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1桥梁发展现状、趋势与问题ChongqingJiaoTongUniversity向中富教授桥梁?桥梁是用于跨越障碍物（如河流、海峡、山谷、道路等）而使道路保持连续的人工构造物，俗称道路咽喉。桥梁既是一种交通功能性的结构物，也是一座立体的造型艺术工程。桥梁往往是一个城市或一个国家（地区）的象征。桥梁与普通结构物不同！•☆涉及面广•☆跨径（规模）大•☆空间性极强•☆设计与施工密切相关•☆施工难度与风险极大桥梁建设与技术进步前提桥梁设计理论发展桥用材料性能提高桥梁施工技术进步中国桥梁发展简况•拱桥：•从不足40米的石拱桥，到•世界最大跨径石拱桥——146米山西丹河桥•世界最大钢筋混凝土拱桥——420米重庆万县长江大桥桥•世界最大钢管混凝土拱桥——460米重庆巫山长江大桥桥•世界跨径拱桥（钢拱桥）——552米重庆朝天门长江大桥•中国桥梁发展简况•拱桥：••中国桥梁发展简况•拱桥：••中国桥梁发展简况•梁桥：•从不足10米的钢筋混凝土板桥，到•世界最大跨径钢混组合连续刚构-连续梁组合体系梁桥——330米重庆长江大桥复线桥••6号墩铰接铰接刚接刚接刚接刚接中国桥梁发展简况•梁桥：••中国桥梁发展简况•斜拉桥：•从75米的混凝土斜拉桥，到•世界第二的混凝土斜拉桥——500米荆沙大桥•世界最大跨径斜拉桥桥——1088米苏通大桥••中国桥梁发展简况•悬索桥：•从简易悬索桥，到•世界第二的斜拉桥（钢箱梁为第一）——1650米西猴门大桥••中国已成为世界桥梁大国？YES•1988年，全国共有桥梁124000座,•2010年，全国共有桥梁600000座，•最近20年来，中国建造的桥梁数量比世界上任何一个国家都要多两三倍。四大类桥梁中有三类最大跨径在中国。•中国已成为桥梁大国！中国已成为世界桥梁强国？NO中国还称不上世界桥梁强国的原因是：质量不能完全令人信服桥梁质量评价体现在“安全、功能、美观、环保”等。其中：安全性——保证桥梁服役期没有风险；功能性——保证桥梁正常服役。。。。。。中小跨径桥梁施工常见问题施工组织设计不到位；施工设计不足；施工计划性、预见性差；施工精细化差；施工过程混乱，质量、安全问题多。中小跨径桥梁施工常见问题施工支架、拱架超限变形、垮塌问题原因：支架基础稳定性、支架结构合理性、整体刚度、预压可靠性、拱上加载与拆架顺序n×120施工用防护栏横向剪刀撑每六排设置一道6米长反拉杆每排一根横杆步距120cm纵向间距20cm12×12cm方木枕木经处理地基5×10cm方木立杆纵距90cm3×902×603×903×902×60464250250主线桥箱梁支架横断面示意图中小跨径桥梁施工常见问题施工模板刚度不足，结构尺寸、外观控制差问题原因：结构合理性、局部刚度、拼接密贴与外观中小跨径桥梁施工常见问题混凝土强度不满足要求（掉号）、蜂窝麻面及狗洞问题原因：混凝土原材料质量、混凝土拌制、运输、振捣试、件制作与养护等中小跨径桥梁施工常见问题漏筋、漏预埋件、露筋、成品损坏、开裂问题原因：钢筋制安与检查、钢筋保护层（垫块）、拆模时间与方法、养护、堆放方式中小跨径桥梁施工常见问题预应力管道变位、漏浆、预应力钢束纽绞、锚头空间位置偏差、张拉控制差、锚头破裂、崩落问题原因：管道材料与制安、管道与锚头定位、锚下混凝土浇筑梳编穿束、张拉等中小跨径桥梁施工常见问题预应力管道变位、漏浆、预应力钢束纽绞、锚头空间位置偏差、张拉控制差、锚头（板）破裂、崩落中小跨径桥梁施工常见问题制作安装空间位置精度差问题原因：预制梁上预埋支座垫板空间位置的预控、上下垫板的水平度中小跨径桥梁施工常见问题桥墩偏位、桥台因基础不均匀沉降而开裂问题原因：施工放样、施工方式（主要指先桥墩后填筑）、基础处理中小跨径桥梁施工常见问题拱桥施工过程中的垮塌问题原因：拱架上施工过程、落架过程、砌筑浇筑质量中小跨径桥梁施工常见问题梁桥施工过程中的垮塌、倾倒、变位问题原因：支架及其混凝土浇筑过程、拆架时机、主梁上施工过程、支座安装中国已成世界桥梁强国？NO中国还称不上世界桥梁强国的原因是：质量不能完全令人信服桥梁质量评价体现在“安全、功能、美观、环保”等。其中：安全性——保证桥梁服役期没有风险；功能性——保证桥梁正常服役。。。。。。服役桥梁存在的主要问题★缺少标志、标牌，管理失控：超载、火灾。。。。。。