工业化桥梁建造技术武汉课件

1、第一部分 工业化桥梁建造概述 第二部分 工业化桥梁相关技术应用第三部分 相关展望交流提纲1、 引言 实现“十三五”时期发展目标，破解发展难题，厚植发展优势，必须牢固树立并切实贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。这是关系我国发展全局的一场深刻变革。今后交通工程、桥梁工程的发展离不开“落实五个发展理念，打造品质工程”的新理念、新要求。我公司近些年来大力开展桥梁工业化的创新与实践工作，也正是将时代的新要求和新理念落到实处的体现。桥梁工业化对打造品质工程的促进作用：有利于提高质量 设计、生产、安装标准化，可维修更换性强，便于质量控制和管理。有利于节约工期 生产工厂化和安装机械化，能提高劳动生产

2、率，减短工期。有利于施工管理 工厂化程度高，现场工序少。有利于降低造价 工厂化和机械化可大大降低劳动强度，减少人工消耗，降低生产成本。有利于环境保护 工地现场粉尘量少，噪音污染小，环境破环小，资源利用率高。 我公司桥梁工业化技术成果 济祁高速淮南至合肥段淮河特大桥引桥全长，上部结构采用35m跨径钢板组合梁桥，下部结构采用高强管型预制墩，基础采用PHC管桩基础，工厂化率达到80%以上。2、 桥梁工业化定义桥梁工业化： 通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式，来代替传统桥梁建设中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。 桥梁工业化的主要特征：桥梁设计标准化构件生产工厂化施工安装

3、机械化组织管理科学化 3、 桥梁工业化发展历程 近年来，随着人工成本的急剧上升，国人环境意识的提高，桥梁工业化已成为时代发展的趋势，交通运输部十三五规划（初稿）中也明确提出加快桥梁工业化的发展。整体吊装预制墩柱安装节段拼装 3、 桥梁工业化发展历程 钢板组合梁桥 超薄节段预制拼装箱梁 高强混凝土预制墩技术 预制PHC管桩 我公司在桥梁工业化建设中，经过不断的探索，取得了较多成果，编制了多套标准化和工业化建设标准图集，申请了多项专利技术，并在大量工程中得到运用，相关技术已走在国内前列。 我公司桥梁工业化技术成果第一部分 工业化桥梁建造概述 第二部分 工业化桥梁相关技术应用第三部分 相关展望交流提

4、纲一、钢板组合梁桥二、高强混凝土预制墩技术三、装配式混凝土通道技术四、超薄型节段预制梁五、其它应用技术第二部分 工业化桥梁相关技术应用 在欧洲、日本等国的桥梁建设中，组合结构桥梁占有重要地位。以法国的桥梁市场为例，组合结构桥梁最有竞争力的跨径范围甚至可达30110m，其中公路桥中，85%是组合结构桥梁。英国大多数20160m及以上跨径的公路桥，组合结构桥梁竞争力很强，德国及美国的组合结构桥梁应用更广。一、钢板组合梁桥 1 技术背景钢板组合梁结构是组合梁结构体系中材料指标最低、使用最广泛的结构。目前，国外中等和小跨径桥梁首选结构是钢板组合梁。在我国该类结构数量只有零星使用。而法国使用比例达到85

5、%，美国为60%，日本韩国均为50%以上；该结构是环保、节能、经济、美观的结构，发展该类结构桥梁是趋势所在。韩国某钢板梁桥法国某钢板梁桥一、钢板组合梁桥 1 技术背景1：35米跨径引桥 2：80m跨堤桥 3：40米跨径引桥 4：主桥(200m) 5：40米跨径引桥 6：60m跨堤桥 7：35米跨径引桥 2 应用实例1）安徽省济祁高速淮河特大桥一、钢板组合梁桥 济祁高速淮河特大桥采用35m、40m钢板组合梁，全长约 公里。目前济祁高速淮河特大桥引桥钢板组合梁结构目前已钢主梁已经完成架设。桥面板正在安装中。2 应用实例一、钢板组合梁桥1公路等级：双向六车道高速公路2行车速度：100km/h3. 桥

