桥梁工程可持续发展,同济大学项海帆,葛耀军

葛耀君、项海帆葛耀君、项海帆葛耀君、项海帆葛耀君、项海帆 同济大学同济大学同济大学同济大学 二零一零年六月七日二零一零年六月七日二零一零年六月七日二零一零年六月七日 第十九届全国桥梁学术会议第十九届全国桥梁学术会议 YaoYaoYaoYao- - - -Jun GE & Jun GE & Jun GE & Jun GE & HaiHaiHaiHai- - - -Fan XIANGFan XIANGFan XIANGFan XIANG Tongji UniversityTongji University Shanghai ChinaShanghai China Bangkok 2009, Sept 9-11 SUSTAINABLE INFRASTRUCTUREEnvironment Friendly, Safe and Resource Efficient Towards Sustainable Development of Bridge Engineering Yao-Jun GE & Hai-Fan XIANG CONTENTSCONTENTSCONTENTS 1.1. Concept of SustainabilityConcept of Sustainability 2.2. Safe ReliabilitySafe Reliability 3.3. Structural DurabilityStructural Durability 4.4. Functional AdaptabilityFunctional Adaptability 5.5. Capacity ExtensibilityCapacity Extensibility 6.6. ConclusionsConclusions 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 报告内容报告内容报告内容报告内容报告内容报告内容 1.1. 可持续发展的理念可持续发展的理念可持续发展的理念可持续发展的理念 2.2. 重视概念设计创新重视概念设计创新重视概念设计创新重视概念设计创新 3.3. 推动施工技术进步推动施工技术进步推动施工技术进步推动施工技术进步 4.4. 提高结构耐久性能提高结构耐久性能提高结构耐久性能提高结构耐久性能 5.5. 加强性能灾变控制加强性能灾变控制加强性能灾变控制加强性能灾变控制 6.6. 结论与建议结论与建议结论与建议结论与建议 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念1. 可持续发展的理念 土木工程世纪挑战土木工程世纪挑战土木工程世纪挑战土木工程世纪挑战 十八世纪十八世纪十八世纪十八世纪创世挑战创世挑战创世挑战创世挑战 第一位土木工程师第一位土木工程师第一位土木工程师第一位土木工程师: John : John SmeatonSmeaton 十九世纪十九世纪十九世纪十九世纪建造挑战建造挑战建造挑战建造挑战 结构材料有效使用结构材料有效使用结构材料有效使用结构材料有效使用 二十世纪二十世纪二十世纪二十世纪养护挑战养护挑战养护挑战养护挑战 使用期养护和全寿命成本使用期养护和全寿命成本使用期养护和全寿命成本使用期养护和全寿命成本 二十一世纪二十一世纪二十一世纪二十一世纪可持续挑战可持续挑战可持续挑战可持续挑战 可持续工程可持续工程可持续工程可持续工程全世界？全世界？全世界？全世界？中国中国中国中国! !桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程! ! 钢钢钢 钢 材材材材 混凝土混凝土混凝土混凝土 John Smeaton 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 来源于古代森林育林基本法则来源于古代森林育林基本法则来源于古代森林育林基本法则来源于古代森林育林基本法则 “ “to take less timber from the forest than it can to take less timber from the forest than it can reproducereproduce” ” The first historical document was formed in The first historical document was formed in Alsace in 1144Alsace in 1144 The wellThe well- -known treatise known treatise “ “SilviculturaSilvicultura OeconomicaOeconomica” ” in 1713in 1713 “ “SilviculturaSilvicultura OeconomicaOeconomica” ” 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 可持续 原则 可持续 原则 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 19721972年罗马俱乐部提出了年罗马俱乐部提出了年罗马俱乐部提出了年罗马俱乐部提出了“ “发展的限制发展的限制发展的限制发展的限制” ” 19871987年联合国提出了年联合国提出了年联合国提出了年联合国提出了“ “我们共同的未来我们共同的未来我们共同的未来我们共同的未来” ” “ “Development that means the needs for the presentDevelopment that means the needs for the present without compromising the ability of future without compromising the ability of future generations generations to meet their own needsto meet their own needs” ” 19921992年里约热内卢联合国峰会定义年里约热内卢联合国峰会定义年里约热内卢联合国峰会定义年里约热内卢联合国峰会定义 “ “Economic process that can be maintainedEconomic process that can be maintained long long term in line term in line with earthwith earth s carrying capacitys carrying capacity” ” 可持续 原则 可持续 原则 长时期 发展 长时期 发展 不损害 后代 不损害 后代 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 Towards Sustainable Development of Bridge Engineering Yao-Jun GE & Hai-Fan XIANG 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 使用期养护使用期养护使用期养护使用期养护资源消耗资源消耗资源消耗资源消耗精神与物质精神与物质精神与物质精神与物质 全寿命成本全寿命成本全寿命成本全寿命成本建设排放建设排放建设排放建设排放个人与群体个人与群体个人与群体个人与群体 道德与技术道德与技术道德与技术道德与技术 可持续 原则 可持续 原则 长时期 发展 长时期 发展 不损害 后代 不损害 后代 经济 可持续 经济 可持续 生态 可持续 生态 可持续 社会 可持续 社会 可持续 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 国际桥协在可持续工程中的行动国际桥协在可持续工程中的行动国际桥协在可持续工程中的行动国际桥协在可持续工程中的行动 “ “IABSE Declaration for Sustainability DevelopmentIABSE Declaration for Sustainability Development” ” in in 19961996 “ “Ethical Principles for the Practice of Structural Ethical Principles for the Practice of Structural EngineeringEngineering” ” in 2002in 2002 Special Issue on Special Issue on “ “Sustainable EngineeringSustainable Engineering” ” in SEI in in SEI in 20042004 IABSE Symposium on IABSE Symposium on “ “Sustainable InfrastructureSustainable Infrastructure” ” in in 20092009 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 可持续 原则 可持续 原则 长时期 发展 长时期 发展 不损害 后代 不损害 后代 经济 可持续 经济 可持续 生态 可持续 生态 可持续 社会 可持续 社会 可持续 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 