贵瓮高速公路清水河大桥。
混凝土和钢材是现代桥梁工程结构最重要的两种材料。混凝土结构具有就地取材、成本相对较低、施工技术成熟等优点。长期以来在公路、桥梁建设中得到广泛应用。钢结构具有重量轻、材质均匀、质量稳定、易于工厂化制造、装配式施工、易于回收等优点,受到世界桥梁界的高度评价。钢结构桥梁和混凝土桥梁是现代桥梁结构的两种基本结构类型。法国、日本、美国等国家钢结构桥梁的比例分别为85%、41%和35%。在我国,受经济社会发展水平和钢铁生产能力的限制,钢结构桥梁主要用于特大跨度桥梁。截至2015年底,我国公路钢结构桥梁占比不足1%。
随着钢铁产能的增加和钢结构桥梁施工技术的进步,我国已具备推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。当前,钢材产能过剩、钢材价格下降,是推动钢结构桥梁建设、提高公路桥梁建设质量的良好契机。也是落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现发展走出困境的意见》(国发[2016]6号)要求的契机,推动转型升级的重要举措钢铁工业的。为推进钢结构桥梁建设,交通运输部印发《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》(交工路发[2016]115号,以下简称《指导意见》) )。
推进公路钢结构桥梁建设已成为行业共识
推进公路钢结构桥梁建设,是贯彻绿色发展理念,实施人性化、专业化、标准化、信息化、精细化现代工程管理的重要抓手。可有效提高公路桥梁的施工质量,提高结构的安全性和耐久性。 、降低全生命周期成本,推动公路建设转型升级、提质增效。
目前,公路行业内外推广钢结构桥梁的呼声很高。部分省份已启动试点并取得良好效果。仅今年上半年,甘肃、河北、湖南等省就组织了钢结构桥梁研讨会,引起了行业各方面的高度关注。国内技术水平较高的设计单位已开始相关研究,部分单位已开始研究编制中跨钢结构桥梁总图。此外,我国钢结构制造企业实力较强。在政策引导下,钢结构桥梁产能将得到充分保障。现阶段,钢结构桥梁推广的最大障碍是建设成本和惯性思维。据测算,对于中小跨度桥梁,混凝土结构的施工成本相对较低,但随着桥梁跨度的增大,钢结构桥梁的成本优势开始显现。从整个生命周期来看,钢结构桥梁的造价和耐久性优势更加突出。为此,《指导意见》明确必须坚持政策引导、市场化推动的原则。政府主要发挥政策引导作用。各地要结合实际、因地制宜制定发展技术路线,更好发挥市场主动性。有序推进钢结构桥梁建设。要选择具备条件的项目进行试点示范,总结经验,修订完善相关标准规范,逐步推进钢结构桥梁建设。钢结构桥梁的建设不仅限于新建项目。在桥梁扩建改造、危桥改造等符合条件的工程中,也可采用钢结构桥梁替代原有混凝土结构桥梁。
指导意见指出,通过五年努力,我国公路行业钢结构桥梁设计、制造、施工和养护技术基本成熟,技术标准更加完善。新建特大型、大跨度桥梁将以钢结构为主,新建工程项目中的常规桥梁,钢结构桥梁的比例明显增加。
高度重视钢结构桥梁施工中的关键问题
推进公路钢结构桥梁建设是一项系统工程,也是一项重大技术政策。贯彻落实《指导意见》,必须尊重科学,讲究方式方法,按照客观规律办事,有序推进。切不可不顾实际情况一窝蜂、盲目推进,造成不必要的损失和负面影响。为此,《指导意见》明确了七个方面的要求。
加强桥梁结构方案比选
推广钢结构桥梁建设并不是排斥混凝土结构桥梁,而是要在适当的情况下选择合适的桥梁结构,充分发挥各种结构的比较优势,以达到降低工程全寿命周期成本、提高工程质量的目的。项目的质量。在推进公路钢结构桥梁建设中,必须强调桥梁方案的比选。
在公路工程建设项目的可行性研究和初步设计阶段,应对技术上满足要求、经济上可行的各种桥梁结构进行综合比选。比选不仅要考虑建设成本,还要考虑项目环境条件和维护成本。 、项目实施风险等因素。比较方案应包括混凝土T型梁、箱梁等结构,以及钢箱梁、钢桁架梁、钢-混凝土组合梁等钢结构。从工程经验来看,钢结构桥梁自重轻,优势明显,特别是特大跨度桥梁和地震高烈度地区桥梁,应优先选用。对于曲线、斜坡等特殊形状的桥梁,受力条件复杂,适合钢材的各向同性优点。钢结构也应优先考虑。对于其他桥梁,包括新建、改建、扩建工程中上部结构拆除重建的桥梁以及危桥改造工程,应根据其跨度和环境,选择合适的钢结构桥梁或混凝土结构桥梁钢结构桥梁设计,并进行综合比较。做出来的,应该选择最好的。 。
在进行技术经济比较时,要特别注意项目建设的实际情况,避免在不符合条件的情况下强行推广结构桥,不必要地增加建设成本,造成安全隐患。
做好钢结构桥梁的选型工作
