G5泸黄高速钢桥技术交流汇报.pptx

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1、G5京昆高速泸沽至黄联关加宽改造工程钢结构桥梁技术交流汪维安 博士2/80第一部分项目概况第二部分设计标准及规范第四部分计算结果汇报内容第三部分设计要点第五部分钢桥施工第六部分钢桥的养护3/801 项目概况1.1 项目背景泸沽至黄联关高速公路是国家高速公路网规划中G5京昆高速公路的组成部分。为提高该路段通行能力及服务水平，本项目泸沽黄联关段拟进行加宽改造。本设计文件为试验段之外的漫水湾黄联关段，接西攀高速段，设计路线长57.846公里。根据交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见精神，结合本项目实际，拟积极、有序推进公路钢结构桥梁建设。4/801 项目概况 项目设计期间，恰逢国务院关于钢

2、铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见国发20166号、交通运输部关于推进公路钢结构桥梁的指导意见交公路发2016115号文件发布，依据文件精神及省交通厅意见，要求项目设计单位依据项目工程特点，分析比选钢结构桥梁应用方案。5/361 项目概况国外国外发展情况发展情况The New NY Bridge法国公路桥中组合梁占有率达85%以上，美国33%，日本41%，而中国不到1%。中国的桥梁发展需要步入“优生优育，健康长寿”的时代。1 项目概况国外国外发展情况发展情况日日 本本7/361 项目概况1.2 项目介绍地方道路上跨主线的6座分离式立交桥梁，为减小对高速公路运营影响，采用钢混组合梁结构；新建马

3、道互通E匝道上跨主线桥与主线斜交，为减小施工 期间的施工干扰对高速公路运营影响，采用钢混组合梁结构；根据专家组对泸黄高速初步设计的审查意见，对马道互通E匝道跨线桥及6座分离式跨线桥采用钢结构桥梁。经我院总工办总体会审，钢结构桥梁采用钢混组合钢板梁的方案。8/361 项目概况依据相关研究资料，对于中等跨径桥梁，钢混组合结构能充分发挥两种材料的优势，具有更好的经济性。钢板组合梁适用范围为25130m，经济范围为4090m钢箱组合梁适用范围为50150m，经济范围为70120m9/361 项目概况序号名称形式断面1组合钢板梁桥钢板梁+混凝土桥面板2组合钢箱梁桥闭截面钢箱梁+混凝土桥面板；槽形截面钢箱

4、梁+混凝土桥面板；波折钢腹板+混凝土上下翼缘板3组合钢桁梁桥钢桁架梁+混凝土桥面板；钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板钢混组合梁类型比选10/801 项目概况序号桩号桥宽（m）孔径-孔数（孔-m）桥梁长度（m）上部构造1K2222+7279.02-2550.9简支钢板梁2K2224+9115.52-2049.1简支钢板梁3K2225+6609.02-2559.0简支钢板梁4K2226+0205.52-2049.1简支钢板梁5K2264+5509.08-20166.1简支钢板梁6K2277+1109.08-20166.1简支钢板梁7EK0+198.70418.04-26113.1简支钢板梁表1 钢（混

5、组合梁）结构桥梁表11/362 设计标准及规范2.1 设计标准公路等级：除高速公路匝道桥外，其余分离式桥为三、四级公路 行车速度：40km/h桥梁设计基准期：100年设计安全等级：一级荷载等级：公路I级基本跨径：20m/25m/26m桥梁宽度5.5m,9.0m,18.0m三种。12/362 设计标准及规范2.2 设计及参考规范钢-混凝土组合桥梁设计规范（GB50917-2013）公路钢结构桥梁设计规范（JTG D64-2015）钢结构设计规范（GB50017-2014）钢结构焊接规范（GB 50661-2011）道路橋示方書同解説（2012）鋼道路橋疲労設計指針（2002）複合構造物性能照査指