四项基本要求四项基本要求四项基本要求四项基本要求: : 本文首次针对可持续桥梁工程提出本文首次针对可持续桥梁工程提出本文首次针对可持续桥梁工程提出 本文首次针对可持续桥梁工程提出 本文主要探讨结合中国实际的应用本文主要探讨结合中国实际的应用本文主要探讨结合中国实际的应用本文主要探讨结合中国实际的应用 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 概念设计概念设计性能耐久性能耐久灾变控制灾变控制施工技术施工技术 可持续 原则 可持续 原则 长时期 发展 长时期 发展 不损害 后代 不损害 后代 经济 可持续 经济 可持续 生态 可持续 生态 可持续 社会 可持续 社会 可持续 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 1. 可持续发展的理念 1. 可持续发展的理念 (续续) 可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架可持续性理论框架 五个阶段五个阶段五个阶段五个阶段: : “ “从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓” ” 原原原 原 则则则则 目目目 目 标标标标 指指指 指 标标标标 要要要 要 求求求求 阶阶阶 阶 段段段段 规划规划设 计 设 计 施 工 施 工 运 营 运 营 移 除 移 除 概念设计概念设计性能耐久性能耐久灾变控制灾变控制施工技术施工技术 可持续 原则 可持续 原则 长时期 发展 长时期 发展 不损害 后代 不损害 后代 经济 可持续 经济 可持续 生态 可持续 生态 可持续 社会 可持续 社会 可持续 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新2. 重视概念设计创新 概念设计作用概念设计作用概念设计作用概念设计作用 工程设计的起点、核心和灵魂工程设计的起点、核心和灵魂工程设计的起点、核心和灵魂工程设计的起点、核心和灵魂原创性原创性原创性原创性 概念设计过程概念设计过程概念设计过程概念设计过程 基础资料、概念生成和方案选择基础资料、概念生成和方案选择基础资料、概念生成和方案选择基础资料、概念生成和方案选择独特性独特性独特性独特性 概念设计原则概念设计原则概念设计原则概念设计原则 中国：安全、适用、经济、美观中国：安全、适用、经济、美观中国：安全、适用、经济、美观中国：安全、适用、经济、美观 国际：安全、适用、经济、美观、耐久、环保国际：安全、适用、经济、美观、耐久、环保国际：安全、适用、经济、美观、耐久、环保国际：安全、适用、经济、美观、耐久、环保 概念设计关键概念设计关键概念设计关键概念设计关键 桥梁跨径布置的抉择，特别是悬索桥和斜拉桥桥梁跨径布置的抉择，特别是悬索桥和斜拉桥桥梁跨径布置的抉择，特别是悬索桥和斜拉桥桥梁跨径布置的抉择，特别是悬索桥和斜拉桥 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限 1880190019201940196019802000 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 7. Akashi Kaikyo (1998, 1991m) 6. Great Belt (1998, 1624m) 5. Humber (1981, 1410m) 4. Verrazano (1964, 1298m) 3. Golden Gate (1937, 1280m) 2. George Washington (1931, 1067m) Span (m) Year 1. Brooklyn (1883, 483m) 全世界第一座现代悬索桥全世界第一座现代悬索桥 Brooklyn Bridge (483m, 1883) 全世界最大跨度悬索桥全世界最大跨度悬索桥 Akashi Kaikyo (1991m, 1998) 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限( (续续续续) ) 最大跨径悬索桥最大跨径悬索桥最大跨径悬索桥最大跨径悬索桥 序序桥 名桥 名主跨主跨主梁主梁抗风问题抗风问题控制措施控制措施国 家国 家建成建成 1明石海峡大桥明石海峡大桥1991 桁梁桁梁颤振颤振开槽稳定板开槽稳定板日本日本1998 2舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥1650 箱梁箱梁颤振颤振开槽开槽中国中国2008 3大海带桥大海带桥1624 箱梁箱梁涡振涡振导流板导流板丹麦丹麦1998 4润杨长江大桥润杨长江大桥1490 箱梁箱梁颤振颤振稳定板稳定板中国中国2005 