桥梁安全质量讲座资料-桥梁安全质量控制大纲

1桥梁安全质量控制主要内容●桥梁工程技术●设计施工方案质量控制案例●连续梁（刚构）施工●现浇梁施工质量安全控制案例一、桥梁工程技术（一）桥梁结构形式简介1.桥梁的基本组成桥梁是跨越天然障碍（河流）或人工设施（道路、铁路）等架空建筑物，一般由四部分组成，即梁、墩、基础及附属设施组成。2.桥梁的主要结构形式桥梁从结构形式分为简支梁、连续梁、连续刚构、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。（1)简支梁：两端为铰支撑（简单支撑）的梁，梁端下部设置支座，梁端设有温度伸缩的缝隙（simplysupportedbeam)。预制架设跨度为32m,目前铁路最大跨度简支梁为64m.（2)连续梁：梁下部有三处或三处以上由支座支撑的梁，在中间各墩顶处梁部连续不断开，一联的梁端设有温度伸2缩的缝隙（continiuesupportedbeam）合理最大跨度150m,温福铁路乌龙江特大桥主跨144m，九龙江西溪大桥主跨154m（3)连续刚构：梁与墩固结（连接在一起）的结构，中间各墩梁下不设支座，一联的梁端设有温度伸缩的缝隙（continiuesupportedbeam)。合理最大跨度300m。中国襄渝铁路牛角坪跨度192m,宜万宜昌桥连续刚构拱跨度275m（4)拱桥：主要受力结构为拱形，取名拱桥,合理最大跨度500m以内，南广肇庆西江桥跨度450m，为世界铁路最大拱桥。（5)斜拉桥：主要受力结构为塔及斜拉索，取名斜拉桥,跨度可达1000m以上。铁路目前设计沪通长江大桥为1092m。（6)悬索桥：主要受力结构为塔及悬索，取名悬索桥，跨度可达2000m以上。日本明时海峡大桥1991年开工，1998年建成，跨度为1991m。我国目前没有修建铁路悬索桥。（二）我国高速铁路特点及主要结构形式1.我国客运专线（高速铁路）特点（1）桥梁比例大大量采用高架桥，以桥代路，节约用地，少占良田（宣传）。从技术讲主要是为了解决路基工后沉降控制问题。京津城际铁路全长120km,桥梁长度100.6km,桥梁比重占83.8%;广珠城际客运专线全长142.3km,桥梁长度134.1km,3桥梁比重占94.4%，桥隧比重占桥梁比重占97.2%;京沪高速铁路全长1318.2km,桥梁长度1054.4km,桥梁比重80%。（2）特殊结构桥多特殊结构桥梁广泛在客运专线上运用，数量之多在我国铁路建设史上前所未有的，也是世界其它国家高速铁路建设中少有的。特殊结构桥桥梁的一般形式主要有：拱桥、连续刚构、V型刚构、斜拉桥、组合结构；组合结构形式:梁-拱组合、梁-索组合、钢-混组合。组合结构特点：一般主梁自重主要由主梁承受，二期恒载及活载由拱肋（或斜拉索）与主梁二者共同承受。施工方便，刚度大，有效地解决了高速行车对桥梁的要求。2.高速铁路桥梁部结构形式（1）国外常用跨度结构形式：德国一般采用板梁，跨度一般为25m；法国、意大利、韩国：一般采用箱梁，跨度一般为25m；日本和西班牙：采用了多片T梁，T梁采用横隔板连并成整体桥面。跨度为20～40m。日本大量采用8m、10m、12m的钢筋混凝土连续刚构，每联4～10孔，日本北陆新干线：跨度30m简支梁四片T梁，轮胎吊架设。（2）我国客运专线常用跨度梁部结构形式：简支箱梁客运专线桥梁主要结构为简支箱梁梁（95%），预制预制架设，4跨度为24m、32m，主要以32m梁为主，24m梁调跨用。分为时速200－250公里和时速350公里标准，整孔预制施工。预制结构分为有碴轨道整孔箱梁和无碴轨道整孔箱梁，预应力体系有先张法和后张法两种；12m、16m跨度有T梁,预制架设，也有连续刚构，现场浇注。从目前建设经验来分析，桥梁比例大，采用集中预制架设，能够加快施工进度和保证工程质量，若采用T梁，架完梁后，梁的横向连接和桥面铺装等现场施工工作量大。兰新铁路桥梁的比重较小且分散，沙漠无水的地区采用四片T梁，集中预制，轮胎车运输，也能满足高速铁路标准要求。