★桥面防排水失效：影响正常安全行车、导致结构安全隐患。。。。。。★铺装、栏杆破损、残缺：影响行车、行人安全、车辆冲击增加结构受力负担。。。服役桥梁存在的主要问题★支座安全精度差，伸缩装置、支座破损、失效：改变桥梁结构受力模式，危及结构稳定及受力安全。。。★桥梁结构开裂、破损：结构强度降低，危及结构承载能力安全。。。★桥梁强度、稳定和刚度不满足使用要求：危及结构使用安全。。。服役桥梁存在的主要问题★混凝土桥梁加速下挠：桥梁破坏的前兆！必须及时评估判断！1977年建造的世界最大跨径混凝土梁桥（241米），1993年测得的跨中下挠1.4米，1996年3月采用8根体外预应力加固，6个月后垮塌。★桥梁基础冲刷：危及桥梁安全！服役桥梁存在的主要问题★桥梁火灾重庆某桥被严重烧伤服役桥梁存在的主要问题★船只撞击垮塌广东某桥江苏某桥服役桥梁存在的主要问题★超载导致垮塌山西某桥在182吨重负下终于未能挺住服役桥梁存在的主要问题★桥梁洪灾辽宁某桥被洪水冲垮服役桥梁存在的主要问题★地震灾害服役桥梁存在的主要问题★设计缺陷、施工质量差导致桥梁垮塌服役桥梁存在的主要问题★设计缺陷、施工质量差导致桥梁垮塌昆明新机场在建立交桥垮塌，7人死亡，事故直接原因：支架架体构造有缺陷，支架安装违反规范，支架的钢管扣件有质量问题，浇筑方式违反规范规定。宁波招宝山大桥施工中主梁断裂重庆某桥墩柱施工中的倒塌……服役桥梁存在的主要问题★桥梁钢结构结构缺陷、锈蚀、疲劳等导致垮塌：服役桥梁存在的主要问题★桥梁混凝土涂装保护不够：主要针对腐蚀环境中的钢筋混凝土结构，以日本为例，混凝土涂装的发展经历了较长过程：60年代混凝土结构大量使用，曾认为不需维护70年代混凝土裂纹，钢筋锈蚀80年代腐蚀严重，国土交通部制定混凝土修复标准90年代高速道路管理集团制定『混凝土涂装及FRP补修基准』2000年路桥集团制定了『混凝土块剥落防止对策手册』导致桥梁质量、安全问题的主要原因◆发展速度与基础研究、技术储备间存在矛盾◆规范不够完善◆设计、施工对工程的责任意识不够（上海外白渡桥等则不同）◆监理作用发挥不够◆施工质量欠佳◆管理养护不到位39对策•充分认识桥梁设计在桥梁建设中的主导地位•大多数均与设计缺陷、设计不当有关。如何避免桥梁设计缺陷，提高其设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前的一个课题，设计者必须充分认识桥梁设计在桥梁建设中的主导地位，将自己的工作视为保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久工作链条的一个关键节点上，不断提高质量意识与设计质量。•充分认识桥梁“最不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠性。对策继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术桥梁设计中如果将创新技术理解为摈弃传统的东西是不正确的。中国桥梁具有优良的技术、工艺传统，具有1400余年历史的赵州桥充分显示了中国桥梁在世界上的崇高地位。然而，最具民族特色，最适合于中小跨径桥梁，承载潜力最大，管养投入最少的拱式桥梁（特别是石拱桥）在一般跨径桥梁建设中所占的比例越来越小，更多的是采用混凝土桥梁。最主要的理由是拱桥施工工序复杂，质量控制困难。事实上，混凝土桥梁建设质量受到“人为因素”影响更多，其长期耐久性能并不比石拱桥强，而因为施工不变或质量控制困难而摒弃经过长期实践检验，长期使用安全、耐久性能更好的拱式桥梁有些难以理解。对策继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术合理的桥梁结构体系和构造对保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久具有重要意义。安全耐久的桥梁结构体系和构造应在工程实践中逐渐定型，在实践中已发现问题较多的桥梁结构体系和构造应予以限制，易断裂、易损坏者则应尽量避免。以中小跨径桥梁为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先简支后桥面连续到目前广泛采用的先简支后结构连续梁桥和先简支后墩梁固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。