5亨伯大桥亨伯大桥1410 箱梁箱梁无无无无英国英国1981 6江阴长江大桥江阴长江大桥1385 箱梁箱梁无无无无中国中国1999 7香港青马大桥香港青马大桥1377 箱梁箱梁颤振颤振开槽开槽中国中国1997 8维伦佐诺大桥维伦佐诺大桥1298 桁梁桁梁无无无无美国美国1964 9金门大桥金门大桥1280 桁梁桁梁无无无无美国美国1937 10阳逻长江大桥阳逻长江大桥1280 箱梁箱梁无无无无中国中国2007 传统钢箱梁或钢桁梁悬索桥自身抗风的上限跨径为传统钢箱梁或钢桁梁悬索桥自身抗风的上限跨径为传统钢箱梁或钢桁梁悬索桥自身抗风的上限跨径为传统钢箱梁或钢桁梁悬索桥自身抗风的上限跨径为15001500米左右米左右米左右米左右 当悬索桥的跨径接近或超过这一极限时必须采取颤振控制措施当悬索桥的跨径接近或超过这一极限时必须采取颤振控制措施当悬索桥的跨径接近或超过这一极限时必须采取颤振控制措施当悬索桥的跨径接近或超过这一极限时必须采取颤振控制措施 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限( (续续续续) ) 超大跨径需求超大跨径需求超大跨径需求超大跨径需求 Tsugaru Strait Taiwan Strait Qiongzhou Strait Sunda Strait Messina Strait Gibraltar Strait 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限悬索桥跨径极限( (续续续续) ) 极限跨径抗风极限跨径抗风极限跨径抗风极限跨径抗风 意大利墨西那桥（意大利墨西那桥（意大利墨西那桥（意大利墨西那桥（20002000年）年）年）年） 直布罗陀海峡大桥（直布罗陀海峡大桥（直布罗陀海峡大桥（直布罗陀海峡大桥（20042004年）年）年）年） 日本拟建海峡大桥（日本拟建海峡大桥（日本拟建海峡大桥（日本拟建海峡大桥（20002000年）年）年）年） 同济大学同济大学同济大学同济大学50005000米悬索桥方案米悬索桥方案米悬索桥方案 米悬索桥方案 （20032003年）年）年）年） 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置 斜拉桥跨径演变斜拉桥跨径演变斜拉桥跨径演变斜拉桥跨径演变 1950196019701980199020002010 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 11. Sutong (2008, 1088m) 10. Tatara (1999, 890m) 9. Normandy (1994, 856m) 8. Yangpu (1993, 602m) 7. Skarnsundet (1992, 530m) 6. Annacis (1988, 465m) 5. Barrioscle Luna (1984, 440m) 4. Saint-Nazaire (1975, 404m) 3. Duisburg-Neuenkamp (1970, 350m) 2. Severin (1959, 301m) 1. Stromsund (1955, 183m) Year Span (m) 全世界第一座现代斜拉桥全世界第一座现代斜拉桥 Stromsund Bridge (183m, 1955) 全世界最大跨径斜拉桥全世界最大跨径斜拉桥 Sutong Bridge (1088m, 2008) 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置( (续续续续) ) 最大跨径斜拉桥最大跨径斜拉桥最大跨径斜拉桥最大跨径斜拉桥 1 苏通长江大桥苏通长江大桥 1088m 箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国 2008 2 多多罗大桥多多罗大桥 890m 箱梁拉索雨振凹坑阻尼日本箱梁拉索雨振凹坑阻尼日本 1999 3 诺曼底大桥诺曼底大桥 856m 箱梁拉索雨振螺旋线阻尼法国箱梁拉索雨振螺旋线阻尼法国 1995 4 南京长江三桥南京长江三桥 648m 箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国 2005 5 南京长江二桥南京长江二桥 628m 箱梁拉索雨振螺旋线阻尼中国箱梁拉索雨振螺旋线阻尼中国 2001 6 舟山金塘大桥舟山金塘大桥 620m 箱梁拉索雨振螺旋线阻尼中国箱梁拉索雨振螺旋线阻尼中国 2008 7 白沙洲长江大桥白沙洲长江大桥 618m 箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国箱梁拉索雨振凹坑阻尼中国 2000 