梁桥的现状与展望幻灯片.ppt

梁桥的现状与展望,目录,CONTENTS,0.前言,梁桥是以受弯为主的结构，是一种最古老、最简单实用的桥型。在中国古代，由于石材、木材的受力特性和实用长度的限制，桥梁跨径难以突破，因此在数量上难以与拱桥相比。,预应力混凝土梁桥，以其刚度好，行车平顺，施工工艺成熟，养护简单，造价便宜等一系列优点而倍受工程界欢迎。,目前，我国在建和已建的跨径超过200m的连续刚构桥已达20多座，跨径在100200m之间的预应力梁桥已有100多座；世界范围内共有跨径超过240m的特大跨径连续刚构桥共20多座，其中一半以上在中国。大跨径预应力混凝土梁桥在我国交通建设中发挥着非常重要的作用。,1.梁桥的现状,1.1梁桥发展取得的显著成就,改革开放让我国桥梁建设事业得到飞速发展，我国的梁式桥的建设也取得了巨大的成就。世界跨径第一的梁式桥为重庆石板坡长江复线桥，位于我国重庆，主跨为330m。在世界梁桥跨径排名中，有10座位于我国，由此可见我国梁桥的发展确实取得了显著的成就。世界大跨径梁式桥排名如表1-1。,世界大跨径梁式桥排名,表1-1,世界大跨径梁式桥排名,表1-1续,1.2几座典型的预应力混凝土梁桥介绍,（1）重庆石板坡长江复线大桥,跨径组合：86.5m+4138m+156m+330m+104.5m,由于通航的需要，取消了一个桥墩，这样使主跨达330m，是目前世界主跨最大的梁桥。,图1-1重庆石板坡长江复线大桥,（2）广州洛溪大桥,主跨180m，1988年建成通车。在当时同类桥型中居世界第六，亚洲第一，获得全国优秀设计金质奖等十一项奖项。,图1-2广州洛溪大桥,（3）虎门大桥辅航道桥,主跨270m，97年建成时，为该桥型跨径世界之最。虎门大桥辅航道桥是中国连续刚构发展中又一重要的桥梁，无论设计、施工、科研上都取得了重要成果，为今后实现更大跨越做了充分的技术准备。,图1-3虎门大桥辅航道桥,1.3目前存在的问题,1.3.1梁桥施工中存在的问题（1）施工的材料满足不了工程需要虽然随着科技的发展，我国研发了许多新型材料来进行桥梁建设，但是对于梁式桥来说，混凝土和钢筋还是最主要的材料。由于混凝土的自重比较大，这很大限制了梁式桥跨径的增大。并且，在工程中使用的钢筋的抗拉强度、抗腐蚀性强度往往达不到使用要求，这些也严重影响了梁桥的质量和使用寿命。,图1-4钢筋裸露锈蚀,（2）施工技术满足不了质量要求目前，我国道路桥梁建设由于施工环境比较复杂，材料往往无法满足需求，再加上施工技术多种多样，而不同的施工工艺其效果也不一样，这就容易导致道路桥梁的耐用度和结构强度达不到使用的要求，严重影响到道路桥梁的建设工作。尤其传统的梁桥主要是钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构，在我国目前施工的混凝土制作中，钢筋与混凝土的相容性不是很好，这是由于相关的技术的不成熟，造成了桥梁垮塌的事故。,图1-5哈尔滨阳明滩大桥坍塌,图1-6湖南沱江大桥垮塌,（3）施工管理存在不足一般施工队伍对于施工管理重视不够，施工管理技术比较落后，当前的施工过程中采用的施工管理往往是对施工过程中的步骤等过于简单的记录，没有对整个工程的施工技术进行有效的记录。其次，施工技术人员、施工管理人员素质不高。一些管里人员往往是从普通的工人代替的由于缺乏施工管理技术的全面概念在对施工管理中不能得到真实完整的施工技术资料。,1.3.2梁桥在运营使用中出现的问题,（1）箱梁桥长期下挠问题预应力混凝土箱梁桥的跨中下挠,不仅导致养护费用的大幅增加,破坏桥梁的美观,更重要的是造成桥梁交通运营和结构安全度的降低。比如帕劳共和国1977年建成的跨中带铰的连续刚构KororBabeldaob桥,主跨241m,是当时世界上最长的后张预应力混凝土箱形梁桥,建成后变形不断加大,跨中下挠高达1.2m,于1996年加固后不久垮塌；武汉长江二桥两岸连续刚构125米边跨跨中下挠严重。从2000年以来，基本年下挠2cm。,（2）梁体开裂问题梁体开裂问题主要包括横向裂缝、纵向裂缝、腹板斜裂缝。导致梁体开裂的原因是多面的，比如最初的设计不足，施工的不规范，使用中车辆超载等等。国内也发生了许多连续刚构底板崩裂的事故，比如2003年，贵阳小关水库特大桥在张拉箱梁底板合拢段纵向预应力束的过程中，发生了崩裂；1996年，佛开高速潭州大桥，合龙时底板崩裂。,图1-7桥梁梁体开裂,2梁桥的展望,2.1传统材料的改进与新材料的应用,2.1.1混凝土材料,目前新型的混凝土材料有智能混凝土材料、轻质混凝土材料、低强混凝土材料、活性微粉混凝土材料以及高性能混凝土材料。一般新型的混凝土材料就是在普通混凝土中添加一些物质如钢渣、纤维、砂石等，往往只能改善混凝土某一方面的性能。,以智能混凝土为例，在混凝土材料中添加适量的碳纤维，不仅能改善水泥基的强度和韧性，还可以改善水泥基的物力导电能力，还可以作为传感器将自身的受力情况和内部损伤程度通过电信号传输的方式进行输出，从而加强工作人员对建筑物内部受力情况和周围环境变化的实时控制。