而美国的中小跨径桥梁主要采用墩梁一体化设计，既可增加行车舒适性，也增强了桥梁的抗震性能，同时减少支座养护费用。对策继承优良传统，合理选择桥型，创新建造技术桥型选择不存在最合理，只有最适合。设计中需要根据实际情况选择桥型，避免毫无依据的桥梁型式“新、奇、怪”，避免盲目追求大跨径，注意在成熟桥型基础上，创新建造技术，提高工程质量及长期使用安全、耐久性能。对策不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性随着交通发展对桥梁的要求不断变化，桥梁设计理念也需不断更新。过去的“适用、经济、安全、美观”设计原则已不能适应现代桥梁建设实际，人们更注重的的是“安全、耐久、经济、美观、环保”。不考虑全寿命成本而单纯强调工程建设费用最低的理念必须更新，必须坚持全寿命成本最低的桥梁设计原则。对策不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性桥梁设计本身就是一项创造性的工作。桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低要求，更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及桥梁长期使用安全、耐久性。设计中，需要重新认识桥梁“最不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩桥墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前往（广东九江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的，设计时必须留有足够余地，以便应对难以预料的风险。45对策•必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。坚持精细化设计，提高桥梁设计质量46对策加强“设计规范”建设，严格规范桥梁设计行为•严肃性和权威性要求决定了“规范”总是滞后于生产实际，如果规范更新周期太长，则滞后问题将更加严重，容易导致工程实践经验无法及时反映到新的设计中去，同样的问题重复出现。•桥梁设计理论一般源于简单构件的理论与实验分析，用于复杂结构复杂的桥梁时，应在实践中不断深化认识和改进。对策坚持精细化设计，提高桥梁设计质量桥梁设计是一项十分细致的技术工作。一般桥梁设计中仅注重桥梁构件强度、桥梁整体刚度等是远远不够的，必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。美国明尼阿波利斯大桥垮塌原因被认为是桥梁结构自身属于易断裂的结构（Fracture-critical），或无富余传力途径结构（Non-load-path-redundant），因节点板断裂而发生垮塌。这说明桥梁设计时不仅注意满足规范要求，还应充分考虑桥梁整体及每一构件在设计服役期内的可靠性和耐久性。近年来常见的高架桥、匝道桥整体垮塌也是桥梁精细化设计不足的表现。高架桥、匝道桥整体垮塌的原因之一就是桥梁设计时仅注重强度、刚度，忽略了桥梁整体稳定性的验算，导致支承设计不当或错误。对策加强“设计规范”建设，严格规范桥梁设计行为☆严肃性和权威性要求决定了“规范”总是滞后于生产实际，如果规范更新周期太长，则滞后问题将更加严重，容易导致工程实践经验无法及时反映到新的设计中去，同样的问题重复出现。所以，加强设计规范建设、管理，及时更新规范，用成功的桥梁结构形式、可靠的设计理论、合理的结构构造来规范桥梁设计，对保证设计可靠性非常重要。☆桥梁设计理论一般源于简单构件的理论与实验分析，用于复杂结构复杂的桥梁时，应在实践中不断深化认识和改进。无论桥梁结构体系、结构构造、施工方法等怎样不同，在全国范围内的设计均遵循一本“规范”的局面应逐渐改变，应积极推动不同地区在国家规范总体要求的前提下，根据具体情况制定地方性设计规范。对策强调桥梁设计、施工质量的可控性和可靠性设计的可靠性对从策略上保证桥梁在设计服役期内安全运营至关重要。设计的可靠性除与“规范”的正确性有关外，更重要的是