8 青州闽江大桥青州闽江大桥 605m 型梁 颤振裙板中国型梁颤振裙板中国 2003 9 上海杨浦大桥上海杨浦大桥 602m 型梁 拉索雨振阻尼中国型梁拉索雨振阻尼中国 1993 10 上海徐浦大桥上海徐浦大桥 590m 箱梁拉索雨振阻尼中国箱梁拉索雨振阻尼中国 1997 序桥序桥 名主名主 跨主跨主 梁控制措施国梁控制措施国 家建家建 成抗风问题成抗风问题 采用空间斜索面和流线型钢箱梁的斜拉桥具有足够高的抗风稳定性采用空间斜索面和流线型钢箱梁的斜拉桥具有足够高的抗风稳定性采用空间斜索面和流线型钢箱梁的斜拉桥具有足够高的抗风稳定性采用空间斜索面和流线型钢箱梁的斜拉桥具有足够高的抗风稳定性 斜拉桥的主要抗风问题是长拉索的振动问题（包括风振和风雨振动）斜拉桥的主要抗风问题是长拉索的振动问题（包括风振和风雨振动）斜拉桥的主要抗风问题是长拉索的振动问题（包括风振和风雨振动）斜拉桥的主要抗风问题是长拉索的振动问题（包括风振和风雨振动） 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置( (续续续续) ) 800800mm以上跨径斜拉桥抗风以上跨径斜拉桥抗风以上跨径斜拉桥抗风以上跨径斜拉桥抗风 跨径 排序 桥名主跨弯/扭频(Hz) 颤振风速 (m/s) 抗风问题国家 建成 年份 1苏通长江大桥苏通长江大桥1088m0.196/0.56588.4/71.6拉索振动 中国拉索振动 中国2008 2昂船州大桥昂船州大桥1018m0.184/0.505140/79.0拉索振动 中国拉索振动 中国2009 3鄂东长江大桥鄂东长江大桥926m0.235/0.54881.0/58.6拉索振动 中国拉索振动 中国2011 4Tatara Bridge890m0.139/0.49780.0/61.0拉索振动 日本拉索振动 日本1999 5Normandy Bridge856m0.222/0.50078.0/58.3拉索振动 法国拉索振动 法国1995 6荆岳长江大桥荆岳长江大桥816m0.207/0.40586.0/56.0拉索振动 中国拉索振动 中国2011 只要合理解决拉索风振和风雨振动问题，斜拉桥跨径可以只要合理解决拉索风振和风雨振动问题，斜拉桥跨径可以只要合理解决拉索风振和风雨振动问题，斜拉桥跨径可以 只要合理解决拉索风振和风雨振动问题，斜拉桥跨径可以 继续增长继续增长继续增长继续增长 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置( (续续续续) ) 多跨斜拉桥优越性多跨斜拉桥优越性多跨斜拉桥优越性多跨斜拉桥优越性 与悬索桥比较：不需要锚锭与悬索桥比较：不需要锚锭与悬索桥比较：不需要锚锭与悬索桥比较：不需要锚锭 与大跨斜拉桥比：主梁轴向压力和长拉索非线性与大跨斜拉桥比：主梁轴向压力和长拉索非线性与大跨斜拉桥比：主梁轴向压力和长拉索非线性与大跨斜拉桥比：主梁轴向压力和长拉索非线性 国内外著名桥例：国内外著名桥例：国内外著名桥例：国内外著名桥例： 国内：香港汀九大桥、岳阳洞庭湖大桥、夷陵长江大桥等国内：香港汀九大桥、岳阳洞庭湖大桥、夷陵长江大桥等国内：香港汀九大桥、岳阳洞庭湖大桥、夷陵长江大桥等国内：香港汀九大桥、岳阳洞庭湖大桥、夷陵长江大桥等 国外：马拉开波桥、法国米约大桥、希腊里翁大桥等国外：马拉开波桥、法国米约大桥、希腊里翁大桥等国外：马拉开波桥、法国米约大桥、希腊里翁大桥等国外：马拉开波桥、法国米约大桥、希腊里翁大桥等 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置斜拉桥多跨布置( (续续续续) ) 多跨斜拉桥潮流多跨斜拉桥潮流多跨斜拉桥潮流多跨斜拉桥潮流 绍嘉大桥绍嘉大桥绍嘉大桥绍嘉大桥 (5(5428428m)m) 费曼恩海峡大桥费曼恩海峡大桥费曼恩海峡大桥费曼恩海峡大桥 (3(3724724m)m) 武汉二七大桥武汉二七大桥武汉二七大桥 武汉二七大桥 (2(2616616m)m) 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流 低碳桥梁可持续性强低碳桥梁可持续性强低碳桥梁可持续性强低碳桥梁可持续性强 低碳原则：低碳原则：低碳原则： 低碳原则： 节约资源、减小能耗、降低排放节约资源、减小能耗、降低排放节约资源、减小能耗、降低排放节约资源、减小能耗、降低排放 低碳选择：低碳选择：低碳选择： 低碳选择： 钢好于砼、预制优于现浇、基础施工低排放方法钢好于砼、预制优于现浇、基础施工低排放方法钢好于砼、预制优于现浇、基础施工低排放方法钢好于砼、预制优于现浇、基础施工低排放方法 组合结构使用性能优组合结构使用性能优组合结构使用性能优组合结构使用性能优 