预应力混凝土结构。不久在加拿大的安纳西斯桥首次出现了采用工字形钢梁与混凝土桥面板叠合成形主梁的斜拉桥。国内随即也建成了多座类似型式的较大跨度的斜拉桥。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,随后，设计者们在基于价值工程的理念和斜拉桥向超大跨度发展的静力平衡机理出发，1999年初设计建成了国内第一座箱形混合梁大跨度斜拉桥。此后国内在采用大跨度斜拉桥跨越江、海的设计中，风行的扁平钢箱梁结构成为首选。值得一提是在近期建成的东海大桥的主通航孔的斜拉桥中，主梁采用了在国外尚很少见到的钢开口箱上叠合混凝土桥面板的新结构。而即将在长江中游建设的两座跨度在900m上下的斜拉桥中，除在结构体系上改用了混合梁外，因桥面横宽较大而合理地选用了又一种双边箱截面的结构方案。这些在技术上更为多样性的合理发展，表明了国内广大的设计工作者在设计理念上的兼容与开放。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,在斜拉桥体系的结构组成中，斜拉索构成的可靠与耐用是斜拉桥梁长期安全运营的关键。国内目前最为流行的是平行钢丝成品索，它的优势是工厂制造，现场直接安装。对于桥梁跨度不大和单根索长较短的情况而言，可以认为对施工操作是方便易行的。当斜拉桥的主跨达到500m600m以上，单索的张挂和张拉就不是很方便了。此时选用平行钢绞线组成的斜拉索应该说是在技术上的一种进步。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,目前使用的平行钢绞线拉索具有四层防护的全封闭体系，是一种施工与成索于一体的便捷构造。单根钢绞线在工厂进行全封闭后直接运送到现场，它在现场的安装基本上是一种轻便的放线式作业，单根逐一张挂和张拉，不需要事前的精确测长和下料，工艺装备和转运操作等均因而简化。整索张力的建立是通过“等张力法”的理念分析和计算机监控。整束的受力的均匀性基本上不存在问题。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,近期在市场上已出现了一种用于体外预应力束的全环氧填充包裹型高强度钢绞线。它可以直接用群锚夹片加以夹持牢固。比前述的全封闭填充油性蜡钢绞线，在夹片夹持前须将包皮去除和擦净钢绞线附着的油性蜡，而存在金属绞线在施工期处于暴露的问题，后者有效地避免了这一缺陷。这种新出现的全环氧填充包裹型高强度钢绞线用于平行钢绞线斜拉索体系中，完全排除了在锚固处存有一段包皮被剥而裸露的可能浸蚀的危害。确保其处于全封闭状态。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,斜拉索在梁上的锚固方式，就主梁为钢箱梁而言，国内除有两例采用在钢箱梁外腹板中嵌焊钢管的简洁构造外,余下多采用在外腹板一侧焊贴偏心受力的封闭式锚箱，结构受力上虽没有什么不妥。但因主要是位于风咀隐闭范围，安装施焊中难免存在难于探查的盲区，死角维修养护困难。有鉴于此，在2002年设计的湛江海湾钢箱梁斜拉桥中，改为采用在箱梁顶面板上直接焊上锚拉板的简洁构造，既方便于施工，又便于直观检查。其可靠性经过大比尺的模拟试验验证。该桥已在2006年底建成通车。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,斜拉索在塔上的锚固方式，早期多采用双索对称并列交叉布置，主塔柱的钢筋混凝土截面上没有不平衡拉力的作用。随着预应力技术的可靠性的确认，开始了塔柱广泛采用空心矩形的截面形式和配置井格形预应力束的设计。应该说这是一种在受力理念上最为明确的方案。也有一些采用配置U形环绕预应力束股的设计，其结构性的重大缺点是弯曲半径太小，势必形成预应力束股中不可能受力均匀的问题。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,两侧斜拉索的水平分力在塔上形成受力平衡的过程，是在一侧斜拉索作用下首先使塔柱发生水平位移而使它侧斜拉索出现反作用力而达到。顺桥向的塔体侧壁处于受拉是不可替代的力学现象。值得在设计理念上加深了解。,斜拉桥中的单根索的受力，与梁上索距大小直接相关，单索索力的作为不会随跨度的超大而有质的变化。,2000年前后，三塔等跨斜拉桥在国内出现。它是一种扩展斜拉桥使用功能的技术进步，在结构体系上有的传承双塔式的纵飘体系，较为合理的是在中塔处采取塔梁墩固结的体系。后者在施工架设中和在成桥营运中均具有较好的技术优势。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,3、关于悬索桥方面,上世纪90年代初，广东地区因应经济发展的形势，开始了现代化高速公路的建设。国内工程技术界的有识人士，力倡在合适的海湾，启步自主设计建造第一座有中国特色的大跨度现代悬索桥。