黄冈公铁两用长江大桥钢桁梁设计QC

合理进行黄冈公铁两用长江大桥钢桁梁设计汇报人：李卫华中铁大桥勘测设计院有限公司2009年12月QC成果汇报中铁大桥勘测设计院小组概况小组类型：攻关型活动日期：2009.4～2009.9活动次数：4次活动时间：15小时姓名性别年龄职称分工主要工作杨光武男40高级工程师组长方案策划，总体协调徐伟男46教授级高工组员技术指导，方案决策沈泽向男74高级工程师组员技术指导，方案实施李卫华男29工程师组员计算分析，成果总结文坡男30工程师组员方案实施，成果总结唐贺强男30工程师组员收集材料，方案实施邹敏勇男28工程师组员收集材料，方案实施小组成员：小组名称：黄冈公铁两用长江大桥钢桁梁设计QC小组QC成果汇报中铁大桥勘测设计院黄冈公铁两用长江大桥是武汉城市圈铁路规划的重要工程，大桥建成后，将真正实现黄冈与武汉从公路、铁路及轨道交通方面的“无缝对接”。大桥主桥为钢桁梁混凝土主塔斜拉桥，孔跨布置为：(81+243+567+243+81)=1215m，主桥建安费约18亿。工程概况QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P：计划D：实施C:检查A:总结QC循环QC成果汇报中铁大桥勘测设计院课题选择课题目标制定计划现状调查原因分析对策制定P阶段：计划阶段QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→课题选择QC成果汇报技术参数等级宽度双向4车道≥25.5m双线铁路线间距4.6m特点结构跨度大运营活载重公路面与铁路面宽度相差大黄冈长江大桥主要技术参数与特点公路桥面布置铁路桥面布置中铁大桥勘测设计院P阶段→课题选择本桥为公铁两用桥，荷载重，主跨567m为目前最大跨度的公铁两用长江大桥。公路与铁路桥面宽度相差较大，钢桁梁设计难度较大。本项目铁路为客运专线，同时兼顾货运。客运专线的高平稳性和货运铁路的重载性，对钢桁梁的设计要求较高。需满足“技术先进、经济合理”的设计要求，且设计周期短、工作量大。合理进行黄冈公铁两用长江大桥钢桁梁设计选定课题选题理由QC成果汇报同类型已建桥梁中，黄冈长江大桥的跨度超过了目前跨度第一的天兴洲公铁两用长江大桥（主跨504m），技术难度较大，需要结合本桥的技术标准和荷载特点，对主桥的钢梁设计进行攻关，并针对性地开展专题研究。中铁大桥勘测设计院P阶段→课题目标活动目标合理进行本桥钢桁梁设计，按时优质完成初步设计工作。QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→制定计划小组成员经过认真讨论，对质量教育、活动要点、计划进度、成员分工和责任人均提出了明确要求，并制定了活动程序计划表。QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→制定计划△-主要责任人○-参加人员阶段活动程序活动内容与要求计划进度成员分工质量教育活动要点2009年杨光武徐伟沈泽向李卫华文坡唐贺强周敏勇456789P(计划)选择课题↓分析现状↓找出问题↓确立目标↓分析原因↓确定要因↓制定对策学习质量管理小组活动指南，了解管理活动的程序及活动方法。学习GB/T-190012000idtISO9001：2000标准有关内容收集有关大跨度公铁两用斜拉桥钢桁梁设计的资料，找出存在问题△○△○○○○分析公铁两用斜拉桥钢桁梁各部件设计的影响因素及原因△△○○○○○根据原因分析，找出主要因素，确定要因，制定对策△○△○○○○D（执行）↓实施对策↓学习有关理论和规程规范针对要因，解决问题△○○○○○○C（检查）检查效果↓学习质量管理小组活动及诊断针对要因、对策实施情况进行检查△△○○○○○A（总结）巩固措施↓遗留问题及下一步打算↓活动总结↓整理成果↓成果发表学习质量管理小组活动材料及优秀小组成果实例总结成果，列出遗留问题△○○○○○○编写成果报告△○○○○○○QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→现状调查序号调查项目主跨跨度（m）主桁桁式公路面铁路面拉索锚固1九江公铁两用长江大桥216带竖杆三角形桁纵、横梁支撑的混凝土桥面纵、横梁支撑的明桥面——2芜湖公铁两用长江大桥312N形桁钢-混结合梁桥面纵、横梁支撑的明桥面采用副桁锚固3天兴洲公铁两用长江大桥504N形桁正交异性钢桥面板正交异性钢桥面板节点内钢锚箱4南京大胜关长江大桥336N形桁——正交异性钢桥面板——5郑州黄河公铁两用大桥168三角形钢-混结合梁桥面正交异性钢桥面板中桁节点箱内序号调查内容现状要求及问题1类似桥梁设计情况国内外已建成多座钢桁梁桥梁，主梁的桁式、公路面、铁路面及拉索锚固方式各有不同。