各种结合：竖向结合梁、横向结合梁和纵向结合梁各种结合：竖向结合梁、横向结合梁和纵向结合梁各种结合：竖向结合梁、横向结合梁和纵向结合梁各种结合：竖向结合梁、横向结合梁和纵向结合梁 新型结合：钢腹板或钢桁架代替混凝土实腹板新型结合：钢腹板或钢桁架代替混凝土实腹板新型结合：钢腹板或钢桁架代替混凝土实腹板新型结合：钢腹板或钢桁架代替混凝土实腹板 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流国际桥梁新潮流( (续续续续) ) 预制砼结构质量好预制砼结构质量好预制砼结构质量好预制砼结构质量好 全预制砼：全预制砼：全预制砼： 全预制砼： 上部结构纵、横、竖缝，附属结构节段预制上部结构纵、横、竖缝，附属结构节段预制上部结构纵、横、竖缝，附属结构节段预制上部结构纵、横、竖缝，附属结构节段预制 下部结构基桩、盖梁、墩柱、台身、挡墙下部结构基桩、盖梁、墩柱、台身、挡墙下部结构基桩、盖梁、墩柱、台身、挡墙下部结构基桩、盖梁、墩柱、台身、挡墙 主要优点：主要优点：主要优点： 主要优点： 环保、安全、少干扰、低能耗环保、安全、少干扰、低能耗环保、安全、少干扰、低能耗环保、安全、少干扰、低能耗 高性能材料优势大高性能材料优势大高性能材料优势大高性能材料优势大 钢材强度：钢材强度：钢材强度： 钢材强度： 从从从从S343S343到到到到S1100S1100 砼材强度：砼材强度：砼材强度： 砼材强度： 从从从从C30C30到到到到C150C150 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 2. 重视概念设计创新 2. 重视概念设计创新 (续续) 中国桥梁界中国桥梁界中国桥梁界中国桥梁界 体现原则体现原则体现原则体现原则 安全、适用、经济、美观、耐久、环保安全、适用、经济、美观、耐久、环保安全、适用、经济、美观、耐久、环保安全、适用、经济、美观、耐久、环保 提倡能力提倡能力提倡能力提倡能力 判断力、想象力、创造力判断力、想象力、创造力判断力、想象力、创造力判断力、想象力、创造力 注意避免注意避免注意避免注意避免 缺乏创意、模仿抄袭、盲目求大、追求怪异、耐久不足缺乏创意、模仿抄袭、盲目求大、追求怪异、耐久不足缺乏创意、模仿抄袭、盲目求大、追求怪异、耐久不足缺乏创意、模仿抄袭、盲目求大、追求怪异、耐久不足 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步3. 推动施工技术进步 桥梁技术实现桥梁技术实现桥梁技术实现桥梁技术实现 采用合适的材料和先进的技术，将虚拟设计对象变为具体结构采用合适的材料和先进的技术，将虚拟设计对象变为具体结构采用合适的材料和先进的技术，将虚拟设计对象变为具体结构采用合适的材料和先进的技术，将虚拟设计对象变为具体结构 两种建筑材料两种建筑材料两种建筑材料两种建筑材料 钢和水泥发展而来的钢结构、混凝土结构和钢筋混凝土结构钢和水泥发展而来的钢结构、混凝土结构和钢筋混凝土结构钢和水泥发展而来的钢结构、混凝土结构和钢筋混凝土结构钢和水泥发展而来的钢结构、混凝土结构和钢筋混凝土结构 桥梁施工技术桥梁施工技术桥梁施工技术桥梁施工技术 钢桥施工技术、混凝土施工技术和主梁架设技术钢桥施工技术、混凝土施工技术和主梁架设技术钢桥施工技术、混凝土施工技术和主梁架设技术钢桥施工技术、混凝土施工技术和主梁架设技术 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术 钢构件连接技术钢构件连接技术钢构件连接技术钢构件连接技术 铆接：正在逐步淘汰铆接：正在逐步淘汰铆接：正在逐步淘汰铆接：正在逐步淘汰 栓接：正在逐渐减少、发展了高强螺栓、但无法被取代栓接：正在逐渐减少、发展了高强螺栓、但无法被取代栓接：正在逐渐减少、发展了高强螺栓、但无法被取代栓接：正在逐渐减少、发展了高强螺栓、但无法被取代 焊接：正在得到越来越广泛的应用，技术进步明显焊接：正在得到越来越广泛的应用，技术进步明显焊接：正在得到越来越广泛的应用，技术进步明显焊接：正在得到越来越广泛的应用，技术进步明显 铆 接铆 接栓 接栓 接焊 接焊 接 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术( (续续续续) ) 焊接技术发展需求焊接技术发展需求焊接技术发展需求焊接技术发展需求 不同强度钢材：等强变厚度不同强度钢材：等强变厚度不同强度钢材：等强变厚度不同强度钢材：等强变厚度不同强度等厚度不同强度等厚度不同强度等厚度不同强度等厚度 不同材质钢材：拓展桥梁用钢选择不同材质钢材：拓展桥梁用钢选择不同材质钢材：拓展桥梁用钢选择不同材质钢材：拓展桥梁用钢选择 特殊需要钢材：耐候钢、低成本化、低炭化特殊需要钢材：耐候钢、低成本化、低炭化特殊需要钢材：耐候钢、低成本化、低炭化特殊需要钢材：耐候钢、低成本化、低炭化 