1.李广 2.易楚雄
中交隧道局华中工程有限公司,湖北 武汉 430000
摘要:目前世界上各大强国的桥梁设计水平均比较高,而中国作为桥梁设计与建设大国,在桥梁设计水平上逐渐赶上欧美等发达国家。文中主要介绍桥梁工业化发展现状、基本内容和在发展中存在的问题,通过装配式桥梁发展阐述桥梁生产力进一步释放,争取中国早日实现“桥梁强国梦”。
关键词:小半径曲线,钢箱梁桥,设计及计算
1 引言
桥梁结构工程一直都是国家交通建设过程中的重要环节,桥梁和涵洞的修建是解决实际地形地貌中各种障碍的必然措施,是公路交通运输通行的关键节点。由于其建设工期较长、难度较大、整体系统性强、技术要求较高,国家需要投入大量的人力、物力和财力成本。自从改革开放以来,我们国家桥梁建设的工业化发展程度非常高、速度非常快,有效地促进了交通运输行业的长足进步,为国民技术经济发展及各地区经济文化的深入交流搭建起了桥梁,发挥了极其重要的作用。
2 桥梁工业化概述
桥梁工业化是指采用现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式,来代替传统桥梁建设中低效率、低水平的、分散的手工业生产运输方式。
桥梁工业化的主要特征有:(1)桥梁设计标准化。(2)构配件生产工厂化。(3)施工安装机械化。(4)组织管理科学化。
3 桥梁工业化发展历程
1950年以后,在欧洲和美国桥梁工程建设发展的高潮中,创造出了许多切合实际的技术、方法和工法。其中最能体现工业化的有:移动托架拼装工法;移动架桥机悬挂拼装工法;钢混组合结构开始在工程中应用等。
1960年以后,预应力混凝土连续梁桥顶推施工技术的成功问世,成为跨越深谷障碍的长桥、曲线桥的最为经济合理的施工方法。桥头进行预制,采用工厂化进行施工,在导梁帮助下,逐节段向前顶推,基本可保证每周施工一个节段,大大提高了桥梁建设效率。
1970年以后,体外预应力技术和高性能混凝土开始应运而生。体外预应力索因为具有无需预留管道、可检查、减薄壁厚、可更替、减轻自重等诸多长处,得到重视和发展。因此体外预应力节段拼装结构在这个阶段获得了长足进步。
1980年以后,组合结构桥梁形式得到了广泛的运用,特别是组合钢板粱桥的结构形式,采用以双主梁或少主梁居多,同时对传统的结构体系进行了大幅度优化。
2000年以后,随着计算机信息技术的应用,信息化解决方案和项目智能化施工正逐渐变成桥梁工业化新发展方向。
4 桥梁工业化基本内容
4.1 桥梁设计标准化和体系化
桥梁“产品”的标准化观点,要求其具有可拆除性和易组建性。该类别的桥梁组件采用同意共性、组件功能通用,可采取基本统一的参数进行制作,并采用一定可行的方式进行连接成为一个整体的“产品”。
桥梁设计的标准化即是基于以上“产品”的生产后,然后进行归纳研究形成的设计思路、设计标准、设计方案及通用的设计图集,便于后期快速生产实施。
桥梁设计的系统化是指依据不同的项目需求,采用不同的生产标准生产出来“产品”后,根据实际施工现场的不同桥梁采用形式的要求,进行选择相应不同的配构件,然后再进行重新组合后,对于不同的需求采用不同的桥梁结构形式。
4.2 桥梁预制构件产业化和商品化
对于可采用标准化设计的部分预制构件,同时在桥梁施工中应用工程量大且应用面较广的“产品”,根据统一的参数交给专业工厂采用专业且先进的制造技术,进行批量化生产,这样生产出来的桥梁预制构件在某一座桥梁或某一项目上可以进行应用,同时在其他桥梁或者其他项目上也可以同样采用,大大的提高了生产效率,同时对产品质量也可以保证。通过同一标准生产出来的“产品”因为其具有通用性,同时也赋予了一定的商品属性,可以成为流通的商品,最终将推动桥梁工业化的进步。
4.3 桥梁施工装配化和机械化
桥梁行业的标准化设计、预制构件的工厂化生产和构件的商品化流通,大大提高了行业的机械化程度,使得桥梁施工的机械化程度得到了十足的应用。
可以实现“农民工→技术工,施工工地→组装工厂”的转型发展,驱动桥梁行业施工建设更加标准化、机械化、和专业化。