6、梁设计基准期：100年4荷载等级：公路-级5引桥跨径：24m、35m不等6. 标准横断面：单幅桥面宽，全宽2）裕溪河大桥2 应用实例一、钢板组合梁桥 40m跨钢梁高，总高，桥面宽。 横桥向布置五片主梁，中心间距，悬臂。 主梁间采用高小横梁，纵桥向按5m间距设置。 主梁上翼缘与桥面板采用圆柱头焊钉连接。 支点处端横梁与主梁等高。3）武汉市高架桥2 应用实例一、钢板组合梁桥 简洁、美观(方案效果图)3）武汉市高架桥2 应用实例一、钢板组合梁桥 早期的组合钢板梁桥受结构计算理论、施工工艺以及设计理念的限制，用钢量指标高、结构繁琐、不够经济。从1980年前后开始集中力量进行组合结构桥梁的开发研究，在组

7、合钢板梁桥方面，对传统的结构体系进行了大幅度简化，并以双主梁或少主梁为主。 采用双主梁方案可以充分发挥材料性能，为降低造价提供了基础。一、钢板组合梁桥 3 技术方案 尽量减小支点处负弯矩。纵向不设预应力，减少主梁根数；改善受拉区混凝土板的受力、方便施工 对承重体系进行改进，少设横撑、腹板加劲肋；降低材料指标，降低造价 采用预制混凝土桥面板，实现构件工厂化。提高施工速度与质量一、钢板组合梁桥 3 技术方案 普遍采用先钢梁再桥面板的施工方法，尽可能降低支点混凝土承受的负弯矩。 技术动态：设计和施工密切配合、相互依存 设计与施工的相互依存，不要从单一角度考虑问题，而是从设计与施工的各个环节全面考虑，

8、其结果是材料更加节省、施工更加便捷。 一、钢板组合梁桥 1） 施工方法 3 技术方案钢板组合梁施工 由于钢梁具有足够的梁高，顶推施工时可以不设导梁，仅在钢梁上安装吊索塔架。一、钢板组合梁桥 2）钢梁制造与安装 3 技术方案钢板组合梁施工 跨径较小的钢梁自重小，整体吊装施工快捷安全。一、钢板组合梁桥 2）钢梁制造与安装 3 技术方案钢板组合梁施工 预制混凝土桥面板的方法，在可施工性、加快工期以及减少桥面板由于混凝土干燥收缩、水化热引起的拉应力等方面均有一定的优势。 为了实现快速安装，设计制造一些由自行式作业吊车和滑动运输车组成的专用设备，确保预制板快速安装。一、钢板组合梁桥 3）桥面板施工预制板

9、快速安装吊车 3 技术方案钢板组合梁施工 采用钢板组合桥梁与常规设计方案主要对比因素： 经济指标 受力和使用性能 施工简便性和成本 景观性 3 技术方案方案比选一、钢板组合梁桥钢板组合梁结构用钢量指标明显优于钢箱组合梁，具备结构的经济性；我国目前较多采用的是钢箱组合梁结构，其材料指标明显高于国外水平；我公司采用的钢板组合梁结构材料指标与国外相当。 3 技术方案经济性比选一、钢板组合梁桥 根据济祁高速合肥段工程量清单价格，35m钢板组合梁与30m小箱梁造价对比表如下： 随着跨径的变化，预应力混凝土梁桥与钢板组合梁桥造价变化如下图所示： 3 技术方案经济性比选一、钢板组合梁桥（注：本图钢板组合梁基

10、于钢材原材料3500 元/t） 小箱梁：考虑普通钢筋的作用，极限承载力富裕不到10%。按荷载短期效应组合计算的长期挠度：边跨跨中，中跨跨中，为跨径的1/1000。 钢板梁：下翼缘最大拉应力为172MPa，上翼缘最大压应力为164MPa。活载挠度为，为跨径的1/2500。刚度和强度均优于小箱梁。 组合结构桥梁由钢结构抗拉、混凝土抗压，充分发挥两种材料的使用性能，可使结构设计、施工、维修更趋合理并具全寿命经济性。混凝土结构作为桥面板可以克服钢构件的疲劳和防腐问题。钢构件作为主受力构件可以有效提高桥梁的使用寿命。 3 技术方案受力性能比选一、钢板组合梁桥 组合梁重量轻，采用整跨吊装，速度快。钢梁为工