6、針(案)（2002）AASHTO LRFD2012,BridgeDesign SpecificationsSteel-Concrete Composite Bridges Sustainable Design GuideStructural welding code-steel,AWS D1.1/D1.1M:201513/363 设计要点3.1 桥型方案14/363 设计要点15/363 设计要点16/363 设计要点17/363 设计要点18/363 设计要点3.2 设计参数简支钢板梁高跨比：1/171/25主梁间距在3.04.2m范围，跨度较小时梁间距应取下限桥面板悬臂不超过50，经济的悬

7、臂约为0.3倍的主梁间距横梁的最大间距不超过25(约合7.5m)混凝土桥面板的最小厚度16cm，伸缩缝端部桥面板应加厚。19/363 设计要点a)5.5m分离式桥标准断面3.3 横断面布置20/363 设计要点b)9m分离式桥标准断面21/363 设计要点c)18m分离式桥标准断面22/363 设计要点3.3 主梁构造单片工字钢梁长小于30m，可以考虑整片制造运输；钢梁上下翼缘均采用等宽度；翼缘板厚度根据受力计算采取变厚度方式，纵向分三段；斜交桥梁的横梁布置，15及其以下均采用横梁斜置方式；根据AASHTO规范，考虑到施工方便，桥面板不设承托。23/363 设计要点24/363 设计要点25/

8、364 计算结果4.1 计算思路及要点恒载按照单片梁的附属桥面面积计算自重及二期恒载；护栏重量按照边梁分布0.6，中梁分布0.4计算；活载横向分布按照AASHTO规范按经验公式计算；施工方法对钢主梁内力影响显著，计算分整片吊装、三段吊装及设跨中辅助墩三种工况分别计算。为便于比较分别给出了极限状态法及允许应力法的计算结果。26/364 计算结果4.2 横向分布系数(AASHTO)横向分布20m25m弯矩剪力弯矩剪力中梁0.7511.140.7191.14边梁0.7811.0250.7461.02527/364 计算结果4.3 20m钢板梁(9m宽)计算结果-弯曲正应力施工方法荷载cuclsusl

9、不设临时支墩（1）一期恒载-155.46 110.00（2）二期恒载-0.50-0.18-1.12 8.80（3）汽车活载-1.44-0.52-3.22 25.33（4）温差(钢梁高10)0.50 0.97-18.74-3.99（5）温差(钢梁低10)-0.50-0.97 18.74 3.99（6）混凝土徐变0.17-0.08-3.21 1.23（7）混凝土收缩-0.20 0.34-30.77 20.14（A）(1)+(2)+(3)-1.94-0.70-159.79 144.13（B）(A)+(6)+(7)-1.98-0.44-193.77 165.50（C）(B)+(4)-1.48 0.53

10、-212.51 161.51（D）(B)+(5)-2.47-1.41-175.03 169.48 跨中应力（容许应力法）0.50 0.97-212.51 169.48 跨中应力（极限状态法）-2.28 0.04-240.43 196.40 28/364 计算结果4.3 20m钢板梁(9m宽)计算结果-弯曲正应力施工方法荷载cuclsusl在节段处各设临时支墩（1）一期恒载(设临时支墩)-13.82 9.78 一期恒载(拆除临时支墩)-1.86-0.67-4.15 32.67（A）(1)+(2)+(3)-3.80-1.38-22.30 76.57（B）(A)+(6)+(7)-3.84-1.12-

11、56.28 97.94（C）(B)+(4)-3.34-0.14-75.02 93.96（D）(B)+(5)-4.33-2.09-37.53 101.93 跨中应力（容许应力法）-3.34-0.14-75.02101.93跨中应力（极限状态法）-4.51-0.77-75.43115.3329/364 计算结果4.3 20m钢板梁(9m宽)计算结果-弯曲正应力施工方法荷载cuclsusl在跨中设临时支墩（1）一期恒载(设临时支墩)38.86-27.50 一期恒载(拆除临时支墩)-2.08-0.75-4.64 36.50（A）(1)+(2)+(3)-4.02-1.46 29.89 43.13（B）(

