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推進公路鋼結構橋梁建設正逢其時
2018-11-02 13:51:00 來源:本站 瀏覽:840

混凝土和鋼材是現代橋梁工程結構兩大最主要的材料。混凝土結構具有就地取材、造價相對較低、施工工藝成熟等優點,長期以來在公路橋梁建設中被廣泛應用。鋼結構具有自重輕、材質均勻、質量穩定、易于工廠化制造、裝配化施工、便于回收利用等優點,為世界橋梁界所推崇。鋼結構橋梁和混凝土橋梁是現代橋梁結構的兩種基本結構型式。法國、日本、美國等國家的鋼結構橋梁占比分別為85%41%35%,我國受經濟社會發展水平和鋼材產能制約,鋼結構橋梁主要用于特大跨徑橋梁。截止2015年底,我國公路鋼結構橋梁占比不足1%

隨著鋼鐵產能的提高和鋼結構橋梁建設技術的進步,我國已經具備推廣鋼結構橋梁的物質基礎和技術條件。當前,鋼鐵產能過剩、鋼材價格下降,是推進鋼結構橋梁建設、提升公路橋梁建設品質的良好契機,同時也是落實《國務院關于鋼鐵行業化解過剩產能實現脫困發展的意見》(國發〔20166號)要求,促進鋼鐵行業轉型升級的重要舉措。為推進鋼結構橋梁建設,交通運輸部發布了《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》(交公路發〔2016115號,以下簡稱《指導意見》)。

一、推進公路鋼結構橋梁建設已成為行業共識

推進公路鋼結構橋梁建設,是落實綠色發展理念,實行現代工程管理人本化、專業化、標準化、信息化、精細化的重要抓手,可以有效提升公路橋梁的建設品質,提高結構安全耐久性,降低全壽命周期成本,促進公路建設的轉型升級、提質增效。

目前,在公路行業內外對推廣鋼結構橋梁呼聲很高,一些省份已經開始試點工作,并取得了較好的效果。僅今年上半年,甘肅、河北、湖南等省就先后組織召開了鋼結構橋梁研討會,受到行業各方面的高度關注。國內技術水平較高的設計單位已開始了相關研究,部分單位開始著手研究編制中等跨徑鋼結構橋梁的通用圖。此外,我國鋼結構制造企業實力較強,在政策引導下,鋼結構橋梁生產能力將有足夠保證。現階段,推廣鋼結構橋梁的最大障礙,一是建造成本,二是慣性思維。據測算,對中小跨徑橋梁,混凝土結構建造成本相對較低,但隨著橋梁跨徑的增大,鋼結構橋梁的造價優勢開始顯現。從在全生命周期看,鋼結構橋梁的造價和耐久性優勢更為突出。為此,《指導意見》明確,要堅持政策引導、市場為主的推進原則,政府主要發揮政策引導作用,各地應根據實際情況,因地制宜地制定發展技術路線,更好地發揮市場的主動性,有序推進鋼結構橋梁的建設。要選擇條件適宜的項目進行試點、示范,總結經驗,修訂完善相關標準規范,逐步推廣鋼結構橋梁建設。鋼結構橋梁的建設不僅限于新建工程,具備條件的改擴建橋梁、危橋改造等工程也可以采用鋼結構橋梁代替原有的混凝土結構橋梁。

指導意見指出,要通過五年的努力,使得我國公路行業鋼結構橋梁設計、制造、施工、養護技術基本成熟,技術標準更加完備,新建的特大、大跨徑橋梁以鋼結構為主,新改建工程中的常規橋梁,使用鋼結構橋梁的比例獲得明顯提升。

二、高度重視鋼結構橋梁建設的關鍵問題

推進公路鋼結構橋梁建設是一個系統工程,更是一個重大技術政策。落實《指導意見》必須尊重科學,講究方式方法,按照客觀規律辦事,有序推進,切忌一哄而上,不顧實際情況遍地開花、盲目推進,造成不必要的損失和負面影響。為此,《指導意見》明確了七個方面的要求。

