公路桥梁维修加固技术交流.pptx
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1、公路桥梁维修加固技术交流主要内容主要内容梁式桥病害梁式桥病害及维修及维修加固技术加固技术4我国公路桥梁发展及管养现状我国公路桥梁发展及管养现状1斜拉桥病害及维修加固技术斜拉桥病害及维修加固技术2钢管拱桥病害钢管拱桥病害及维修及维修加固技术加固技术3小小 结结5我国公路桥梁发展及管养现状1342020世纪世纪8080年代年代东营黄河大桥东营黄河大桥(19871987)广东容奇大桥广东容奇大桥(19841984)广东洛溪大桥广东洛溪大桥(19881988)一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状52020世纪世纪9090年代年代“跟踪与提高跟踪与提高”南浦大桥(南浦大桥(199
2、11991)江阴长江大桥江阴长江大桥(19991999)万县长江大桥万县长江大桥(19971997)杨浦大桥(杨浦大桥(19931993)一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状62121世纪初世纪初“创新与赶超”胶州湾大桥(胶州湾大桥(20112011)东海大桥(东海大桥(20052005)杭州湾大桥(杭州湾大桥(20082008)舟山连岛大桥舟山连岛大桥(20092009)苏通大桥(苏通大桥(20082008)嘉绍大桥(嘉绍大桥(20132013)上海卢浦大桥上海卢浦大桥(20032003)一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状 “世界桥梁建设七十
3、年代看欧美,九十年代看日本,二十一世纪看中国”前国际桥梁协会主席 伊藤学先生一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状我国我国桥梁桥梁工程无论在建设规模还是科技水平上,工程无论在建设规模还是科技水平上,均已跻身世界先进均已跻身世界先进行列行列。871.371.3万座万座5.75.7万座万座截至截至20122012年底年底一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状1.2 1.2 建设成就建设成就9世世界界排排名名前前十十的的大大跨跨径径斜斜拉拉桥桥一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状1.2 建设成就建设成就10世世界界排排名名前前十十的
4、的大大跨跨径径悬悬索索桥桥一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状1.2 建设成就建设成就11世世界界排排名名前前十十的的大大跨跨径径拱拱桥桥一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状1.2 建设成就建设成就12世世界界排排名名前前十十的的跨跨海海大大桥桥2011一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状1.3 公路桥梁现状公路桥梁现状13国内现状国内现状国外现状国外现状我国现有公路桥梁有很多我国现有公路桥梁有很多是根据是根据20 20 世纪世纪70 70 年代或年代或80 80 年代初期颁布的设计标准年代初期颁布的设计标准建造的建造的,
5、其设计荷载均较低。其设计荷载均较低。随着各种重型车辆随着各种重型车辆,尤其是尤其是工程用重型运输车的不断工程用重型运输车的不断出现出现,公路桥梁负荷日趋加公路桥梁负荷日趋加重重,加之旧桥部分老化、破加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制损或受原设计标准的限制,己不能适应现代交通运输己不能适应现代交通运输的要求。截至的要求。截至20062006年,全年,全国病害桥梁超过国病害桥梁超过1010万座。万座。据统计据统计,美国桥梁总数约为美国桥梁总数约为60 60 万座万座,其中约其中约20 20 万座被美国联万座被美国联邦公路总局邦公路总局(FHWA)(FHWA)列为不符列为不符合要求合要求,1