4.4 施工组织科学化和信息化
桥梁施工组织的科学化和信息化是指在实际生产过程中根据项目实际生产组织关系,按照桥梁施工工艺的客观经济技术规律进行动态化、合理化的组织工程施工工作开展,保证项目进度与产品生产、社会发展相适应,做到设计标准与产品生产、产品生产与施工工艺的匹配,使桥梁行业产业结构布局和生产要素资源合理化。同时采用现代的信息化管理手段和科学技术的长足应用,使得桥梁行业的工业化发展得到快速进步。
5.国内桥梁工业化
我国正在积极向桥梁工业化方向发展和努力。铁路工程和市政工程,主要考虑土地资源节约、解决交通拥挤、保护环境等因素。桥梁工程主要体现在上部结构和桥墩的全预制装配化。总体来讲,桥梁工业化主要集中在桥梁设计标准化、构件制造工厂化、施工装配化和管控信息化四个方面。
桥梁工业化发展能使桥梁生产力进一步释放。首先,伴随着工程质量终身制、设计负责制的兴起,守成与创新平衡问题,设计是龙头,这些时刻提醒思想进一步解放。
技术人员释放。设计手段释放,专业分析软件功能的提升、精细化分析,逐步摆脱经典结构力学的依赖;BIM模块化技术助推设计标准化、快速化,从平面向空间设计过渡。脑力释放,主要体现在AI设计。
劳动力释放。机械化代替部分手工实现工艺解放,机器代替纯手工实现工序解放,智能机器人代替机器实现全过程解放,逐步推进、循序实现。
设备性能再升级。伴随自动化、智能化的发展,实现人的解放,工效提高、成本降低,对设备性能要求越来越高,设备性能再升级刻不容缓。
6 桥梁工业化需要解决的问题
6.1 桥梁工业化认识
因为国内的相关法律法规没有成套的体系作为支撑,对于装配式的桥梁设计、施工和验收等缺乏必要的标准和规范,所有社会上和和行业中对于装配式桥梁的认知尚且不足,对于行业的工业化尚且停留在某一个项目或者工程上,并未对整个行业进行整体思考,不能有效的发挥其作用。
6.2 工程独特性与标准化冲突
桥梁行业的独特性在于每一个项目、每一个桥梁都具有不同的结构形式或不同的需求,同时设计人员对于工程的设计思路也有不同。而工业化和标准化的要求是要做到可大批量进行生产、运输,如果没有标准化的“产品”,没有预制构件的大量需求存在,就不可能有桥梁行业的标准化、工业化。
6.3 传统管理模式与工业化发展的矛盾
传统的项目管理模式是指工程过程中的设计、施工和运营是由不同的单位及人员来完成,互相之间交际较少,无法做到协同开展工作,而工业化的发展恰恰讲究的就说“产品”从设计、生产、施工等相关过程的全流程把控。
6.4 传统结构与装配式结构理解偏差
如“现浇结构整体性强、抗震性能优、耐久性好”;“预制拼装结构连接点受力复杂、可靠性差,造价高”;“机械化比人工贵”;“钢结构比混凝土贵”。
6.5 科技能力与工业化需求的距离
许多桥梁设计师和施工单位对桥梁行业工业化建设的新技术不太清楚,对新形式的结构施工工艺不了解,同时工业化所需要的设备、原料等研发不够,且现有制度体系下的许多规范、标准、工法等还不能够做到全面应用。
7 结论
随着我国整体经济的良好发展及桥梁施工技术的不断打破,再加上我国目前在公路桥梁建设领域投入的力度越来越大,都为我国桥梁建设事业的创新发展提供了有力的保障,同时桥梁标准化的政策和法律法规体系正在逐步完善,将为行业的快速、健康发展提供了强大的支持,而桥梁工业化集成系统也正在建立健全,也将为工业化发展提供必要的的技术支撑。
参考文献
(1)《装配式市政桥梁工程技术规范》广东省标准。(DBJ/T15-169-2019)
(2)《钢结构设计标准》(GB50017-2017),北京:中国建筑工业出版社,2017.7
(3)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015),北京:人民交通出版社,2015.10
(4)刘雪峰,滕燕宁.《重载交通小半径连续钢箱梁桥设计探讨》.公路交通科技,2010.6,3:218~219
(5)《装配式梁桥设计》.刘红卫,冯海江,北京:科学出版社,2012.6