12、A)+(6)+(7)-4.05-1.20-4.08 64.50（C）(B)+(4)-3.56-0.22-22.82 60.52（D）(B)+(5)-4.55-2.17 14.66 68.49 跨中应力（容许应力法）-3.56-0.22-22.8268.49跨中应力（极限状态法）-4.77-0.86-12.8075.20 推荐采用在跨中设临时支墩的方法，可有效减小主梁弯曲正应力。30/364 计算结果4.4 25m钢板梁(9m宽)计算结果-弯曲正应力 推荐采用在跨中设临时支墩的方法，可有效减小主梁弯曲正应力。施工方法荷载cuclsusl不设临时支墩（1）一期恒载-148.05 121.07（2）

13、二期恒载-0.75-0.32-1.92 13.09（3）汽车活载-1.71-0.73-4.37 29.83（7）混凝土收缩-0.13 0.37-30.38 22.18 跨中应力（容许应力法）-1.82 0.25-208.27190.11跨中应力（极限状态法）-2.79-0.36-235.36226.36跨中设临时支墩跨中应力（容许应力法）-4.95-1.09-31.2093.35跨中应力（极限状态法）-6.54-1.97-22.87110.24在节段处各设临时支墩跨中应力（容许应力法）-4.62-0.95-80.53128.64跨中应力（极限状态法）-6.15-1.80-82.07152.60

14、31/364 计算结果4.5 25m钢板梁(9m宽)刚度及预拱度挠度满足规范情况中主梁0.02425.342满足边主梁0.02326.397满足表4.1 挠度计算结果预拱度一期恒载二期恒载1/2活载预拱度值中主梁65.30mm3.10mm4.26mm72.66mm边主梁51.44mm3.81mm4.92mm60.16mm表4.2 跨中预拱度计算32/364 计算结果4.6 疲劳计算33/364 计算结果4.6 疲劳计算34/364 计算结果4.6 疲劳计算35/364 计算结果4.7 稳定验算根据AASHTO桥梁规范，tw/hw150可不设置水平向加劲肋；根据公路钢规，仅设置横向加劲肋时，腹板

15、的最小厚度twhw/140(9mm)；根据AASHTO桥梁规范，制造的需要防止腹板的过大变形，要求tw1/2(13mm);同时为防止横向加劲肋的过大变形，腹板的厚度应不小于9/16(14mm);根据公路钢规，不设置加劲肋时腹板的最小厚度twhw/60(20m钢板梁18mm)；20m钢板梁腹板厚度取20mm，取消横向加劲肋设置；25m钢板梁腹板厚度取14mm，设置横向加劲肋，横向加劲肋间距按1.0 hw设置。经计算腹板局部稳定满足规范要求；支座局部稳定，考虑了支座更换时的顶升，设置了横向局部加劲肋，承载力满足规范要求。36/365 钢桥施工5.1 技术准备设计院技术交底设计图工艺性审核制造工艺方

16、案论证工艺方案确定施工图绘制图纸一核图纸二核图纸审定图纸发放1)施工图施工图准备准备37/365 钢桥施工2)工艺文件编制预审批备工艺文件编制预审批备钢结构加工单位在承接本工程后，应根据施工图、本技术要求及相关规范编制钢结构制作施工工艺组织设计，其内容应包括：制作工艺、焊接工艺、试拼装工艺、涂装工艺、工地组装及安装工艺、工艺流程、质量保证措施、工期保证措施、验收文件等。钢材进料和钢结构施工前必须完成钢结构单元节段划分图和零件图。钢结构施工组织设计文件需报请业主、监理等部门进行专项审查，经书面批复后才能开始施工作业。38/365 钢桥施工3）工装设计）工装设计根据加工、运输方案，确定钢板梁分段、

17、焊接接头等根据加工、运输方案，确定钢板梁分段、焊接接头等39/365 钢桥施工5.2 制造准备1）材料复验）材料复验材料的复验主要包括：钢板、焊接材料、剪力钉、高强螺栓、涂料等。材料的复验主要包括：钢板、焊接材料、剪力钉、高强螺栓、涂料等。40/365 钢桥施工5.2 制造准备2）焊接工艺评定）焊接工艺评定统计焊接接头编制焊接工艺评定任务书报批试板制备理化检验形成评定报告5 钢桥施工5.2 制造准备3）切割工艺试验）切割工艺试验统计钢板厚度选定切割设备报批钢板切割切割面检验形成工艺试验报告5 钢桥施工5.2 制造准备4）涂装工艺试验）涂装工艺试验试验方案编制试验设备准备报批涂装试验实施试验项目