6、2,12 万万5 5 千座被列为具千座被列为具有结构缺陷有结构缺陷,每年需替换每年需替换50008 000 50008 000 座座,FH2WA,FH2WA 规划规划的桥梁修复与替换方案估计耗的桥梁修复与替换方案估计耗资资455455亿亿;英国运输部曾英国运输部曾1990 1990 年抽样调年抽样调查过查过200 200 座混凝土公路桥座混凝土公路桥,大大约有约有30%30%的桥梁运营条件不良。的桥梁运营条件不良。在前南斯拉夫在前南斯拉夫,大约有大约有19%19%的的桥梁运营条件不良桥梁运营条件不良;这些情况这些情况在发展中国家更为严重。在发展中国家更为严重。一、我国公路桥梁发展及管养现状一、
7、我国公路桥梁发展及管养现状近年桥梁垮塌事件近年桥梁垮塌事件14福建福建:武夷山公馆大桥四川四川:宜宾小南门桥新疆新疆:库尔勒孔雀河大桥四川四川:攀枝花金沙江大桥一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状近年桥梁垮塌事件近年桥梁垮塌事件15浙江浙江:杭州钱塘江三桥黑龙江黑龙江:哈尔滨阳明滩大桥引桥辽宁辽宁:盘锦田庄台大桥北京北京:怀柔宝山寺大桥一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状部分现有部分现有桥梁桥梁的现状堪忧,造成大量病害桥梁的主要的现状堪忧,造成大量病害桥梁的主要成因有成因有:165.5.缺乏缺乏有效的管养有效的管养机制机制2.2.九十年代到本世纪
8、初,桥梁建设起飞时期,大量九十年代到本世纪初,桥梁建设起飞时期,大量大跨度复杂桥梁建成,但行业整体设计、施工水平大跨度复杂桥梁建成,但行业整体设计、施工水平发展相对滞后,而且在那一阶段,优化也比较盛行,发展相对滞后,而且在那一阶段,优化也比较盛行,同时耐久性设计也没有引起重视同时耐久性设计也没有引起重视3.3.桥梁运营阶段的养护重要性认识不足,对桥桥梁运营阶段的养护重要性认识不足,对桥梁病害梁病害产生的产生的基础基础研究研究不够不够4.4.超载超载、超限车难以、超限车难以控制控制1.1.建国初期建国初期修建的大量桥梁,建设标准低,耐久性考虑修建的大量桥梁,建设标准低,耐久性考虑不足,并且年久失
9、修不足,并且年久失修病害一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状0101对长大桥梁养护技术的研究不系统,特殊病害关注和研究不足0202对长大桥梁病害产生的机理认识不深,针对性处置技术和方法研究不深,手段单一0303部分没被评为五类的桥梁在一定程度上也存在垮塌风险0404桥梁养护和管理需要引入新技术和新手段,适应管养需求我国的桥梁管养现状,从我国的桥梁管养现状,从行业行业角度角度看看:17一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状我国的桥梁管养现状,我国的桥梁管养现状,从从从业从业单位单位角度看:角度看:18负责任负责任有水平有水平1 1、部分桥梁的养护部分
10、桥梁的养护针对性不针对性不强强;2 2、针对养护的专项设计还处在起步阶段;、针对养护的专项设计还处在起步阶段;3 3、检测检测、养护和、养护和维修维修从业从业单位单位的水平的水平不不均衡;均衡;4 4、技术水平高又负责任的企业偏少,部分企业过分追求自身利益。、技术水平高又负责任的企业偏少,部分企业过分追求自身利益。追求自追求自身利益身利益一、我国公路桥梁发展及管养现状一、我国公路桥梁发展及管养现状斜拉桥病害及维修加固技术2192.1 斜拉桥病害20二、二、斜拉桥病害及维修加固技术2.1.1 结构特点斜拉桥是一种主梁(加劲梁)受压(密索)或受弯(稀索)为主,支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥
11、梁。斜拉桥的上部结构由梁、塔、索三类构件组成。斜拉桥通常按照功能、梁体材料、塔的数量、索的布置以及主梁的机构体系等进行分类,例如双塔双索面混凝土斜拉桥等。212.1.2 关键构件22梁索塔斜拉桥二、二、斜拉桥病害及维修加固技术斜斜拉索的病害,主要是拉索的病害,主要是PEPE破损、钢丝锈蚀、索导管积水、锚头锈蚀等破损、钢丝锈蚀、索导管积水、锚头锈蚀等。2.1.3 斜拉桥病害斜拉桥病害231索体、防护套、锚头腐蚀索体、防护套、锚头腐蚀二、二、斜拉桥病害及维修加固技术24二、二、斜拉桥病害及维修加固技术2.1.3 斜拉桥病害25 对于对于预应力混凝土预应力混凝土主梁,开裂和下挠是其主要病害,梁的下挠