它就是于1995年底建成通车的汕头海湾大桥。该桥的主跨452m，没有什么可以惊人之处。但是在总体布置上，它包含了双塔三跨双铰式悬索桥所可能有的几何特征。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,在设计理念上着重于解决既要抗强台风又要抗强震的结构安全的问题。在抗风方面从提高全桥的重力刚度和结构阻尼出发而采用了薄壁预应力混凝土箱梁结构。梁的横截面为梭式的流线形，风洞试验证实了设计者的预期，其在不同攻角下的流态均极为顺畅。在抗震方面，秉承了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三原则。纵桥向布置了多道依次隔震消能的弹性约束，横桥向则在主塔处设减震剪力销对主塔给以保护。本桥在整个设计与建造过程中，在技术上没有随着发达国家的旋律起舞，更没有亦步亦趋。从此以后，国内如同前述的斜拉桥的方兴未艾一样，多座现代悬索桥飞速地发展起来。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,悬索桥具有比斜拉桥更大的跨越能力，但我们不应局限于一味在扩大主跨的尺度上去追求。研究三塔或四塔大跨悬索桥以及斜拉与悬索合理配用的桥梁结构才是应予追求的目标，才是一种创新的技术进步与发展。其中的三塔大跨度悬索桥方案已完成初步设计，有望于近期在长江中、下游合适的桥位处正式采用并实施。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,4、关于系杆拱桥,拱式桥梁是一种具有较大跨越能力替代梁式桥的受力合理的结构。其承重的主体是在面内具有曲率的压力杆件，在这一点上它与悬索桥以主缆受拉为承重的主体构件刚好相反。悬索桥结构体系在活载作用下其主缆的垂跨比变大，其结构受力引用比较早期的挠度理论分析法或当今通行考虑空间状态的有限变形理论 分析法，均与简单的弹性理论分析法得出的结果要少很多。跨度越大越有利。而拱桥体系在活载作用下其拱圈的矢跨比变小，杆件的内力势必是增加的趋势。目前在工程界有一种把系杆拱桥的跨度向超大方向发展的劲头，在理论上值得深思。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,近年来公路大跨度悬索桥和斜拉桥早已遍布国内的大江大河。目前刚刚开始的高速铁路和客运专线的建设，可能在某些地方存在其开建的铁路桥梁要与已有的公路桥梁并列越江。在面对这些大跨度桥梁的气势下，铁路桥梁恐怕难以再用跨度大小不相匹配的设计。铁路桥的建造迟早要进入到大跨度斜拉桥和更大跨度悬索桥的技术领域。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,国家十五计划期间规划修建的京沪高速铁路在南京越江的桥梁曾决定在南京长江大桥下游约2km处的上元门江段新建独立的高速铁路桥。因为上游要对应现有桥孔的航迹习惯性走向，下游须顾及不影响上元门航行横驶区和八卦洲洲头的流态条件，于1998年间推出了采用两个主跨均为488m 的三塔PC箱钢桁叠合梁斜拉桥方案。该方案特别成功地解决了人们最为顾虑的有关桥上高速行车的舒适性，脱轨的安全性以及车桥共振的结构稳定性等问题。后因建设计划推迟而未予实施。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,现行的高速铁路的轨道结构在线路与桥梁之上，均为整体的有碴或无碴道床，双线每延米的重力在16t上下。这对斜拉桥和悬索桥的成桥结构须要具有良好的重力刚度和使活载与恒载的比例减小，提供了一个非常有利的条件。余下的只要在对主梁截面及型体的设计中，注意其结构的整体性刚度要求，应该不难办到。目前正在建设之中的南京大胜关高速铁路桥，已研究设计出桁式整体桥面结构方案，开始了对传统的技术理念的突破。大跨度斜拉桥和更大跨度悬索桥应用于高速铁路桥梁中，其在技术上的优势和发展前景不应被过多的疑虑所忽视。,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,1、回顾历史,2、关于斜拉桥方面,3、关于悬索桥方面,4、关于系杆拱桥,5、高速铁路大跨度桥梁的设计理念问题,6、技术上传统与创新问题,7、创新环境,8、桥梁耐久性与健康监测,9、理念上具有一定新意的设计实例,目 录,当前我国桥梁建设面临的新形势和存在的主要问题,6技术上传统与创新问题,大跨度桥梁的深水基础工程，往往是控制桥梁总造价和总工期的一项技术关键性课题。建国初期建成的武汉长江大桥，其深水基础创造性地采用了管柱钻孔的结构方案。随后出现一种偏向，认为管柱方案可以包揽一切。其实管柱钻孔基础的出现，主要是对深水岩石地基过去一直采用气压沉箱施工的人工手段的改变。并不是完全可