一是要加強橋梁結構方案比選工作。推進鋼結構橋梁建設不是排斥混凝土結構橋梁,而是要在適當的情況下選擇適當的橋型結構,發揮各種結構的比較優勢,達到降低工程全壽命周期成本、提高工程品質的目的。在推進公路鋼結構橋梁建設中,一定要強調橋梁方案的比選工作。

在公路工程建設項目可行性研究和初步設計階段,應該對各種技術上滿足要求、經濟上可行的橋梁結構進行綜合比選,比選不僅要考慮建設成本,還要考慮項目環境條件、養護成本、工程實施風險等因素。比選方案既要包括混凝土T梁、箱梁等結構,也要包括鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等鋼結構。從工程經驗看,鋼結構橋梁自重輕的特點,尤其在特大跨徑橋梁、高地震烈度區橋梁中優勢明顯,應該優先選用。對于彎坡斜等特殊形狀的橋梁,受力條件復雜,適宜鋼材各向同性的優勢發揮,也應該優先選用鋼結構。對于其他橋梁,包括新建、改擴建工程和危橋改造工程中拆除上部結構重建的橋梁等,應該根據其跨徑和所處環境,選擇適合的鋼結構橋梁或混凝土結構橋梁進行全面比較,擇優選用。

在技術經濟比選時,特別要注意切合項目建設的實際條件,避免在不具備條件下,強行推進一種結構橋梁,不必要的增加建設成本,造成安全風險隱患。

二是要做好鋼結構橋梁的選型工作。鋼結構橋梁上部結構主要包括鋼桁梁、鋼箱梁和鋼混組合梁3大類,鋼桁梁是傳統的鋼結構型式,適應性強、結構受力明確、易于檢查維修,長期占據著特大跨徑橋梁的優勢地位,但其用鋼量較大,造價相對較高。鋼箱梁結構自重相對較輕,在橫風作用下穩定性好,但結構內部應力狀態復雜,箱梁內部檢測、維修難度較大,養護費用相對較高,鋼橋面板疲勞問題仍需要進一步研究改進。鋼混組合梁結構發揮了混凝土材料的抗壓性能和鋼材的抗拉性能,回避了鋼橋面鋪裝的疲勞問題,但其結構自重較大,限制了其在特大跨徑橋梁的應用,在中等跨徑橋梁中優勢明顯。每一類結構,根據細部結構差異又可以分為多種結構類型,每種結構有其各自的特點和適用范圍。合理的選型,對更好的適應橋梁結構所處自然環境,提高結構的安全耐久性,降低全壽命周期成本影響重大,在具體工作中,應結合項目的實際情況,選擇最適合的橋梁結構,充分發揮結構特性,揚長避短,取得最佳效果。

三是要加強鋼結構橋梁的構造設計。鋼結構橋梁斷面尺寸小,構造設計對橋梁結構的安全和耐久性影響顯著。應針對鋼結構橋梁的構造特點,重點做好細部構造設計。要加強節點、截面過渡和連接部的細部設計,做到結構連續均衡,避免造成斷面突變和過分應力集中,減少結構疲勞損傷。要針對鋼結構抵抗腐蝕問題,完善排水系統設計,切實做到不滲不漏,防止橋面水對鋼結構的腐蝕,要在排水系統材料選擇、結構設計和施工安裝等方面,強調精細化設計。要針對鋼結構橋梁自重輕的特點,加強上部結構的抗傾覆構造設計和驗算,保證結構穩定性,對于箱型等整體性斷面,支點間距不宜小于結構寬度的60%。要完善防火構造措施,提高結構應對火災的能力。

近年,鋼鐵行業在提高鋼材抵抗自然環境腐蝕方面做出了大量的努力,耐候鋼就是典型成果之一。耐候鋼生產成本較一般鋼材提高不多,但可以依靠其自身性能抵抗一般環境下的侵蝕,甚至做到免涂裝,大幅降低后期養護成本。美國、日本的鋼結構橋梁已經開始廣泛推廣耐候鋼。我國目前已經具備了耐候鋼的生產能力,并開始向國外出口,這是一種值得推廣的材料。據有關媒體報道,國內耐候鋼已經開始了實橋試驗,取得了較好的效果。

