海洋环境下桥梁设计施工关键技术

海洋环境下桥梁设计施工关键技术第一页，共49页。中交桥梁技术有限公司

2009年3月海洋环境下桥梁设计施工关键技术

第二页，共49页。主要内容桥梁损坏的主要原因及应对公司主要业务简介桥梁垮塌及破坏现象的反思印尼苏拉马都大桥的实践第三页，共49页。目前国内桥梁存在的问题50年代后期和60年代桥梁荷载标准低，承载力不足。部分近期修建的桥梁出现质量问题，损伤严重。截止2006年底，全国查出危桥（第5类）6282座。第四页，共49页。１９９９年１月４日晚６时５０分，重庆市綦江县城区一座步行桥突然整体垮塌，数十名过桥者随大桥坠入桥下的綦河，造成了严重伤亡事故。这次因工程质量导致的重大责任事故，共造成４０人死亡綦江彩虹桥宜宾小南门桥主跨240米中承式拱桥，1990年11月建成通车，2001年11月因吊杆严重锈蚀断裂，造成桥面跨塌。第五页，共49页。苏州堰月桥（2005年4月）甘肃洮河大桥（2006年5月）大桥建造于８０年代中期，距今已有２０年左右的历史，是座危桥。位于甘肃省道306线上,岷县县城以北500米处，始建于1974年,总长200多，桥宽8米。第六页，共49页。2004年成都三渡水大桥2007年广东九江大桥第七页，共49页。美国共有公路桥梁58万座，1967年12月，Ohio州的SilverBridge（悬索桥）跨塌导致46人死亡，使用年限为39年。随后弗罗里达阳光桥因船撞而严重损伤，由此引发了对美国58万座公路桥梁的检查，共调查了51.4万座，这些桥中40％以上有不同程度的损伤，98000座桥梁结构强度降低，应停止使用或限载。国外桥梁的现状第八页，共49页。ThruwayBridge,NewYork,US（1987年4月）第九页，共49页。I-40Bridge,Oklahoma,US（2002年5月）第十页，共49页。美国明尼苏达州密西西比河大桥垮塌2007年8月1日第十一页，共49页。Entre-os-RiosBridge,Portugal（2001年3月）第十二页，共49页。国外桥梁的现状—日本日本在七、八十年代汽车运输急剧发展，汽车日益大型化、重型化，交通量逐年增加。1956年以前按旧标准设计施工的桥梁，其承载力明显不足。据统计，这类桥梁约有5500座，其中混凝土桥梁约有4500座。第十三页，共49页。国外桥梁的现状—德国前联邦德国于1978～1979年对一个州内的约1500座钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁做了全面的检查，发现不同时期修建的桥梁都有损伤，即使20～30年桥龄的预应力混凝土桥中，有将近一半的桥梁上部构造至少有一处较严重的损伤，其中2/3至少有一处一般性损伤。

第十四页，共49页。混凝土桥梁常见病害及特点外观特征：混凝土破损、开裂钢筋锈蚀、支座脱空结构特征：挠度的不断加大和裂缝的进一步开展大跨径混凝土桥梁的担忧？第十五页，共49页。（1）如何实际评价现有桥梁的实际承载力与安全度问题；（2）如何及早检查发现桥梁产生的损伤及异常现象，正确地鉴定结构物地损伤程度，从而采用合理的维修加固方法问题；（3）桥梁损坏与维修加固的实际应用问题；（4）桥梁维修加固技术，即采用维修加固新技术与新方法问题；（5）桥梁设计与维修管理的关系，即如何把维修加固中发现的问题放到今后桥梁设计中进行考虑的问题；（6）桥梁维修加固的未来展望，即维修加固方法将来会怎样发展，如何提出更合理的维修管理方法与策略的问题。1981经济合作与发展组织关于“道路桥梁维修与管理”会议

第十六页，共49页。主要内容桥梁损坏的主要原因及应对公司主要业务简介桥梁垮塌及破坏现象的反思印尼苏拉马都大桥的实践第十七页，共49页。病害产生的主要原因一、设计考虑不周造成桥梁结构原始性缺陷（1）结构型式或桥型布置不合理；（2）使用计算程序或输入数据不妥，计算有误；（3）结构型式、断面尺寸及钢筋不符合结构受力要求；（4）对一些特殊荷载如收缩徐变、温度、基础变位、水化热等考虑不足。

剪切引起的斜裂缝弯曲引起受拉区的竖向裂缝主拉应力如何控制？第十八页，共49页。病害产生的主要原因二、施工质量问题导致桥梁损伤：（1）水泥质量不好；（2）使用的骨料不合格或级配不当、含泥量过大、出现碱骨料反应；（3）混凝土振捣不密实、参和料拌和不均匀；（4）浇注顺序不当；（5）混凝土养生不好；（6）预应力张拉控制不符合要求；（7）预应力管道压浆不饱满或未压浆；（8）支架下沉、脱模过早；（9）接头处理不当。第十九页，共49页。病害产生的主要原因三、运营期间造成的的破坏：（1）交通超载；（2）船舶、车辆撞击；（3）水流对基础的冲刷；（4）地震。危桥超载地震超载海水侵蚀第二十页，共49页。病害产生的主要原因四、材料性能的退化：混凝土炭化、钢材锈蚀等。（1）混凝土炭化导致其强度降低；（2）氯离子对混凝土的侵蚀；（3）钢筋的锈蚀。