11、厂标准化生产，质量可控。桥面板构造简单，不需内模，质量容易控制。上部结构不设预应力，施工简单，同时避免了预应力管道的通病。 小箱梁每跨需要分多次吊装，施工工期提高1倍以上。小箱梁构件尺寸单薄，预制质量较难控制，出现病害的几率高，耐久性差。一、钢板组合梁桥 3 技术方案施工比选 钢板组合梁桥上部结构轻盈、简洁，全桥通透性较好；相比之下现浇混凝土箱梁体量较大，易使人产生压抑感。 简洁、美观 多梁布置、零乱 一、钢板组合梁桥 3 技术方案景观性比选1）完成多套钢板组合梁上部结构通用图 28米路基宽度40米跨连续钢板组合梁上部结构通用图 28米路基宽度35米多跨连续钢板组合梁上部结构通用图米路基宽度3

12、5米多跨连续钢板组合梁上部结构通用图 2）完成多个项目的设计图纸 纵三高速淮河桥公里引桥施工图设计 北沿江高速公路巢无段裕溪河大桥公里引桥施工图设计 青海G213策克至磨憨公路东沟特大桥施工图设计 兰州市城市高架桥工可一、钢板组合梁桥 4 主要成果一、钢板组合梁桥二、高强混凝土预制墩技术三、装配式混凝土通道技术四、超薄型节段预制梁五、其它应用技术第二部分 工业化桥梁相关技术应用1 技术背景预制桥墩目前已在厦门高架BRT工程、东海大桥、杭州湾跨海大桥、上海长江大桥的桥墩设计和施工中得到了成功应用，应用效果良好，经济效益显著。东海大桥预制墩现场图 建筑预制柱施工二、高强混凝土预制墩技术预制墩技术优

13、势：1、施工速度快、施工质量易控制；2、现场的人工作业大为减少，机械化程度高；3、环保绿色的施工方式。传统预制墩存在的问题：1、预制墩技术要求较高，需要投入相应设备，一次性投入高；2、材料用量与现浇结构相当，造价不占优势；3、现场预制的条件有限，难以达到工厂化的要求；4、标准化程度不高，模板难以反复利用。二、高强混凝土预制墩技术1 技术背景预制墩的改进技术1）采用C70高强混凝土桥墩为受压为主的构件，提高混凝土的性能，可以有效降低材料用量指标；2）工厂化预制工厂流水化、标准化、机械化作业，产品质量可靠可控；3）离心法工艺大型离心机的使用，桥墩强度、耐久性、抗渗性均提高；4）产品标准化设备利用率

14、提高，管理难度降低，造价进一步降低。二、高强混凝土预制墩技术1 技术背景 二、高强混凝土预制墩技术2 技术方案 -现场试验试验墩张拉设备安装测点埋置墩顶加载点 实际竖向与水平加载值均大于设计值，验证了预制墩及接头承载力的安全性与可靠性。分 项作用力正常使用极限状态组合偶然状况（作为试验施加的最大参考荷载 ）试验荷载（墩顶）水平力(kN)253607竖向力(kN)31143389后浇连接顶部截面弯矩(kN.m)12653036轴力(kN)311433892 技术方案 -现场试验35m钢板组合梁桥单位数量单价(元)备注预制墩（C70）（D1.2m）m5551.12250.5现浇墩（C30）（D1.

