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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
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