●例1武汉天兴洲大桥：主桥为（98+196+504+196+98）m斜拉桥在荷载和跨度方面均名列世界第一。●例2南京大胜关长江大桥：主桥采用（108+192+336+336+192+108）m连续钢桁梁拱，为国内最大跨度连续钢桁拱桥。●例3郑州黄河大桥：主跨(120＋5x168+120+5x120)m连续钢桁梁部分斜拉桥,为国内首座铁路部分斜拉桥（亦称矮塔斜拉桥）。●例4广珠小榄水道特大桥：主跨采用为(100+220+100)mV形刚构-钢管拱组合连续梁，为国内铁路首座大跨组合结构(1/3000)。5●例5广珠西江容桂水道特大桥：主跨采用（108＋2x185+114.7）m连续刚构，为国内铁路最大跨度连续刚构，无砟轨道。●例6京津城际四环立交桥：京津城际四环立交桥跨越北京四环道路，主桥采用（60＋128＋60）m预应力混凝土连续梁－拱组合结构。●例7武广客专线胡家湾大桥：武广客运专线胡家湾特大桥跨越京珠高速公路，主桥采用112m预应力混凝土简支梁拱组合结构（提篮拱）。●例8武广客运专线汀泗河大桥：武广客运专线汀泗河特大桥跨越京珠高速公路，主桥采用140m下承式钢箱梁系杆拱结构。●例9南广铁路西江特大桥（41.2+486+49.1）m●例10温福铁路昆阳特大桥：昆阳特大桥是温福铁路温州南至福州段的重点工程，主桥跨越同三高速公路及一公路。主桥采用（64+136+64）m连续梁拱组合结构●例11京沪高铁镇江京杭运河大桥：京沪高铁镇江京杭运河大桥(90+180+90)m连续梁-拱组合结构，铺设无砟轨道。●例12宜万铁路宜昌长江大桥（客货共线）：跨越长江主航道主桥采用（130＋2×275＋130）m连续刚构柔性拱组合桥式结构。6●例13宜万铁路万州长江桥主跨（168+360+168）m钢桁拱桥●例14广珠城际西江特大桥：广珠城际西江特大桥主桥跨越西江，通航净高要求不小于22m。主桥采用（100＋2×210＋100）m斜拉-连续刚构组合结构，为国内铁路桥梁首次采用(1/1800)。●例15福厦线闽江大桥：福厦线闽江特大桥，主桥采用（99+198+99）m道碴桥面连续钢桁梁柔性拱。二、桥梁设计和施工方案案例对桥梁技术方案进行优化，可以节约投资、提高施工质量、控制施工安全风险，加强管理，组织优化和审批工作。（一）桩基设计方案优化1.优化桩基配筋设计例1：某客专，有两个设计单位，其中一个单位设计桩基配筋长度均在40m，另一单位设计的桩基配筋长度20m。要求根据目前标准规范优化设计，最差地层桩配筋长度在20m以内，设计单位优化设计，减少钢筋3.7万吨，节省投资2.0亿以上。例2：德龙烟铁路黄河大桥：本桥采用双线有砟轨道，主跨为(120+4x180+120)m连续钢桁梁，设计采用26根桩径2.0m,最大桩长117m，钻孔深度约130m。存在问题：①施工难度较大，目前桩长超过100m的钻机设备较少；②施工安全质量风险较大（原设计咨询图见图1）；③承台底置于河床下太深，施工及封底困难；④桩基配筋长度太长。a.桩长优化：原最大桩长117m；优化后最大桩长96m；缩7短桩长20m以上（原设计也有计算错误）。b.承台优化：承台高度由8m改为5m。承台底提高6m，顶提高3m，施工难度大为降低。c.桩基配筋长度优化：原设计桩基配筋长度71m；优化后计算配筋长度30m。d.墩身配筋变化：墩底至墩顶均采用相同配筋；墩底按需要配筋；墩上部钢筋减少。e.97号-103号七个桥墩工程数量变化：承台及桩C40混凝土减少10844m3，C25封底混凝土减少1898m3；钢筋减少866吨，钢板桩围堰等减少151吨，共计减少1017吨；直径2.0m钻孔桩减少2826m；节省工程投资2000万元（根据初设概算估算）。2.岩溶地区桩基设计优化例1：宜万铁路长巴河大桥：原设计方案为（32+32）m简支梁+（48+48）m连续刚构。2号墩于2005年2月开工，2007年初进行过I类变更设计，由原来9根1.5m钻孔桩改为6根2.5m钻孔桩跨过基础底50m以下的溶洞暗河，2008年12月未能成桩，承台、墩身及该桥48mT构悬灌梁无法施工，影响到正常铺架。