15、4m）m5551.12771.6直接单价比较按照等效承载能力换算，现浇实心墩等效直径为1400mm，预制墩具有明显的材料优势，造价降低15%以上。 单价对比表二、高强混凝土预制墩技术2 技术方案 -经济指标二、高强混凝土预制墩技术4 应用实例-工厂化预制二、高强混凝土预制墩技术4 应用实例-济祁高速淮河特大桥吊装杯口施工安装后现场应用图淮河特大桥安装效率为每个标段每天8根，与现浇桥墩相比，减少了一倍以上的工期。 二、高强混凝土预制墩技术4 应用实例-济祁高速淮河特大桥高强混凝土预制墩造价低，施工质量可靠，在济祁高速淮河特大桥的公里引桥中已全面使用，通过与传统现浇墩相比，其在工期、质量、效率、风

16、险控制、环保等方面优势明显，综合经济效益具有很大优势，预制墩的应用是国内公路首次全线大规模化采用，是标准化的再一次实践，其社会影响和潜在效益巨大，将成为纵三合肥段标准化建设的一大亮点。我公司已获得2项实用新型专利，1项发明专利。二、高强混凝土预制墩技术4 应用实例一、钢板组合梁桥二、高强混凝土预制墩技术三、装配式混凝土通道技术四、超薄型节段预制梁五、其它应用技术第二部分 工业化桥梁相关技术应用针对公路通道规模化应用特点，为节约造价，提高标准化建设水平，充分发挥装配式通道结构的集中化预制和机械化拼装的经济、社会效益，率先开展了装配式砼通道标准化与工业化应用技术研究，包括：装配式混凝土管型通道、装

17、配式混凝土箱型通道、装配式通道洞口。应用情况良好，经济和社会效益显著。作为持续改进的创新型结构，适应标准化、工厂化应用需要，追求高效率、高质量、高效益建设目标，实现了在计算方法、设计方法、施工方法等方面系统突破。三、装配式混凝土通道技术1 技术背景三、装配式混凝土通道技术1 技术背景 多年实践形成系列成果。 “装配式钢筋混凝土通道研究”是“公路桥梁工业化建造示范技术研究”的组成部分。内容包括： 装配式管型通道研究； 装配式箱型通道研究； 装配式通道洞口研究。 管型通道、箱型通道和通道洞口技术的组合，将根本克服装配式钢筋混凝土通道在使用上的局限性，推动公路通道工业化建造的全面实现。三、装配式混凝

18、土通道技术2 装配式管型通道 结构各标准节段由顶板、底板、两侧墙四个自稳构件组成。 构件组装后，现浇下部底板，上部顶板两接头保持铰接形式。 管口采用预制削竹节段，也可采用预制砌块、现浇挡墙结构。三、装配式混凝土通道技术2 装配式箱型箱通 结构各标准节段由顶板、底板、两侧墙四个自稳构件组成。 构件组装后，现浇下部底板，上部顶板两接头保持铰接形式。 管口采用预制削竹节段，也可采用预制砌块、现浇挡墙结构。三、装配式混凝土通道技术3 理论研究与试验结构与荷载直接辐射区内示意图可变作用土压力等代示意图计算方法研究：系统研究结构与土体共同作用模式下的“有限元m法”计算理论和计算模型，开发结构设计计算软件，

19、进行计算及其结果的分析对比。三、装配式混凝土通道技术3 理论研究与试验 按土力学m法建立的土与装配式管型箱型通道联合作用简化计算模型； 按土力学弗拉曼解提出的装配式管型箱型通道动土压力简化计算方法； 按施工过程进行土与结构联合计算的装配式钢筋混凝土管型箱型通道设计软件三、装配式混凝土通道技术3 理论研究与试验以一个3m节段为对象，在不同填土高度和不同车道数下，计算节段上车辆荷载分配系数。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、装配式混凝土通道技术3 理论研究与试验模型试验过程测点布置模型分析三、装配式混凝土通道技术3 理论研究与试验对装配式通道在车辆动荷载作用下，分析典型填土类型、不同填土高度（管顶填高、）、考虑车辆荷载作用于路面结构最不利位置，结构内力和管顶压力的变化规律，模型分析跟实际试验相互取得验证。装配式通道与现浇盖板涵对比表（43.5m，L=35m）序号项 目装配式箱通现浇盖板涵1施工工期5天/道40天/道2