水下钢材焊接：技术极限、焊接质量、检测技术水下钢材焊接：技术极限、焊接质量、检测技术水下钢材焊接：技术极限、焊接质量、检测技术水下钢材焊接：技术极限、焊接质量、检测技术 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术( (续续续续) ) 钢拉索结构与施工钢拉索结构与施工钢拉索结构与施工钢拉索结构与施工 PPWSPPWS平行索股预制平行索股预制平行索股预制平行索股预制 钢筋索钢筋索钢筋索 钢筋索 钢丝索钢丝索钢丝索 钢丝索 钢缆线索钢缆线索钢缆线索 钢缆线索 单股钢绞单股钢绞单股钢绞 单股钢绞 线线线线 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术( (续续续续) ) 斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制 12345678910 0 5 10 15 20 25 30 35 Amplitude( cm) Wind speed( m/s) Rain No rain 风雨振试验装置风雨振试验装置风雨振试验装置 风雨振试验装置 风雨振试验结果风雨振试验结果风雨振试验结果风雨振试验结果 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术钢桥施工技术( (续续续续) ) 斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制斜拉索风雨振控制( (续续续续) ) 螺旋线 表面凹坑螺旋线 表面凹坑 拉索直径拉索直径无雨状态无雨状态有雨状态有雨状态螺旋线螺旋线表面凹坑表面凹坑 1391392.0 2.0 cmcm32.9 32.9 cmcm2.0 2.0 cm cm 3.2 3.2 cmcm 1581583.3 3.3 cmcm31.9 31.9 cmcm4.0 4.0 cmcm4.8 4.8 cmcm 最大拉索振幅最大拉索振幅最大拉索振幅最大拉索振幅 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术 预应力技术预应力技术预应力技术预应力技术 预应力筋索：粗钢筋、平行钢丝和钢铰线预应力筋索：粗钢筋、平行钢丝和钢铰线预应力筋索：粗钢筋、平行钢丝和钢铰线预应力筋索：粗钢筋、平行钢丝和钢铰线 预应力锚具：螺纹锚、夹片锚、钢铰线群锚和镦头锚预应力锚具：螺纹锚、夹片锚、钢铰线群锚和镦头锚预应力锚具：螺纹锚、夹片锚、钢铰线群锚和镦头锚预应力锚具：螺纹锚、夹片锚、钢铰线群锚和镦头锚 螺纹锚螺纹锚螺纹锚 螺纹锚 夹片锚夹片锚夹片锚 夹片锚 钢铰线群锚钢铰线群锚钢铰线群锚 钢铰线群锚 镦头锚镦头锚镦头锚镦头锚 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术预应力混凝土桥施工技术( (续续续续) ) 我国预应力技术发展我国预应力技术发展我国预应力技术发展我国预应力技术发展 不断改进和完善新型的具有自主产权的预应力锚具系统，不断改进和完善新型的具有自主产权的预应力锚具系统，不断改进和完善新型的具有自主产权的预应力锚具系统， 不断改进和完善新型的具有自主产权的预应力锚具系统， 提高产品的性价比；提高产品的性价比；提高产品的性价比；提高产品的性价比； 紧跟国际体外预应力技术发展步伐，加快体外预应力技术紧跟国际体外预应力技术发展步伐，加快体外预应力技术紧跟国际体外预应力技术发展步伐，加快体外预应力技术 紧跟国际体外预应力技术发展步伐，加快体外预应力技术 研究、规范编制、设备开发和工程应用的进程；研究、规范编制、设备开发和工程应用的进程；研究、规范编制、设备开发和工程应用的进程；研究、规范编制、设备开发和工程应用的进程； 认真积累体外预应力技术在旧桥加固中的应用经验和教认真积累体外预应力技术在旧桥加固中的应用经验和教认真积累体外预应力技术在旧桥加固中的应用经验和教 认真积累体外预应力技术在旧桥加固中的应用经验和教 训，建立成套技术以应对可能提前到来的我国混凝土桥梁维训，建立成套技术以应对可能提前到来的我国混凝土桥梁维训，建立成套技术以应对可能提前到来的我国混凝土桥梁维 训，建立成套技术以应对可能提前到来的我国混凝土桥梁维 修高峰。修高峰。修高峰。修高峰。 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术 施工安装技术施工安装技术施工安装技术施工安装技术 无支架施工：无支架施工：无支架施工： 无支架施工： “ “米兰法米兰法米兰法米兰法” ” 悬臂施工：悬臂施工：悬臂施工： 悬臂施工： 悬臂浇注和悬臂拼装悬臂浇注和悬臂拼装悬臂浇注和悬臂拼装悬臂浇注和悬臂拼装 顶推施工：顶推施工：顶推施工： 顶推施工： 导梁法和临时墩导梁法和临时墩导梁法和临时墩导梁法和临时墩 移动模架：移动模架：移动模架： 移动模架： 逐段施工和逐跨施工逐段施工和逐跨施工逐段施工和逐跨施工逐段施工和逐跨施工 整孔吊装：整孔吊装：整孔吊装： 整孔吊装： 大型构件吊运大型构件吊运大型构件吊运大型构件吊运 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 3. 