12、同主梁,开裂和下挠是其主要病害,梁的下挠同时也与塔有关,塔、梁时也与塔有关,塔、梁收缩收缩徐变产生下挠,同时也导致主梁开裂,斜徐变产生下挠,同时也导致主梁开裂,斜拉索索力也会重新分布。拉索索力也会重新分布。再一个是斜拉桥这种大型结构的大型伸缩缝,再一个是斜拉桥这种大型结构的大型伸缩缝,往往也是病害多发的部位。往往也是病害多发的部位。2上锚固区、主梁、主塔裂缝上锚固区、主梁、主塔裂缝二、二、斜拉桥病害及维修加固技术裂缝:分为结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝一般规律性比较明显,主梁跨中及支座处的裂缝,以及桥塔上横梁处的裂缝主要是结构裂缝。其余位置处的裂缝主要是非结构裂缝。如:环境侵蚀、铺装层厚
13、度不足等腐蚀破坏造成的裂缝,和由于底板混凝土拉应力超过其抗拉强度造成的底板横向裂缝等。262.1.3 2.1.3 斜拉桥病害斜拉桥病害二、二、斜拉桥病害及维修加固技术2.2 斜拉索快速更换技术27斜拉斜拉索快速更换技术索快速更换技术28斜拉桥为大型桥梁通常处于交通咽喉要道要求不断交通或部分中断外部干扰多,安全风险大结构运营使用多年结构内力状态不明确斜拉桥换索斜拉桥换索的工程的工程特点特点工期紧张工期紧张外部干扰多外部干扰多控制难度大控制难度大二、二、斜拉桥病害及维修加固技术斜拉斜拉索快速更换技术索快速更换技术29斜拉桥实现快速换索的基础条件张拉控制目标快速牵引张拉设备更换顺序同步更换数量二、二
14、、斜拉桥病害及维修加固技术斜拉斜拉索快速更换技术索快速更换技术30成功引入成功引入:秦顺全院士的无应力状态法秦顺全院士的无应力状态法确定最优的快速换索顺序和同步更换的拉索数量确定最优的快速换索顺序和同步更换的拉索数量无应力状无应力状态控制法态控制法一一无应力状无应力状态控制法态控制法二二一定的外荷载、结构一定的外荷载、结构体系、支承边界条件、体系、支承边界条件、单元的无应力长度和单元的无应力长度和无应力曲率组成的结无应力曲率组成的结构构,其对应的结构内其对应的结构内力和位移是惟一的力和位移是惟一的,与与结构的形成过程无关结构的形成过程无关。结构单元的内力和位结构单元的内力和位移随着结构的加载、
15、移随着结构的加载、体系转换和斜拉索的体系转换和斜拉索的张拉而变化张拉而变化,单元无单元无应力长度只有人为地应力长度只有人为地调整才会发生变化。调整才会发生变化。当荷载和结构体系一当荷载和结构体系一定时定时,单元的无应力单元的无应力长度的变化必然惟一长度的变化必然惟一地对应一个单元轴力地对应一个单元轴力的变化。的变化。二、二、斜拉桥病害及维修加固技术2.3 工程实例31上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换 上虞人民大桥横跨曹娥江,连接上虞市新老城区的交通干道,1996年通车。H型独塔双索面预应力混凝土斜拉桥,垮径布置为125m+125m,每个索面由14对拉索组成对称平行索面形式,
16、全桥共计112根斜拉索。工程概况上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换工程概况上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换交通组织上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换斜拉索更换顺序 在施工期间不中断交通的情况下,封闭一侧车道,仅开通另一侧车道实行双向单车道通行,换索施工采用先上游后下游、先长索后短索、同时拆除一对旧索(如上游后下游、先长索后短索、同时拆除一对旧索(如E1aE1a与与W1aW1a为一对)紧接着安装一对新索为一对)紧接着安装一对新索的换索顺序对全桥拉索进行更换。上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换拉索更换施工新索在两索面之间展开
17、旧索放张卸至 桥面以备外运上上虞人民大桥全桥斜拉索更换虞人民大桥全桥斜拉索更换拉索快速更换成果 56天完成即全桥112根斜拉索更换,全部拉索更换完成后仅对部分短索进行索力调整。涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换工程概况 涪陵长江大桥是国道319线跨越涪陵长江江面的一座塔梁分离式悬浮体系PC梁斜拉桥,1997年通车,斜拉索扇形布置,边、中跨各设26对,塔中1对,全桥106对,212根。涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换工程概况涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换交通组织涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换拉索快速更换的难点交通咽
