工业化桥梁建造技术(2016.1武汉)

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
墩顶加载点
测点埋置
2 技术方案 -现场试验
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。
偶然状况 （作为试验施加的最大 参考荷载 ） 607 3389 3036 3389
分 项
作用力 水平力(kN)
我公司已获得2项实用新型专利，1项发明专利。
第二部分 工业化桥梁相关技术应用
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
三、装配式混凝土通道技术
一、钢板组合梁桥
2 应用实例 3）武汉市高架桥
40m跨钢梁高2.1m，总高2.45m，桥面宽26.0m。
横桥向布置五片主梁，中心间距5.0m，悬臂3.0m。
主梁间采用0.5m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。
一、钢板组合梁桥
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——钢板组合梁施工
1） 施工方法 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，其结果是材料更加 节省、施工更加便捷。
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
韩 国 某 钢 板 梁 桥
法 国 某 钢 板 梁 桥
一、钢板组合梁桥
2 应用实例
1）安徽省济祁高速淮河特大桥
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
一、钢板组合梁桥
2 应用实例
济祁高速淮河特大桥采用35m、40m钢板组合梁，全长约 11.5公里。目前济祁
构件可以有效提高桥梁的使用寿命。
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——施工比选 组合梁重量轻，采用整跨吊装，速度快。钢梁为工厂标准化生产， 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。
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
设备利用率提高，管理难度降低，造价进一步降低。
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
● 我公司桥梁工业化技术成果 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。
一、钢板组合梁桥
1 技术背景
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30～110m，其中公路桥中，85%是 组合结构桥梁。英国大多数20～160m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。
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：
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——经济性比选
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：
（注：本图钢板组合梁基于钢材原材料3500 元/t）
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——受力性能比选
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
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11.245km，上部 结构采用35m跨径钢 板组合梁桥，下部结
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
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
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
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。
一、钢板组合梁桥
2 应用实例
2）裕溪河大桥
1．公路等级：双向六车道高速公路
2．行车速度：100km/h
3. 桥梁设计基准期：100年 4．荷载等级：公路-Ⅰ级 5．引桥跨径：24m、35m不等 6. 标准横断面：单幅桥面宽16.65m，全宽33.5m
二、高强混凝土预制墩技术
1 技术背景
预制墩技术优势： 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。
合计算的长期挠度：边跨跨中3.2cm，中跨跨中2.9cm，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1.4cm，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
4 应用实例 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 11.5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。
正常使用极限状态 组合 253 3114 1265 3114
试验荷载（墩顶）
竖向力(kN) 弯矩(kN.m)
后浇连接顶部截 面
轴力(kN)
二、高强混凝土预制墩技术
2 技术方案 -经济指标
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 35m钢板组合梁桥 预制墩（C70）（D1.2m） 现浇墩（C30）（D1.4m） 单位 m m 数量 5551.1 5551.1 单价(元) 2250.5 2771.6 备注
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 施工安装机械化 组织管理科学化
应用工业化桥梁建造技术 打造桥梁品质工程
2016.01 武汉
交流提纲
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
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，能提高劳动生产率，减短工期。
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——钢板组合梁施工
2）钢梁制造与安装
■ 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
3 技术方案——钢板组合梁施工
2）钢梁制造与安装
■ 跨wenku.baidu.com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
3 技术方案——钢板组合梁施工
34.5米路基宽度35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11.265公里引桥施工图设计
北沿江高速公路巢无段裕溪河大桥4.866km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
第二部分 工业化桥梁相关技术应用
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
二、高强混凝土预制墩技术
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
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
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——经济性比选
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。
√ 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
交流提纲
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
第二部分 工业化桥梁相关技术应用
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
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%，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。
2 应用实例 3）武汉市高架桥
简洁、美观(方案效果图)
一、钢板组合梁桥
3 技术方案
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。
3）桥面板施工
■ 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。
预制板快速安装吊车
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——方案比选
一、钢板组合梁桥
3 技术方案——景观性比选
简洁、美观
多梁布置、零乱
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。
一、钢板组合梁桥
4 主要成果
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