钢结构桥梁的上部结构主要包括钢桁梁、钢箱梁和钢-混凝土组合梁三大类。钢桁梁是传统的钢结构类型,适应性强,结构受力清晰,易于检查和维护,长期以来占据最大跨度。该桥地位优越,但用钢量大,造价也比较高。钢箱梁结构自重较轻,侧风稳定性好。但结构内应力状态复杂,箱梁内部检查维护困难,维护成本较高。钢桥面板的疲劳问题仍需进一步研究。提升。钢-混凝土组合梁结构发挥了混凝土材料的抗压性能和钢材的抗拉性能,避免了钢桥面铺装的疲劳问题。但其结构重量较大,限制了其在特大跨桥梁中的应用。在中跨桥梁中优势明显。每种结构根据具体的结构差异又可以分为多种结构类型。每种结构都有各自的特点和适用范围。合理的选型对于更好地适应桥梁结构所处的自然环境、提高结构的安全性和耐久性、降低全生命周期的成本具有重大影响。在具体工作中,应根据工程的实际情况选择最合适的桥梁结构。 ,充分发挥结构特点,扬长避短,取得最佳效果。
加强钢结构桥梁的结构设计
钢结构桥梁截面尺寸较小,结构设计对桥梁结构的安全性和耐久性影响重大。详细结构设计应针对钢结构桥梁的结构特点。要加强节点、截面过渡和连接的详细设计,实现结构的连续、平衡,避免截面突变和应力过度集中,减少结构疲劳损伤。解决钢结构的耐腐蚀问题,必须改进排水系统的设计,确保不渗漏,防止桥面水腐蚀钢结构。在排水系统材料选择、结构设计、施工安装等方面必须强调精细化设计。鉴于钢结构桥梁自重较轻,应加强上部结构抗倾覆结构的设计计算,确保结构稳定性。对于箱形桥梁等整体断面,支点间距不应小于结构宽度的60%。要完善防火结构措施,提高结构应对火灾的能力。
近年来,钢铁行业为提高钢材在自然环境中的耐腐蚀性能做出了大量努力,耐候钢就是典型成果之一。耐候钢的生产成本并不比普通钢材高出多少,但在一般环境下可以依靠自身的性能抵抗腐蚀,甚至可以省去涂漆,大幅降低后续维护成本。美国、日本的钢结构桥梁已开始广泛推广耐候钢。我国目前已具备耐候钢的生产能力,并已开始向国外出口。这是一个值得推广的材料。据相关媒体报道,国内耐候钢已开始实桥试验,并取得了良好的效果。
做好钢结构的维护性设计
及时发现病害并及时维护,对于提高桥梁结构的耐久性有很大帮助。钢结构桥梁在改进结构施工措施方面比混凝土结构更有优势。钢结构桥梁设计时,维护结构应作为桥梁结构设计的必要组成部分,统筹考虑,确保各构件可接近、可检查、可维修、可更换,更好地保证使用寿命和安全的结构。钢结构桥梁管理维护单位应完善维护管理制度,有针对性地加强维护,配备管理人员和设备,提高管理维护水平,确保桥梁安全运行和结构耐久性。
推动钢结构工业化、标准化、智能化建设
钢结构桥梁适合工厂化制造、工业化生产、装配式建筑,符合现代桥梁建设的发展趋势。通过结构标准化、智能化加工,更好地提高钢结构桥梁的施工质量、降低施工成本、提高生产效率。从设计阶段开始,应统筹考虑钢结构桥梁标准化设计、工厂化制造、装配式施工等问题,合理划分构件、节段。现场装配方案必须专门设计。现场组装可采用焊接连接、螺栓连接、铆接等方式,最大限度地减少施工现场的焊接和防腐涂装钢结构桥梁设计,增强施工操作的便利性,保证质量和耐用性。
加强标准规范制修订和人员培训
目前,我国公路行业涉及钢结构桥梁的标准、规范、定额基本齐全,人员和技术储备基本满足建设需要。但从实践来看,由于公路钢结构桥梁目前主要应用于特大跨度桥梁,在大跨度和中跨度桥梁的设计、施工、定额确定等方面经验相对较少。时间也较早,与实际应用存在一定差距。 ,要充分发挥各参与单位的力量,运用市场机制,不断积累和提高。交通运输部还将积极组织推动标准配额制修订工作。
优化施工组织形式
钢结构桥梁的设计必须与制造加工紧密配合,更好地发挥各自的优势。传统的混凝土结构桥梁施工一般采用现场预制或现浇的方法,其承包方式已不能满足钢结构桥梁工业化制造的要求。为此,《指导意见》明确,鼓励钢结构采用设计、施工(含制造)总承包方式进行承包,促进设计、施工、制造深度融合,发挥优势的钢结构桥梁。针对钢结构桥梁养护的专业特点,鼓励采用专业养护外包,提高钢结构桥梁养护质量,降低全寿命周期成本。
充分发挥各方面力量
将推进钢结构桥梁建设作为公路行业重大技术政策,需要加强组织领导,改变以往固有观念,调动各方力量,形成行业合力。 《指导意见》指出:
省级交通主管部门要加强对这项工作的领导,分析本地区桥梁结构特点、技术储备、钢结构制造条件和施工经验等实际情况,结合区域经济社会发展要求,研究建立适合的桥梁和资源禀赋。将在试点的基础上总结本地区钢结构桥梁推广应用的工作机制和技术路线,并逐步推广。
省级交通运输主管部门要逐步建立钢结构桥梁构件制造单位信用评价制度,把信用管理作为市场管理和提高工程质量的重要手段。交通运输部将根据信用评价实施效果,及时将钢结构制造单位信用评价纳入公路建设行业信用评价体系。
项目建设单位应结合工程实际情况,分析钢结构的适用条件和钢结构应用中需要解决的关键问题,组织专题研究,形成实践成果,指导工程建设。钢结构桥梁施工技术需要通过一段时间的技术积累逐步提高。在推进公路钢结构桥梁建设中,公路建设、设计、施工等单位必须充分利用市场和社会力量,发挥专家智慧,为推进钢结构桥梁建设提供技术支撑和保障。 。
钢结构标准图纸的编制是现阶段推进公路钢结构桥梁建设的重要举措。交通运输部将积极支持有能力的设计单位和钢结构制造单位共同编制钢结构桥梁标准图纸,推动钢结构桥梁的普及。