,2.1.2玻璃钢,玻璃钢也称玻璃纤维增强材料，（GFRP，GlassFiberRein-forcedPlastic)，1939年美国发明的常温常压下成型的不饱和聚酯树脂，与早前发明的玻璃纤维结合在一起，所形成的一种复合材料。,图2-1玻璃钢桥,玻璃钢作为一种复合材料有着很多的优点，包括可设计性好、力学性能好、耐化学腐蚀性强、透光性好、电性能好、隔音性能好等。1986年建成的重庆交院桥，采用GFRP箱梁，建造成本比钢桥省了50%。玻璃钢比铝合金还轻，比重仅是钢铁的1/51/4，其抗拉强度接近甚至超过碳素钢，抗疲劳性能也很优秀。这些特点恰恰是梁桥向大跨径发展所需要的，可以弥补混凝土结构过于笨重，易开裂等缺点，或许未来能代替混凝土在梁桥的建设中广泛的应用。,2.1.3活性瓷釉(CRE)涂层钢筋防腐蚀技术,CRE涂层（ChemicallyReactiveEnamelCoating），译为“活性瓷釉涂层”，是近几年国际上才开始系统研究的一项新型钢筋防腐蚀涂层技术。CRE涂层技术以玻璃粉和活性硅酸钙(CS)为主要原料并掺入微量其他化学成份，高温熔化后覆在钢筋表面，在钢筋表面形成一层致密的保护层，从而达到增强钢筋抗腐蚀能力和与混凝土黏结力的目的。,CRE涂层能够显著提高钢筋的耐腐蚀能力，增加钢筋与混凝土之间黏结强度，提升结构的整体稳定性，从而改善结构的安全性和耐久性；该涂层材料成本低廉，加工工艺简单，利于大范围使用。CRE涂层技术可有效增加钢筋混凝土结构的使用寿命，将这一技术应用于梁桥的建设中，可极大的提升梁桥的使用寿命，提升结构的安全性，对于今后梁桥的发展有一定的意义。,2.2向信息化发展,（1）随着计算机技术、信息技术、传感器技术的发展，现在可以随时实时得知桥梁的承载情况、风力、温度的状况。比如：可以设置安全防范预警系统、通信系统、传感器系统。（2）智能节能技术。能建筑其实就是在设计和建造的过程中，均尽量采用节能型的材料和器具，利用智能土木结构使得建筑本身具备监测控制能力，随着外部环境的变化而适当地做出调整，把建筑的自身能耗降低到最低的水准。,（3）3D打印技术。这是近几年特别火热的一个技术，我们听说最多的就是3D打印的房屋，然而现在3D打印技术也可用在桥梁工程的建设中。3D打印技术有很多的优势，包括制作精度高、制作周期短、个性化制作、制作材料多样、环保节约。,图2-23D打印建筑,3D打印技术在桥梁工程中的应用实例为：1989年，美国著名的旧金山奥克兰新海湾大桥在地震中，大桥东部的桁架桥局部坍塌，在重建的时候，桥塔加入了剪切耗能连接的设计。但是这种构件容易从焊缝处发生脆性破坏，所以通过3D整体打印的方法弥补这种缺陷。打印出的剪切连接件由于材质均匀，无较大初始缺陷和应力集中部位，能够有更大的延性和应力集中部位，能够有更大的延性和塑形变形能力，在抗震中更有价值。,但是目前3D打印技术在桥梁工程中的应用还是非常有限的，许多问题还没有能很好的解决。相信在未来，3D打印技术凭借其技术的优越性，在桥梁的建设中会有很大的发展。比如3D打印技术能够快速高效精准的制造出梁桥的预制箱梁，这将会使梁桥的建设有一个巨大的飞跃。,2.3施工管理技术更加现代化,现代的施工管理也可以通过信息技术和高科技的计算机实施施工管理，而且可以通过实时的检测系统监测整个施工过程。比如利用4G的通信网络，在高墩上设置摄像头与感应器，将高空的施工状态，空气的温度，风力大小实时的传到手机上，管理人员可以最快的针对出现的状况做出调整，保证工程高效安全的进行。,随着材料性能的改进，各种轻质高强材料不断的应用到桥梁工程中来，为梁桥进一步的发展提供可能。梁桥正在向以下方向发展：1）上部结构不断轻型化，减轻箱梁自重，从而降低挂篮的要求，减少墩梁的受力，跨径可进一步增大。2）新材料的开发和应用。新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。3)随着钢材的丰富，钢混组合结构有较多采用的趋势。这种结构自重较轻，施工方便，以后会有很大的发展空间。,3总结,参考文献,姚世军.我国道路桥梁施工技术现状与发展方向J.交通标准化,2014,04:48-50.姜永林,栾述伟.道路桥梁施工技术现状与发展方向研究J.环球市场信息导报,2015,03:84-85.谢峻,王国亮,郑晓华.大跨径预应力混凝土箱梁桥长期下挠问题的研究现状J.公路交通科技,2007,01:47-50.PILZM.TheKoror-BabeldaobbridgeintherepublicofPalau,historyandtimedependentstressanddeflectionanalysisD.UK:ImperialCollegeofScienceandTechnology,1997.张晓明.新型混泥土材料在土木工程领域中的应用J.门窗,2015,03:201.孙凌云.玻璃钢的特点及其在土木工程中的应用J.科技创新与应用,2015,15:33-34.闫东明,陈根达,唐福建,吴承霖.活性瓷釉(CRE)涂层钢筋防腐蚀技术研究进展J.中国科学:技术科学,2015,03:293-305.吴海华.现代建筑结构中智能土木结构的应用J.硅谷,2015,04:139+143.CarpioJF,BoalB,ReidJ.Info