充分借鉴已建桥梁的设计经验。2本桥设计情况鉴于不同桁式对主梁总体受力影响不大，工可及本阶段初步拟定采用“N”形主桁，桁高为15.5m。根据前期确定相关参数进行下一步设计3技术难度本桥跨度大，公路及铁路宽度相差一倍，造成本桥钢梁断面选取，主桁杆件等设计难度较大。满足“技术先进、经济合理”的设计要求4设计周期根据设计计划，需在3个月内完成初步设计工作。工作量大，时间紧。现状调查分析表已建钢桁梁桥梁调查表QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→原因分析通过上述各项论证与调查，本小组对影响主桁设计的因素进行了全面分析，并绘出了系统图黄冈长江大桥钢桁梁设计主梁断面形式钢梁制造、安装公路桥面系构造斜拉索锚固构造铁路桥面系构造QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→要因确认原因一：主梁断面形式大跨度斜拉桥的主梁断面不仅决定着主梁的整体刚度，受力情况，还直接决定了主桁杆件、桥面系的受力情况，对经济性也有较大影响。且对本桥而言公路和铁路桥面宽度相差较大，更加大了钢梁断面的设计难度。故确定为要因。QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→要因确认原因二：公路桥面系构造根据调查，早期采用正交异性钢桥面板的大跨度公路桥及公铁桥出现了各种各样的病害现象。公路桥面的设计合理与否对桥梁结构的安全和后期的使用有着至关重要的影响，确定为要因。QC成果汇报原因三：铁路桥面系构造铁路桥面具有承受的荷载重、冲击力大等特点，承受的荷载占全部活载的80%。铁路桥面系对列车走行的舒适性和后期的养护维修工作影响较大，经研究确定为要因。中铁大桥勘测设计院P阶段→要因确认原因四：斜拉索锚固构造斜拉索锚固构造是钢桁梁斜拉桥的关键部位，既要保证结构受力、传力合理，又要保证其强度、稳定、疲劳等满足规范要求。确定为要因。QC成果汇报原因五：制造、施工难度通过与制造单位及施工单位进行沟通交流，可以确定钢梁制造的具体标准及合理的施工方案，确定为非要因。中铁大桥勘测设计院P阶段→要因确认确认的主要原因有：要因一：主梁断面形式要因二：公路桥面系构造要因三：铁路桥面系构造要因四：斜拉索锚固构造QC成果汇报中铁大桥勘测设计院P阶段→制定对策序号因素名称对策目标措施负责人完成时间1主梁断面形式A.采用质量管理手段提高攻关能力。B.多方案比选。C.开展专题研究D.咨询专家意见。满足公铁两用功能要求，并使钢桁梁结构受力合理安全，满足规范设计要求A.按规范计算，同时利用空间有限元程序分析。B.由负责人组织各方案比选讨论会。C.外委进行专题研究。D.向老专家请教。杨光武李卫华2009.62公路桥面系A.搜集相关资料B.多方案比选。C.小组讨论。结构受力性能良好、经济合理。A．收集我院已设计完成公铁桥的相关资料。B.利用有限元程序进行结构分析。C.对各方案进行经济估算。李卫华文坡2009.73铁路桥面系A.搜集相关资料B.多方案比选。C.小组讨论。结构受力性能良好、经济合理。A．收集我院已设计完成公铁桥的相关资料。B.利用有限元程序进行结构分析。C.对各方案进行经济估算。李卫华文坡2009.74斜拉索锚固构造A.收集相关资料。B.多方案比选。C.咨询专家意见。结构受力合理、传力明确且制造施工便利，满足规范要求。A.收集相关公铁桥斜拉索的锚固资料B.按规范计算，同时利用空间有限元程序分析。D.向老专家请教。