推动施工技术进步 3. 推动施工技术进步 (续续) 桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术桥梁施工安装技术( (续续续续) ) 发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势 从有支架向无支架发展从有支架向无支架发展从有支架向无支架发展从有支架向无支架发展 从现场浇注向预制拼装发展从现场浇注向预制拼装发展从现场浇注向预制拼装发展从现场浇注向预制拼装发展 从分片分段施工向整体化安装发展从分片分段施工向整体化安装发展从分片分段施工向整体化安装发展从分片分段施工向整体化安装发展 从小型机具向大型自动化机器人发展从小型机具向大型自动化机器人发展从小型机具向大型自动化机器人发展从小型机具向大型自动化机器人发展 中国必须建立起自主的桥梁施工装备工业，中国必须建立起自主的桥梁施工装备工业，中国必须建立起自主的桥梁施工装备工业，中国必须建立起自主的桥梁施工装备工业， 逐步摆脱对外国的依赖逐步摆脱对外国的依赖逐步摆脱对外国的依赖逐步摆脱对外国的依赖 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 4. 提高结构耐久性能4. 提高结构耐久性能 耐久性定义耐久性定义耐久性定义耐久性定义 抵抗自然风化、化学侵袭、机械磨损以及其它性能退化过程的抵抗自然风化、化学侵袭、机械磨损以及其它性能退化过程的抵抗自然风化、化学侵袭、机械磨损以及其它性能退化过程的 抵抗自然风化、化学侵袭、机械磨损以及其它性能退化过程的 能力能力能力能力 耐久性寿命耐久性寿命耐久性寿命耐久性寿命 中国标准：中国标准：中国标准：中国标准：100100年年年年 耐久性桥梁的标准？耐久性桥梁的标准？耐久性桥梁的标准？耐久性桥梁的标准？ 裸露于正常环境下，能够保持其初试的构件裸露于正常环境下，能够保持其初试的构件裸露于正常环境下，能够保持其初试的构件裸露于正常环境下，能够保持其初试的构件外形外形外形外形、质量质量质量质量和和和和功能功能功能功能 外形外形外形外形: : 混凝土梁式桥挠曲混凝土梁式桥挠曲混凝土梁式桥挠曲混凝土梁式桥挠曲 质量质量质量质量: : 混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂 功能功能功能功能: : 正交异性钢桥面疲劳裂缝正交异性钢桥面疲劳裂缝正交异性钢桥面疲劳裂缝正交异性钢桥面疲劳裂缝 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 4. 提高结构耐久性能 4. 提高结构耐久性能 (续续) 混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂混凝土斜拉桥开裂 部分开裂混凝土斜拉桥部分开裂混凝土斜拉桥部分开裂混凝土斜拉桥部分开裂混凝土斜拉桥 开裂桥梁的使用寿命从开裂桥梁的使用寿命从开裂桥梁的使用寿命从开裂桥梁的使用寿命从1111年到年到年到年到2727年，平均寿命年，平均寿命年，平均寿命年，平均寿命1919年，远远小年，远远小年，远远小 年，远远小 于于于于100100年使用寿命年使用寿命年使用寿命年使用寿命 顶板底板腹板隔板顶板底板腹板隔板 1济南黄河大桥山东济南黄河大桥山东40+94+220+94+401982138611521794 2上海泖港大桥上海上海泖港大桥上海85+200+851982很多很多 3天津永和大桥天津天津永和大桥天津120+260+120198722 4石门长江大桥重庆石门长江大桥重庆200+2301988338478 5宁波甬江大桥浙江宁波甬江大桥浙江105+971992147164 6钱塘江三桥浙江钱塘江三桥浙江72+80+168 2+80+72 1996很多很多148 7李家沱长江大桥重庆李家沱长江大桥重庆169+444+1691997很多很多很多很多很多很多很多很多 8广东番禹大桥广东广东番禹大桥广东70+91+380+91+701998很多很多 建成 时间 裂缝数量序 号 桥梁名称位置跨径布置(m) 建成 时间 裂缝数量序 号 桥梁名称位置跨径布置(m) 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 桥梁工程可持续发展的理论与使命 葛耀君、项海帆 4. 提高结构耐久性能