科技创新与公路桥梁发展

科技创新与公路桥梁发展河南省交通科学技术研究院有限公司公路桥梁安全检测与加固技术交通运输行业研发中心2015年11月我国公路桥梁技术发展现状我国公路桥梁技术发展趋势我省公路桥梁技术研发情况大纲2020/6/13232020/6/13我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米，数量已位居世界第一。黄河上已建和在建的大桥已达228座，长江上达到162座。国省县道与乡村道上的桥梁大致上各占一半。我国建成的悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥这四类桥梁的跨径均已居世界同类桥梁跨径的前列。一、我国公路桥梁技术发展现状我国桥梁建设取得的成就42020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状这一时期公路桥梁建设，由于缺乏钢材，结构设计以圬工或少筋为主，先后出现双曲拱桥、桁架拱桥和刚架拱桥等以自主研发为主的桥型，并根据需要引进了预应力、悬浇施工和斜拉桥设计等技术，并先后建成了四川云阳斜拉试验桥、福建乌龙江T型刚构桥等现代化桥梁。这一时期公路桥梁发展相对缓慢。取得一些成就：发明钻孔灌注桩（河南竹竿桥）钢筋混凝土悬臂梁桥（南宁邕江大桥，薄壁箱梁理论）引进T形和Ⅱ形预制钢筋混凝土简支梁标准图；引进预应力技术（哑巴河桥）；引进T构施工技术（河南五陵卫河桥）；引进挂篮施工技术（柳州柳江桥）；哑巴河桥发展历程：1949年建国到1978年52020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状国家转入大规模经济建设，交通设施的发展遇到前所未有的机遇。这期间交通运输部先后在1981年、1992年、2004年和2014年做了四次国家级公路网规划，从“五纵七横”、“7918网”到“两张网（普通国道网和国家高速公路网）”逐渐形成我国公路总体布局。桥梁是公路网中的重要节点。随着国省道主干线、支线的逐步建设，我国公路桥梁建设有了长足的进步。取得一些成就：山岭重丘区桥梁建设（高墩、弯坡斜、不对称等）长江、黄河、珠江和闽江等主要河流上超大和多连跨桥梁建设（选型、宽阔水面连续跨越、厚覆盖层深水基础；抗风抗震）沿海联岛和海湾工程上的桥梁建设（耐久性、钢结构防腐、超大型构件海上运输、长联桥上下部结构预制与架设、海上多作业面的管理和长联桥跨运营灾害应急救援）其他：城际间双层桥发展历程：1978年改革开放至2014年62020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状从平原区向山岭重丘区，从一般江河湖泊到大江大河再向海湾及联岛工程建设的发展历程。从常规以梁桥和拱桥为主，向大跨径斜拉桥、悬索桥、高墩、不对称结构、弯桥发展，再向离岸深海长联桥大型上下部预制结构、大型复合基础以及超大跨径结构发展。发展历程72020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状发展道路：博采众长、自主建设学习和追赶跟踪和提高创新和超越82020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状发展道路：博采众长、自主建设•四级、三级→二级→一级→高速技术等级•中小规模梁桥、拱桥→斜拉、悬索建设规模•容许应力→破损阶段→概率极限状态设计理论•建管养分→全寿命建设理念建设理念•国内建设主战场→国际桥梁建设服务范围92020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状南京长江大桥60年代，完全由中国人自力更生建造的南京长江大桥，1985年获国家科学技术进步特等奖，曾以“最长的公铁两用桥”被载入《吉尼斯世界记录大全》。102020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状江苏无锡民主桥无锡县桥梁工程队（无锡桥梁工程公司）设计、施工，构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装成三叉形的双曲拱桥112020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状万县长江大桥1994年5月1日大桥正式动工，1997年完工。