四是要做好鋼結構的可維護性設計。及時發現病害、及時維護,對提高橋梁結構的耐久性具有重大幫助。鋼結構橋梁在完善結構構造措施方面,較混凝土結構更具優勢。在鋼結構橋梁設計時,應將檢修構造作為橋梁結構設計的必須內容,統籌考慮,做到構件可達、可檢、可修、可換,以更好地保證結構的使用壽命和安全性。鋼結構橋梁的管理養護單位應健全養護管理制度,有針對性的加強養護,配備管理人員和設備,提升管理養護水平,保證橋梁安全運行和結構耐久。

五是要推進鋼結構工業化、標準化、智能化建造。鋼結構橋梁適宜工廠化制造、工業化生產、裝配式施工,符合現代橋梁建設發展趨勢。應通過結構標準化、加工智能化,更好地提升鋼結構橋梁建造品質,降低建設成本,提高生產效率。應從設計階段開始,統籌考慮鋼結構橋梁標準化設計、工廠化制造、裝配式施工等問題,合理劃分構件和節段。對現場拼裝方案要進行專項設計,現場拼裝可以采用焊接連接,也可以采用栓接、鉚接等方式,盡量減少施工現場焊接、防腐涂裝,增強施工操作的便利性,保證質量耐久性。

六是要加強標準規范制修訂和人才培養。當前,我國公路行業涉及鋼結構橋梁的標準規范、定額基本齊全,人員和技術儲備基本滿足建設的需要。但從實踐看,由于公路鋼結構橋梁目前主要應用于特大跨徑橋梁,大跨徑、中等跨徑橋梁的設計、施工經驗相對較少,定額測定時間也較早,與實際應用存在一定的差距,需要發揮各參建單位的力量,運用市場機制,不斷積累和完善。交通運輸部也將積極組織、推進標準定額的制修訂工作。

七是要優化建設組織形式。鋼結構橋梁設計要與制造加工緊密配合,更好的發揮各自的優勢。傳統的混凝土結構橋梁建設普遍采用現場預制或現澆方式,其發包方式已不能適應鋼結構橋梁工業化制造的要求。為此,《指導意見》明確,鋼結構鼓勵采用設計施工(含制造)總承包的方式發包,促進設計與施工、制造的深度融合,最大限度的發揮鋼結構橋梁的優勢。針對鋼結構橋梁養護的專業特性,鼓勵采用專業化養護發包的方式,提高鋼結構橋梁的養護質量,降低全壽命周期成本。

三、充分發揮各方面的力量

推廣鋼結構橋梁建設作為公路行業一項重大技術政策,需要加強組織領導,轉變以往固有觀念,調動各方面力量,形成行業合力。《指導意見》指出:

各省級交通運輸主管部門要加強對這項工作的領導,分析本地區橋梁結構特點、技術儲備、鋼結構制造條件和建設經驗等實際情況,結合地區經濟社會發展要求和資源稟賦,研究建立適合本地區的鋼結構橋梁推廣應用工作機制和技術路線,在試點的基礎上,總結經驗,逐步推廣。

省級交通運輸主管部門應逐步建立鋼結構橋梁構件制造單位的信用評價制度,將信用管理作為市場管理、提高工程質量的重要手段。交通運輸部將根據信用評價的實施效果,適時將鋼結構制造單位的信用評價納入到公路建設行業信用評價體系中。

項目建設單位應針對項目的實際情況,分析鋼結構的適用條件,以及在應用鋼結構中需要解決的關鍵問題,組織開展專題研究,形成實用型成果,指導項目建設。要通過一段時間的技術積累,逐步完備鋼結構橋梁建設技術。在推進公路鋼結構橋梁建設中,公路建設、設計、施工等各單位要充分利用市場和社會的力量,發揮專家的智慧,為推進鋼結構橋梁建設提供技術支持和保障。

鋼結構標準圖的編制是現階段推進公路鋼結構橋梁建設的重要措施。交通運輸部將積極支持有能力的設計單位與鋼結構制造單位通力配合,編制鋼結構橋梁的標準圖,推進鋼結構橋梁的普及。

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