桥梁建设工程安全性与耐久性

1、桥梁建设工程安全性与耐久 性 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 工程预可研究立项 工程工可研究 技术标准、设计任务等 工程方案国际竞赛 方案招标 工程初步设计 方案比较 工程技术设计 施工图 工程施工设计 ？ 正式开工 建设八字方针：经济、实用、安全、 美观 大桥建成 （过程结束） 交付使用 （管理） 安全、耐久 保障 ？ 基建程序 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计

2、理念进展展望设计理念进展 以美国 为例！ 以中国为例 （九十年代） 高速公路达2万公里，平均以2500万计，建设费用 约为5000亿 大桥主跨400米以上，26座（32座） 大桥主跨600米以上，12座（13座） 大桥主跨800米以上，4座（5座） 大桥主跨1000米以上，1座（2座） 21世纪5座跨海大桥正开始建设 估计1000亿 八十年代末估计维修费用（R.C.B)$1550亿 九十年代70万座R.C桥中60加固费用$3500亿 21世纪初计划桥梁全面维修 费用$12000亿 反 思 ！ 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐

3、久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 城 市 高 楼 隐 患 上海市为例 2001年底统计高层4200余幢 至今已呈现各种隐患，追其原因 有： 反 思 ！ 技术标准滞后无人着急！？ 管理体制不畅混乱 业主法制意识不强无投资 风险意识 运营管理极差修缮资金不 投入！ 设计施工水平不高不思进步 材料偷工减料法规不严 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 进入进入2121世纪世纪 我国迎来了海湾大桥工程建设高潮我国迎来了海湾大桥工程建设高潮 苏通大桥工程苏

4、通大桥工程 杭州湾大桥杭州湾大桥 东海大桥东海大桥 沪崇苏长江通道工程沪崇苏长江通道工程 香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 苏通长江公路大桥苏通长江公路大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 杭州湾跨海工程杭州湾跨海工程 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程

5、安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 东海大桥东海大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 桥梁事故桥梁事故 80%80%以上以上 HUMAN ERRORHUMAN ERROR 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范

6、立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 事故分析事故分析 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 结构功能？！结构功能？！ 规划？！规划？！ 设计？！设计？！ 施工？！施工？！ 材质？！材质？！ 规范、规程？！规范、规程？！ 标准？！标准？！ 自然环境自然环境 袭击（风、浪、海啸袭击（风、浪、海啸 、地震、船撞、地震、船撞） 人为破坏人为破坏 功能服务超过极限功能服务超过极限 Internal CoursesInternal

7、 Courses External CoursesExternal Courses Safety of BridgesSafety of Bridges 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 设计基设计基 准期准期 结构寿结构寿 命期命期 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 结构整体设结构整体设 计寿命计寿命 各部分设计各部分设计 寿命期寿命期 同

8、济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 保障桥梁结构安全新理念 材质材质 环境环境 超载超载 袭击袭击 桥梁结构桥梁结构 安全安全 Safety 质量系统质量系统 Quality 管理系统管理系统 Management 维修维修 Maintenance 加固与修复加固与修复 Repair，Retrofit 规划规划 设计设计 建造建造 运用运用 美观美观 Planning Design Construction Operation Aesthetic 健康检测系统健康检测系统

9、 Monitoring system 诊断评估诊断评估 Assesment 结构设计要求（结构设计要求（Demands）；）； 可检性可检性(Examinability)； 可换性可换性(Replaceability)； 可修性可修性(Repairability)； 可控性可控性(Controllability)； 可持续性可持续性(Sustainability)； 可强性（可强性（Retrofittability） What? When? How? 人为人为 设计寿命期设计寿命期 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工

10、程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 香港汀香港汀 九桥九桥（Ting Kau BridgeTing Kau Bridge） 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 塔顶锚索区（钢锚箱）塔顶锚索区（钢锚箱） 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 钢锚箱钢锚箱 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础

11、 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 桥身透视图桥身透视图 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 桥面处斜拉索锚碇桥面处斜拉索锚碇 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 锚固墩处的铰支座锚固墩处的铰支座 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性

12、桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 青衣桥台剖面图青衣桥台剖面图 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 结构设计寿命期与结构使用功能的关系 25 50 75 100 0 检测 功能（Performance） 倒塌（Collapse） 警戒线（Warning Level） 目标（Target） 小修 中修 大修 加固 1.60 1.40 1.00 计划 年份（Year） 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础

13、桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 质量保证与规范的关系 各项工程维修、加固规程与手册 设计质量 设计中各个项目的相应规范、指南 和规定文件 材料质量各项工程材料的标准 复合材料质量各复合材料的合成标准 施工质量 施工技术、工艺、操作各项规程或 规定文件 养护质量各项工程的养护管理规定 维修、加固质量 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 Every Day 工作人员坐在汽车内，巡视引桥 及主桥。 Every Week 仔细巡视，

14、注意构件损坏程度。 Every Six Months 作详细近距离视察。 Every Year 做详细近距离巡视检查。 香港路政暑的要求 检查 作定时例行巡视工 作，目测检查 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 Every Day in Twice 收拾桥面伸缩缝垃圾。 Every Day 打扫桥面、路面。 Every Three Months 清理照明系统、清理中央 预留带。 Every Six Months 清洗交通标志、桥梁伸缩缝 、栏杆、照明系统。 Every

15、Year 对大桥的构件、排水系统作 维修保养。 Every Three Years 重新油漆路灯支柱，更换 路灯的灯泡等。 香港路政暑的要求 维修 例行保养 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全

16、性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室

17、范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国

18、家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 安装健康 监测系统 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 范立础摄于范立础摄于 02.8.702.8.7 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 工程结构设计新理念 材质材质 超载超载 袭击袭击 环境环境 维修维修

19、Maintenance Maintenance 修复修复Repair Repair 更换更换replace replace 加固加固RetrofitRetrofit 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 设计、施工阶段新设计理念思路 桥梁生命期内桥梁生命期内 风险评估：风险评估： 1 1、投资风险、投资风险 2 2、设计风险、设计风险 3 3、施工风险、施工风险 寿命期投资效益评寿命期投资效益评 估（经济投资最少估（经济投资最少 和施工时间最短）和施工时间最短） 结构设计

20、要求：可检性结构设计要求：可检性 ；可换性；可修性；可；可换性；可修性；可 强强 性；可控性；可持续性性；可控性；可持续性 根据业主要求确定大型桥梁的根据业主要求确定大型桥梁的 使用寿命（即耐久性）使用寿命（即耐久性） 确定合适的设计要求和施工技术确定合适的设计要求和施工技术 因素因素2 2 耐久性耐久性 总结出与桥梁耐久性相关的各个因素总结出与桥梁耐久性相关的各个因素 因素因素1 1 耐久性耐久性 因素因素n n 耐久性耐久性 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 结构

21、设计新理念要求工程师们对结构组成要分析： 结构各部件在静、动荷载作用下的易损性； 结构中主要传力构件与次要传力构件 可更换部件与不可更换部件 可加固部件与不可加固部件 可控制部件与不可控制部件 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 运营、维护阶段新设计理念思路 已建成的桥梁结构已建成的桥梁结构 对桥梁进行定期检测对桥梁进行定期检测 诊断评估（结构安全诊断评估（结构安全 性、经济风险评价）性、经济风险评价） 做出科学决策做出科学决策 正常正常 运营运营 加加 固固 维维 修修 拆拆 除除 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础 桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 桥梁使用寿命（耐久性） 桥梁寿命期内风险评估 地震风险； 船撞风险； 抗风风险 因素1 因素2 因素n