21、施工现场现场整洁，施工场地占用少现场较乱，对环境影响大3基础开挖357m3998m34质量控制易控制，外观质量好工序复杂，外观质量稍差5混凝土数量1787466钢筋数量28.6t11.6t7综合造价45.6万元64.7万元三、装配式混凝土通道技术4 技术经济优势结构预制（元/m ）现浇（元/m ）节约造价总造价（万元）管型通道5906.26827.913%808.69箱型通道8525.29810.013.2%350.20合 计1158.89徐明高速装配式涵洞通道经济效益汇总表三、装配式混凝土通道技术4 技术经济优势三、装配式混凝土通道技术5 装配式通道应用范围包括：新型桥梁、人机通道、过水涵洞

22、、无顶明渠、地下管道、综合管廊等。效果表明：结构对沿江平原、丘陵地区的软基、冲沟具有更好的适应性。钢筋骨架加工三、装配式混凝土通道技术6 应用实例运 输三、装配式混凝土通道技术6 应用实例现场安装三、装配式混凝土通道技术6 应用实例防水处理三、装配式混凝土通道技术6 应用实例 装配式通道结构的规模化应用，降低了施工成本和难度，大大加快了施工进度，保证了工程建设质量，提高了现场各工点的施工和管理效率，减小环境污染，获得了良好的口碑，对整个路基项目的顺利推进起到了积极促进作用，树立了良好社会形象和声誉。 应用实例三、装配式混凝土通道技术6 应用实例装配式通道应用一览表编号项目名称路线长度 (km)

23、通道数量通道总长(m)1徐明高2北沿江高速马巢段35.7421680 3芜湖二桥接线55.5139 4856 4济祁利辛段71.2178 6230 5济祁淮南段77.1193 6746 6济祁合肥段82.7207 7236 7滁淮路125.142915873 8北沿江高速巢无段43.581154600 9青海省G21360.2993317 10黑龙江密兴高速45280 总计(m)64086 三、装配式混凝土通道技术6 应用实例 三、装配式混凝土通道技术6 应用实例 累计规模化应用于10多个项目，装配总长度万米。 在徐明高速、北沿江高速等项目中，降低直接工程造价10%以

24、上。一、钢板组合梁桥二、高强混凝土预制墩技术三、装配式混凝土通道技术四、超薄型节段预制梁五、其它应用技术第二部分 工业化桥梁相关技术应用节段拼装全体外束薄壁箱梁芜湖长江公路二桥全长公里，其中节段拼装全体外束薄壁箱梁总长公里。箱梁跨径分别为30米4车道桥梁、30米6车道桥梁，40米6车道桥梁，55米6车道桥梁，四种类型。28Km引桥及接线桥采用一种全新的工厂化结构全体外预应力、节段预制、轻型薄壁箱梁。四、超薄型节段预制梁四、超薄型节段预制梁四、超薄型节段预制梁动画：节段拼装全体外束薄壁箱梁四、超薄型节段预制梁一、钢板组合梁桥二、高强混凝土预制墩技术三、装配式混凝土通道技术四、超薄型节段预制梁五、

25、其它应用技术第二部分 工业化桥梁相关技术应用 在安徽省徐明高速、济祁高速淮河特大桥中，均采用了桥梁PHC管桩基础，总计6500根，总长度约万米，取得了很好的经济社会效益。主要特点： 施工周期短、工效高 施工现场整洁，环保、无污染 成桩质量可靠、检测方便 造价低，经济性较好1、桥梁PHC管桩传统的钻孔灌注桩1、桥梁PHC管桩 桥梁PHC管桩序号项 目PHC管桩钻孔灌注桩1工 期4根管桩/1小时（静压1根管桩约需15分钟）一根桩约10小时（旋挖钻）2施工现场现场无废水、废浆及噪音污染场地污染严重，噪音较大3工程质量成品桩厂内已经检测，较可靠属隐蔽工程，较难全面掌握4成桩检测方便、直观、可靠不宜观察、费用较大5价 格低高6材料耗用量混凝土方量少40-50%，钢材量少50-60%。混凝土、钢材耗用量大1、桥梁PHC管桩直接成本较传统钻