该桥为劲性骨架钢管混凝土上承式拱桥，全桥长814米，宽23米，桥拱净跨420米，世界最大跨钢筋混凝土拱桥。万县长江大桥特大跨（420米）钢筋混凝土拱桥设计施工技术研究122020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状丹河石拱桥山西晋城晋(城)焦(作)高速公路丹河特大桥主跨146米，高81米，宽24.2米，为石拱桥世界之最，集实用性和艺术性于一体，堪称世界一绝。特大跨径石拱桥设计与施工关键技术研究132020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状杭州复兴大桥杭州复兴大桥（钱江四桥）杭州市最新的标志性建设。大桥结构巧妙，错落有致，是长大桥采用具有民族特色拱桥结构的成功工程示例。重庆朝天门大桥主桥为190米+552米+190米的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，同类桥型跨径世界第一。双层设计，上层双向6车道，下层双向轻轨和两个预留车道。朝天门全桥永久用钢4.6万吨，辅助用钢近4万吨。2009年4月30日正式通车。一、我国公路桥梁技术发展现状朝天门大桥重庆上海卢浦大桥一跨过江，状如彩虹，被誉为“新世纪的彩虹桥”。也因其跨径达550米，全钢全焊结构，居世界同类桥梁之首，被誉为“世界第一钢拱桥”。一、我国公路桥梁技术发展现状卢浦大桥上海主桥为双塔空间双索面钢-混凝土结合梁斜拉桥结构，塔墩固结，上部结构为纵向悬浮体系，横向设置限位和抗震装置。杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的自行设计、建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥。主跨602米在世界同类型斜拉桥中雄居第一。一、我国公路桥梁技术发展现状杨浦大桥上海主桥采用主跨648米的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，高215米，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。一、我国公路桥梁技术发展现状南京三桥江苏主孔跨度1088米，列世界第一主塔高度306米，列世界第一斜拉索的长度580米，列世界第一群桩基础平面尺寸113.75米×48.1米，列世界第一。2008年7月1日正式开通，被国际桥梁学术会议ＩＢＣ授予国际桥梁大会“乔治·理查德森大奖”。一、我国公路桥梁技术发展现状苏通大桥中国江苏江阴长江公路大桥建成于1999年，主跨1385米。江阴长江大桥是中国大陆第一座主跨径超过1000米的特大型桥梁，打破了“中国人不能建大跨度桥梁”的神话。一、我国公路桥梁技术发展现状江阴长江大桥江苏主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥，主跨1650米，是目前世界上最大跨度的钢箱梁悬索桥，跨径在悬索桥中居世界第二。一、我国公路桥梁技术发展现状西堠门大桥浙江一、我国公路桥梁技术发展现状世界排名前10的大跨悬索桥一、我国公路桥梁技术发展现状世界排名前10的大跨斜拉桥一、我国公路桥梁技术发展现状世界排名前10的大跨拱桥一、我国公路桥梁技术发展现状世界排名前10的大跨梁桥一、我国公路桥梁技术发展现状“十二五”桥梁工程技术总结1.道路工程2.桥梁工程3.隧道工程4.交通工程5.港口工程6.航道工程7.运输服务8.安全应急9.节能环保10.信息化11.软科学11个学科方向方向细分1桥梁材料2桥梁结构3作用与设计4桥梁施工5试验与检测6鉴定与评估7养护与改造8运营与管理9产品与制品一、我国公路桥梁技术发展现状“十二五”建设成就新建成特大桥梁0.13万多座，大桥2.2万多座。至2014年底，主跨400m以上的桥梁134座600m以上的桥梁61座800m以上的桥梁33座1000m以上的桥梁20座世界跨径前十位工程：悬索、斜拉、拱桥和梁桥分别占有5座、6座、5座和5座跨海联岛长桥前十位中占6位。这一成就的取得是中国建桥人的骄傲。