第二十一页，共49页。主要内容桥梁损坏的主要原因及应对公司承担的主要项目介绍桥梁垮塌及破坏现象的反思印尼苏拉马都大桥的实践第二十二页，共49页。

主桥为双塔双索面结合梁斜拉桥，跨径布置为192+434+192m，双向四车道；两侧引桥为连续箱梁，40+7*80+40m，共长1344m；靠近浅滩的引道桥长约3.36km。印尼苏拉马都大桥第二十三页，共49页。保证大桥百年寿命的主要措施结构耐久性问题关键技术的专项研究施工保证措施在线健康检测系统养护管理第二十四页，共49页。结构耐久性问题结构设计中各项应力的控制水平控制防止裂缝混凝土结构的耐久性设计，抗氯离子侵蚀、保护层碳化防止钢筋锈蚀钢结构防腐涂装混凝土保护层厚度问题防止钢筋锈蚀防止钢材锈蚀设计过程的保证第二十五页，共49页。关键技术的专项研究水下地形测量工程地质勘察及海洋土力学参数研究海床演变及水文分析火山灰地质条件下桩底压浆试验研究大桥抗风性能研究工程场地地震安全性评价设计地震动参数研究自平衡试桩抗震性能试验研究第二十六页，共49页。海上测量压浆现场自平衡试桩第二十七页，共49页。节段模型风洞试验第二十八页，共49页。风的作用对大跨径桥梁的影响不可忽视塔科马大桥被风摧毁美国塔科马海峡大桥，主跨853米，全长1716米。1940年第一次修建的悬索桥桥面宽11.9米，加劲桁梁高仅2.74米，该桥因刚度不够，建成4个月后就被风暴摧毁，1950年利用旧桥墩改建新桥，主跨不变,钢塔架高140.82米，桥面宽增至18米，加劲桁梁高增至10米。第二十九页，共49页。结构抗震设计大型阻尼器结构分析模型第三十页，共49页。在线健康检测系统第三十一页，共49页。桥梁健康监控系统发展过程美国、英国、日本等国家从80年代初便开始大规模对桥梁进行检测，并逐渐建立了一套较为完善的桥梁检测和维修制度。1967年12月15日俄亥俄河上的银桥（悬索桥）跨塌导致46人死亡，使用年限为39年。随后弗罗里达阳光桥因船撞而严重损伤，政府决定在新桥上安装结构健康监测系统，这些事件的发生引起了美国政府和学术界对桥梁结构安全健康的重视，从基础理论到实际应用的研究都做了大量研究。第三十二页，共49页。桥梁健康监控系统发展过程

早期的工作采用的是传统的测试技术，不可能实现真正意义上的桥梁结构长期健康监测。到20世纪80年代中后期，随着桥梁检测手段和监测技术的不断发展以及人们对于桥梁安全性和耐久性重视程度的提高，许多大型桥梁上配备安装了各种各样的先进的检测工具和监测设备。第三十三页，共49页。桥梁健康监控系统发展过程我国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上安装了不同规模的健康监测系统。如在香港的青马桥上安装的保证桥梁运营阶段安全的“风和结构健康监测系统(WASHMS)”,监测作用在桥梁上的外部荷载(包括环境荷载、车辆荷载等)与桥梁的响应；在上海徐浦大桥、南京长江大桥等桥上也都安装了类似的结构状态监测系统。第三十四页，共49页。风速仪温度计动态地秤加速度计应变计第三十五页，共49页。全球定位系统GPS第三十六页，共49页。一实时监测桥梁荷载和结构反应情况，提供超限报警。结构响应荷载反应结构响应是否超限？第三十七页，共49页。二交通协助正常行驶边道不允许行驶上层不允许行驶中断交通第三十八页，共49页。三为桥梁结构评估提供比较“精确”的信息，做出科学合理的维修计划。第三十九页，共49页。设计与养护管理的关系结构设计应考虑换索时不中断交通的问题支座更换斜拉索更换如何保证支座更换时空间尺寸及结构安全的要求规范问题？第四十页，共49页。主要内容桥梁损坏的主要原因及应对公司主要业务简介桥梁垮塌及破坏现象的反思印尼苏拉马都大桥的实践第四十一页，共49页。大跨径桥梁设计与科研天津富民桥支井河大桥锡澄运河大桥赤道几内亚Mbini大桥第四十二页，共49页。西藏尼玛至洞措甘肃宝天高速公路高速公路勘察与设计塔中公路新疆库车至阿克苏第四十三页，共49页。健康监测系统新疆果子沟大桥印尼苏拉马都大桥福建石崆山二号桥右幅第四十四页，共49页。铁罗坪大桥主