文坡2009.8QC成果汇报中铁大桥勘测设计院要因一的对策实施及解决措施要因二的对策实施及解决措施要因三的对策实施及解决措施要因四的对策实施及解决措施D阶段：实施对策QC成果汇报中铁大桥勘测设计院D阶段→要因一：主梁断面形式选择针对主梁断面形式在钢桁梁设计中的重要性与复杂性，QC小组在要因一的对策实施中再次进行了QC循环，按照P(计划)—D(实施)—C(检查)—A(总结)的程序进行攻关研究。P：计划D：实施C:检查A:总结要因一主梁断面对策实施中铁大桥勘测设计院D阶段→要因一：主梁断面形式选择子循环P阶段：原因分析，制定对策P：计划主梁断面形式选择桥面系选择上下弦结构宽度结构受力性能结构整体及局部受力情况良好是主梁断面设计的重要指标。上、下弦结构的宽度决定了主梁断面的形状，影响主桁截面，腹杆设置方式，及斜拉索锚固方式。整体桥面体系与纵横梁桥面体系各有优缺点，应结合具体情况进行选择。对策实施中铁大桥勘测设计院子循环P阶段：原因分析，制定对策序号因素名称对策目标措施负责人完成时间1上下弦结构宽度通过搜集相关资料，提出多种方案进行比较，根据其受力及经济性确定最优方案。满足公铁两用功能要求，满足规范设计要求A.对各方案进行构造分析。B.由负责人组织小组讨论。C.向老专家请教。杨光武2009.62桥面系通过搜集相关资料，提出多种方案进行比较，根据其受力及经济性确定最优方案结构受力合理、经济性好A.对各方案进行构造与经济性分析。B.由负责人组织小组讨论。C.向老专家请教。杨光武2009.73结构受力性能A.进行计算研究分析B.委托相关单位进行专题研究。结构受力合理、传力明确且制造施工便利。A.采用有限元软件进行技术分析。B.请相关单位进行车桥耦合及动力等专题分析。李卫华2009.9P：计划D阶段→要因一：主梁断面形式选择对策实施中铁大桥勘测设计院①首先对多种方案进行了对比分析研究。D：实施子循环D阶段：对策实施方案一方案二方案三方案四D阶段→要因一：主梁断面形式选择对策实施中铁大桥勘测设计院D：实施子循环D阶段：对策实施项目方案一方案二方案三方案四结构特点上下主桁等宽，桁宽28.5m，公路面采用正交异性板桥面，铁路面采用纵横梁体系，有碴轨道主桁及公路面同方案一，铁路面采用正交异性板桥面及有碴轨道截面为倒梯形，主桁为斜桁，上宽下窄，以适应公铁桥面不等宽的需要；公路及铁路面均采用正交异性板桥面，铁路为有碴轨道上下主桁等宽，桁宽16.0m，为便于拉索锚固，需设置副桁，公路及铁路面均采用正交异性板桥面，铁路为有碴轨道优点①主桁较宽，横向刚度相对较大；②纵横梁不参与主桁受力，下层结构受力简单明确；③采用纵横梁体系，桥面系用料相对较省。①主桁较宽，横向刚度相对较大②上下层桥面均参与主桁受力，主桁截面相对较小。①截面简洁，桥面利用率较高；②下层桥面较窄，桥面系用料较省；③上下层桥面均参与主桁受力，主桁截面相对较小，综合用钢梁较省。①截面简洁，桥面利用率较高；②下层桥面系用料较省；③上下层桥面均参与主桁受力，主桁截面相对较小。缺点①纵梁需断开，铁路桥面整体性较差；②铁路面桥面较宽，横梁跨度较大，对横梁受力不利；③铁路桥面不参与主桁受力，下弦杆受力较大，板厚及截面尺寸较大；④主桁用钢量较大。①下层桥面用钢量较大；②下层桥面空间利用率较低；③整体用钢量较大。①主桁为斜桁，制造及安装相对困难些；②主桁竖杆横向第二系统受力相对较大，一、二系统受力相加，结构受力较为复杂。①拉索锚固在副桁节点上，副桁构造较为复杂，制造困难；②②整体用钢料较方案三略多。主梁断面方案对比分析表D阶段→要因一：主梁断面形式选择对策实施中铁大桥勘测设计院D：实施子循环D阶段：对策实施主梁断面方案技术评价表项目方案一方案二方案三方案四评价指标技术可行性技术成熟，构造相对简单技术成熟，构造相对简单技术先进，构造简单技术成熟，副桁构造复杂经济合理性经济性差经济性差经济性好经济性一般制造、安装制造工艺成熟，安装较为简单制造工艺成熟，安装较为简单制造工艺成熟，安装相对困难副桁制造工艺较为困难整体美观外形美观、线形流畅外形美观、线形流畅外形美观、线形流畅外形一般D阶段→要因一：主梁断面形式选择对策实施据上述对比分析，初步选定方案三：倒梯形斜桁断面作为推荐方案。中铁大桥勘测设计院D阶段→要