18、喉交通咽喉工期紧张工期紧张梁端锚固梁端锚固无张拉空间无张拉空间新旧拉索新旧拉索规格不同规格不同内力状态不明内力状态不明更换控制困难更换控制困难外部干扰多外部干扰多安全风险高安全风险高实现斜拉索快速更换存在如下难点:全桥换索前需要完成两桥头伸缩缝约束解除、塔下临时支座安装以及钢纤维混凝土桥面凿除。拉索更换施工步骤:1、旧索放张;2、旧索拆除;3、新索架设与张拉;4、误差调整。拉索更换完成后,拆除塔下临时支座、摊铺桥面沥青铺装并恢复两桥头伸缩缝。涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换总体施工内容涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换拉索更换顺序 在全桥更换212根斜拉索
19、工作总量已定的前提下,在现有的技术装备水平下,决定换索工期的关键在于斜拉索更换的顺序和同时可更换的斜拉索数量。N1N15全桥8根,每塔4根斜拉索一起更换,两塔独立施工 N16N17全桥8根,每塔4根斜拉索一起更换,两塔需同步施工 N18N26全桥4根,每塔2根,两塔上、下游异侧2根斜拉索更换,且需保持同步施工N27涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换全桥拉索更换顺序:涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换总体施工方案大行程快速牵引张拉设备 为加快既有斜拉索拆除放松以及新斜拉索架设入洞速度并解决梁端无法安装软牵引张拉设备的难题,专门研制具备快速和大行程特点的张拉设备
20、,并配套大容量快速油泵,减少张拉次数、提高张拉效率。涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换斜拉索塔端挂设涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换斜拉索梁端挂设涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换拉索快速更换成果 历时仅112天即完成了全桥212根斜拉索的更换任务,全桥斜拉索更换完成后仅对塔下3根斜拉索进行索力调整,基本实现零调整,创造了国内一次更换斜拉索数量最多、施工速度最快的记录。涪陵涪陵长江大桥全桥斜拉索更换长江大桥全桥斜拉索更换2.4 工程视频5051斜拉索快速更换工程-重庆涪陵长江大桥52斜拉桥综合维护工程-武汉长江二桥钢管拱桥病害及维修加固技
21、术3533.1 钢管拱桥桥病害54三、钢管拱桥病害及维修加固技术三、钢管拱桥病害及维修加固技术1 结构特点拱桥是指以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁。拱桥具有在竖向荷载作用下,两端支承处除有竖向反力外,还产生水平推力的结构特点。凝土钢管混拱桥属于按拱肋材料分类的拱桥结构形式的一种。钢管混凝土拱桥通过向钢管内填充混凝土,利用钢管约束受压混凝土的膨胀,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。551 结构特点结构特点56一类:不带吊杆一类:带吊杆中承式或下承式拱桥:中承式或下承式拱桥:1.1.拱肋拱肋2.2.吊杆、系杆、横梁、吊杆、系杆、横梁、桥面板桥面板上承式拱桥
22、:上承式拱桥:1.1.拱肋拱肋2.2.立柱立柱钢管拱桥,最核心的是钢管拱桥,最核心的是拱肋拱肋的安全的安全三、钢管拱桥病害及维修加固技术三、钢管拱桥病害及维修加固技术2 钢管拱桥病害钢管拱桥病害571拱肋管内混凝土空洞离析拱肋管内混凝土空洞离析2短短吊杆、系杆腐蚀疲劳损伤吊杆、系杆腐蚀疲劳损伤3下端预埋管积水下端预埋管积水三、钢管拱桥病害及维修加固技术三、钢管拱桥病害及维修加固技术管内混凝土空洞离析:施工不当造成管内混凝土灌注不密实、混凝土收缩引起钢管与混凝土之间出现缝隙。582 2 钢管拱桥病害钢管拱桥病害三、钢管拱桥病害及加固技术三、钢管拱桥病害及加固技术短吊杆、系杆疲劳损伤:在动态悬吊体
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