18、检查形成工艺试验报告5 钢桥施工板单元制造技术钢板梁拼装制造技术自动化、信息化技术如何通过提高加工制造质量来提升产品的长寿命？5.3 钢板梁加工制造5 钢桥施工钢板预处理钢板赶平钢板抛丸粗糙度检查钢板喷漆烘干5 钢桥施工钢板下料5 钢桥施工钢板下料数控火焰切割水下等离子切割板厚15mm板厚 40mm板厚 70mm5 钢桥施工钢板下料数控空气等离子切割5 钢桥施工5.3 钢板梁加工制造工厂焊接应采用自动埋弧焊；定位焊应与正式焊缝一样的质量要求；焊缝返修次数不宜超过两次；5 钢桥施工横纵梁对接焊缝采用CO2气体保护焊带陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺。横纵梁及相关附属设施的安装焊接必须严格执行针对此工程

19、编制的工地焊接工艺文件。对称焊接对称焊接 焊缝成型焊缝成型p现场现场焊接焊接5 钢桥施工焊接质量5 钢桥施工检查焊缝外观尺寸，焊缝不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣及未填满弧坑等缺陷，并符合验收规则中各项指标规定。梁段对接焊缝应全熔透焊接，并100%超声波探伤及10%作X射线探伤拍片检查。p无损检测无损检测 超声波探伤超声波探伤 磁粉探伤磁粉探伤5 钢桥施工5.4质量控制钢桥的制造质量决定了桥梁的运营寿命和交通安全，必须进行全过程的质量控制，严格执行质量控制程序，确保质量保证体系正常运转。钢桥的质量标准须执行：公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011铁路钢桥制造规范Q/CR9211-201

20、553/365 钢桥施工5.4质量控制(1)单元件组装组装工作必须在经检验合格的组装平台(胎架)组装；焊接工作尽可能的在工厂进行，并最大化的采用自动化装备，减少人为干预造成的质量不稳定。(2)节段制造节段制造过程中，每一步都要进行及时的检验测量，对超差部位进行修整，避免误差积累；严禁强行组装就位及带病焊接，严格执行工艺、技术规范的相关规定。5 钢桥施工5.5钢板梁的运输5 钢桥施工5.5钢板梁的运输5 钢桥施工5.6钢板梁的架设5 钢桥施工5.6钢板梁的架设5 钢桥施工5.7叠合梁桥面板的浇筑5 钢桥施工5.7叠合梁桥面板的浇筑5 钢桥施工5.7叠合梁桥面板的浇筑61/366 钢桥的养护6.1

21、 钢桥排水与腐蚀62/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀63/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀64/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀65/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀66/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀67/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀68/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀69/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀70/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀71/366 钢桥的养护6.1 钢桥排水与腐蚀72/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项高度重视桥梁排水；加强对桥梁伸缩缝排水的设计及检查；桥梁涂装在桥台及桥

22、墩2m范围应采用重防腐；桥台及桥墩附近钢梁应做好通风、排水设计；根据道路橋示方書同解説，钢桥涂装面漆达到0.3%表面积锈蚀时，应对钢桥进行重新涂装。73/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项74/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项75/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项76/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项77/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项78/366 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项79/806 钢桥的养护6.2 设计细节及养护注意事项p钢桥易受外部自然环境的影响而产生腐蚀，因此应特别注意:(1)排水设施的施工，特别是伸缩缝端的止水、排水措施。(2)同时注意日常的检查及管养，对防水、涂装进行例行检查。(3)定期对伸缩缝下的泥沙进行清理。(4)定期对高强螺栓进行检查，防止螺栓脱落，引发事故。80/80谢谢！