优化方案：(1)2号墩承台高程提高约5m,以降低承台施工对其它基础影响和确保施工安全，加快施工进度，保证工期。(2)桩桩底置于完整岩面即可终孔（比原设计提高约8-10m左右）（3）钢护筒已经变形，桩下端的桩径由2.5m改为2.0m；③号桩已经影响工期，可采取承台预留切角后补连接措施，承台连接后③号桩承受部分二期恒载和列车活载。若在发现暗河后，能采用(48+80+48)连续梁方案，则安全、质量、工期皆可控，投资也省！-----遗憾！8例2：南宁枢纽利福双线特大桥桩基优化原设计方案：原设计16号墩桩基6根，桩径1.25m，最长桩长58m。26号台6号桩桩底高程42.7m。钻孔揭示，16号墩9号桩高程46.94至31.04m范围为弱风化灰岩（厚度15.9m）；11号桩高程53.42至13.416m范围为弱风化灰岩（厚度40.0m）。26号台6号桩高程56.21至45.51m范围为弱风化灰岩（厚度10.7m）。优化设计方案：调整桩底高程，优化桩长。例3：向莆铁路三江镇大桥岩溶极发育区调跨原设计方案：向莆铁路三江镇特大桥DK1498+199.2（原32m简支梁11号墩）处于岩溶极发育地区，深度达地面以下97m,溶洞为空洞，施工时地面坍塌2m深坑。优化后调跨方案：取消原设计32m简支梁方案11号桥墩，采用64m混凝土简支箱梁跨越溶洞极发育区，64m简支箱梁的桥墩设计要利用已经施工的原10号、12号基础及墩身，不得造成废弃工程。类似桥墩要求做好设计及施工预案，并及时安排地质补钻工作。例4柳南客专横寨特大桥32m简支梁调跨原方案：141号墩地面下43m至89m处有46m空洞，设计桩长87m,钻孔深度90m。施工安全风险、工期风险极大。优化后方案：取消了141号墩，采用（33+64+33）m连续梁，避开地下空洞，保证工程可实施性。（二）跨越既有线方案优化《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运[2012]280号)要求第13条：高速铁路施工等级分为三级：换梁、上跨铁路结构物等施工，超出图定天窗时间且需要调整图定跨局旅客列车9开行，属于Ⅰ级施工；不需要调整图定跨局旅客列车开行，属于Ⅱ级施工；其他为三级施工。第14条：普速铁路施工等级为三级：繁忙干线和干线大型换梁施工或上跨铁路结构物施工封锁2小时及以上的，属于Ⅰ级施工；繁忙干线和干线封锁2小时以内的大型上跨铁路结构物施工，属于Ⅱ级施工。例1：乌鲁木齐枢纽动车跨既有线立交特大桥原方案：采用（60+100+60）m连续梁，斜交角度小，一跨跨越需要较大跨度。优化后方案：斜交角度小，设置门式墩跨越既有线，上部简支梁方案，降低了线路高度，减少了工程技术难度，缩短了工期，节省投资1000万元。例2：乌鲁木齐枢纽跨乌奎高速公路特大桥原方案：采用1-56m系杆拱跨越高速公路，为使桥墩避开市政天然气管道，并考虑高速公路施工安全风险高，难度大。优化后方案：采用（40+64+40）m连续梁方案，支架现浇、转体法施工，避开了天然气管道，降低了施工安全风险，节省施工工期。例3：乌鲁木齐枢纽跨兴荣巷铁路立交特大桥原方案：采用1-80m系杆拱跨越还建既有铁路，施工周期长。优化后方案：采用箱型桥方案。两端接异型桥台。●例4：武汉至黄石城际铁路余家湾上行特大桥，全桥均处于岩溶发育区，刚开始施工的几根桩基均出现了较严重的漏浆和大小不等的坍塌，施工安全隐患严重，进度缓慢。原方案：跨京广铁路，采用（40.6+3×72+40.6）m连续梁10跨越，夹角为152°。原方案20#墩处于京广上行线右侧路堤，承台边缘距线路中心4.78米；21#墩处于京广上行线左侧路堤，承台边缘距线路中心6.4米；22#墩处于京广下行线右侧路堤，承台边缘距线路中心7.11米；23#墩处于京广下行线左侧路堤，承台边缘距离线路中心4.34米。基础施工无法保证京广线运营安全。连续梁悬臂浇筑施工，对京广线运营干扰严重，安全风险高。优化后方案：连