建设成就272020/6/13一、我国公路桥梁技术发展现状桥梁材料方面桥梁用混凝土材料桥梁用钢材桥梁用防护材料三类重点研究发展了：①高强混凝土：抗压强度60MPa~100MPa②高性能混凝土：高耐蚀性、高抗裂性、高抗冻性、低收缩性和高韧性等③功能型混凝土：具有抗振动扰动、净化大气、融冰化雪等④特种混凝土：具有应力、温度等自感知能力机敏（智能型）混凝土（1）桥梁用混凝土材料（高墩、高塔、桥面铺装、钢管混凝土）高强混凝土应用展望：连续刚构：ＵＨＰＣ箱梁自重仅为传统ＰＣ箱梁的４０％～５０％，因强度高、徐变小，可消除过度下挠和梁体开裂风险，并将极限跨径拓展至４００～５００ｍ。叠合结构：组合梁负弯矩区易开裂和自重大缺点钢桥面铺装：大幅提高钢桥面刚度，改善铺装层应力和降低疲劳应力幅，可基本消除疲劳开裂的风险高强混凝土活性粉末混凝土（RPC）:93年法国研制，剔除粗骨料，密实，低水灰比，优良的韧性和延性。法国、韩国、美国、奥地利等人行桥、桥面板、拱桥、斜拉桥。国内：用于钢桥面板试验研究一、我国公路桥梁技术发展现状（2）桥梁用钢材钢板：四个阶段A3武汉大桥（57年），16Mnq南京大桥（69年），16MnVNq九江大桥（95年），14MnNbq芜湖大桥（00年）Q420q（WNQ570）大胜关大桥（09年）大跨、重载、高速铁路应用未来一段时间停留在：500-600MPa范围高强钢丝：1570（80年代主流）、1670、1770（明石桥、苏通首次、四桥、马鞍山）、1860（10年研制，嘉绍、港珠澳）、1960Mpa（韩国蔚山悬索桥，1150m）虎门二桥科研：1688m，1200m两座悬索桥。高强度耐腐蚀钢筋：环氧钢筋、不锈钢筋（港珠澳大桥预制桥墩）智能型钢束：在束中加光纤传感器，在吊杆中应用（山东济宁运河桥）重点研究发展了：①抗拉强度在500~600MPa之间的桥用钢板②抗拉强度为1860MPa的缆索用高强钢丝③桥用高强不锈钢筋和不锈钢平行钢丝拉索④可感知应力和温度的智能型钢束和拉吊索一、我国公路桥梁技术发展现状（3）桥梁用防护材料“桥梁耐久性关键技术研究”06年西部重大项目10课题、3000万、40多家参研单位关于防护材料部分：南京水科院重点研究发展了：①渗透型有机硅烷混凝土防护涂料:单向透气、憎水、渗透性好②锌网/电化学活性砂浆：浪溅区、水位变动区。阴极保护。长效性。③改性树脂乳液砂浆：修复材料与结构混凝土变形协调技术难题④环境友好型水基脱漆剂：解决了低毒性和高效性技术难题（钢桥）⑤水性氟树脂耐候涂料：解决了涂料低挥发技术难题（钢桥）⑥快固化喷涂弹性体涂料：解决了涂料高附着粘结力技术难题（钢、混凝土）一、我国公路桥梁技术发展现状功能梯度混凝土梁设计图一、我国公路桥梁技术发展现状序号项目名称1SWFC复合结构在西藏地区连续刚构桥桥中的应用技术研究2矮寨悬索桥关键技术研究3斜拉-悬索体系桥的研究4高陡横坡条件下桩柱式桥梁设计与施工技术研究5大跨钢桥关键构件的疲劳性能与合理构造试验研究6波纹钢腹板混凝土连续刚构桥梁设计与施工技术研究7桥梁通用设计图图库管理系统的研究与应用示范8强震山区千米级跨径悬索桥关键技术研究9西部项目曲线部分斜拉桥设计与施工技术研究10山区不对称连续刚构设计关键技术及示范应用研究11中等跨度钢管混凝土桁架连续梁桥成套技术研究12多灾害作用下特大跨径桥梁适宜结构体系、关键结构研究13斜拉体系加固大跨径连续箱梁、连续刚构桥关键技术研究14长大桥梁建设技术系统集成研究15马鞍山三塔缆索承重桥成套技术研究依托国家和部省重大科技计划，立项20多个，支撑了泰州、马鞍山、合江、南京四桥等大桥重点研究发展了：①跨径400m以上多塔连跨斜拉桥②跨径800m以上多塔连跨悬索桥③跨径500m以上大跨钢管混凝土拱桥④跨径800m以上双塔混合梁斜拉桥⑤跨径1000m以上钢桁架斜拉桥桥梁结构方面一、我国公路桥梁技术发展现状（1）多塔悬索结构泰州大桥（人字形中塔）最高通航水位最低通航水位288010801080360360马鞍山和县马鞍山大桥（钢混中塔）鹦鹉洲大桥（叠合梁、钢混中塔）一、我国公路桥梁技术发展现状（2）多塔斜拉结构——嘉绍大桥刚性铰：传递弯矩、剪力分幅四索面，6塔钢箱梁斜拉桥，跨径布置70+200+5×428+200+70（m）主梁连续长度2680（m）一、我国公路桥梁技术发展现状（3）南京四桥桥跨布置：钢桁架悬索桥242+1176m+116m跨中设三组柔性中央扣塔梁分离（钢桁架长度小于塔中心线长度）首创轨索运梁小车1418m三跨吊悬索桥钢筋混凝土榫分布传力主缆锚固系统∞字形超大地连墙基础∞（4）矮寨大桥一、我国公路桥梁技术发展现状（5）四川合江一桥（530m）大型钢管混凝土结构管内混凝土真空辅助