第六章桥隧工程管理
第六章 桥隧工程管理
第一节桥隧建设成就回顾
第一节 桥隧建设成就回顾
桥梁建设成就 我国桥梁建设历史源远流长,早在公元1300多年前建造的赵州桥, 结构新颖、坚固美观。800多年前修建的卢沟桥,古朴典雅、雄伟壮丽, 今仍被誉为世界桥梁建筑史上的杰作。古代的石梁桥,悬臂木梁桥及铁 索桥的建设成就,也达到了较高的技术水平,在国际桥梁史上占有非常 重要的地位。 特别是1978年党的十一届三中全会确定把我国的工作重点转移到社 会主义经济建设上来,不断深入贯彻执行改革,开放政策,使我国的经 济建设获得了突飞猛进地发展。在重点发展交通和能源两大战略目标的 推动下,20多年来我国的公路桥梁建设事业掀起了新的建设高潮,在不 断学习、引进西方技术并结合我国具体实践的情况下,取得了空前的、 举世瞩目的桥梁建设成就。如石拱桥技术一直处于世界领先水平,其他 类型的拱桥,斜拉桥及悬索桥均列世界前矛,我国的预应力混凝土梁桥, 其国际地位也后来者居上,1997年建成的虎门大桥的辅助航道桥为跨径 270m连续刚构,建成后名列世界第一,我国在世界上有影响的各类型桥 如表6.1所示
一、桥梁建设成就 我国桥梁建设历史源远流长，早在公元1300多年前建造的赵州桥， 结构新颖、坚固美观。800多年前修建的卢沟桥，古朴典雅、雄伟壮丽， 今仍被誉为世界桥梁建筑史上的杰作。古代的石梁桥，悬臂木梁桥及铁 索桥的建设成就，也达到了较高的技术水平，在国际桥梁史上占有非常 重要的地位。 特别是1978年党的十一届三中全会确定把我国的工作重点转移到社 会主义经济建设上来，不断深入贯彻执行改革，开放政策，使我国的经 济建设获得了突飞猛进地发展。在重点发展交通和能源两大战略目标的 推动下，20多年来我国的公路桥梁建设事业掀起了新的建设高潮，在不 断学习、引进西方技术并结合我国具体实践的情况下，取得了空前的、 举世瞩目的桥梁建设成就。如石拱桥技术一直处于世界领先水平，其他 类型的拱桥，斜拉桥及悬索桥均列世界前矛，我国的预应力混凝土梁桥， 其国际地位也后来者居上，1997年建成的虎门大桥的辅助航道桥为跨径 270m连续刚构，建成后名列世界第一，我国在世界上有影响的各类型桥 如表6.1所示
国内典型桥梁一览表 表61 桥址 跨径(m)建设年代世界地位 1990 世界第 石拱桥 湖南风凰县乌巢河桥 120 山西晋城丹河桥 146 2002 世界第 箱形拱桥 四川省宝鼎大桥 170 1982 世界第 四川涪陵乌江桥 200 1990 廿界第 桁架拱桥 贵州剑河大桥 150 世界第 贵州江界河桥 320 1995 世界第 钢管拱桥 日川万县长江大桥 420 1997 界 T型梁桥 洛阳黄河公路桥 50 1977 名列前茅 浙江瑞安飞云江桥 1988 名列前茅 福建乌龙江大桥 144 1971 名列前茅 T型刚构桥 重庆长江大桥 174 1980 名列前茅 连续梁桥 湖南常德沅水大桥 144 1986 名列前茅 云南六库怒江大桥 154 名列前茅 连续刚构桥黄石长江大标 245 1996 名列前茅 虎门辅助航道桥 270 1997 当时世界第 铜陵长江大桥 1996 名列前茅 上海杨浦大桥 602 1993 界第 斜拉桥 南京长江二桥 628 2001 世界第 苏通长江大桥 1088 在建 世界第 虎门大桥 888 1995 名列前茅 悬索桥 江阴长江大桥 1385 1999 世界第四 闰扬长江大桥 490 世界第
桥型 桥址 跨径（m） 建设 年代 世界地位 湖南凤凰县乌巢河桥 120 1990 世界第一 石拱桥 山西晋城丹河桥 146 2002 世界第一 四川 省宝鼎大桥 170 1982 世界第一 箱形拱桥 四川涪陵乌江桥 200 1990 世界第一 贵州剑河大桥 150 1982 世界第一 桁架拱桥 贵州江界河桥 320 1995 世界第一 广西邕江大桥 312 1996 世界第一 钢管拱桥 四川万县长江大桥 420 1997 世界第一 洛阳黄河公路桥 50 1977 名列前茅 T 型梁桥 浙江瑞安飞云江桥 62 1988 名列前茅 福建乌龙江大桥 144 1971 名列前茅 T 型刚构桥 重庆长江大桥 174 1980 名列前茅 湖南常德沅水大桥 144 1986 名列前茅 连续梁桥 云南六库怒江大桥 154 1988 名列前茅 黄石长江大桥 245 1996 名列前茅 连续刚构桥 虎门辅助航道桥 270 1997 当时世界第一 铜陵长江大桥 432 1996 名列前茅 上海杨浦大桥 602 1993 世界第一 南京长江二桥 628 2001 世界第一 斜拉桥 苏通长江大桥 1088 在建 世界第一 虎门大桥 888 1995 名列前茅 悬索桥 江阴长江大桥 1385 1999 世界第四 润扬长江大桥 1490 在建 世界第三 国内典型桥梁一览表 表6.1
回顾过去,成就辉煌,展望未来,前程似锦。我国现代化公路桥梁 建设方兴未艾,虽然在新桥型、新结构、新工艺,设计理论和计算方面 已跻身于世界先进行列,部分成果亦达到国际领先水平。但在施工控制 及健康监测等领域与国外还有一定的差距,随着我国桥梁建了设数量不 断增加,桥梁施工控制与健康监测已成为我国急需重点解决的问题
回顾过去，成就辉煌，展望未来，前程似锦。我国现代化公路桥梁 建设方兴未艾，虽然在新桥型、新结构、新工艺，设计理论和计算方面 已跻身于世界先进行列，部分成果亦达到国际领先水平。但在施工控制 及健康监测等领域与国外还有一定的差距，随着我国桥梁建了设数量不 断增加，桥梁施工控制与健康监测已成为我国急需重点解决的问题
、隧道建设成就 在建国后的三十年我国修建的公路等级均较低,线形指标要求不高,五 年代,我国仅有公路隧道30多座,总长约2500m且单洞长度都很短,六七 十年代,我国干线公路上曾修建了一些百以上的隧道,但标准也很低,进 入八十年代,公路隧道的发展逐渐加快,具有代表性的工程有深圳梧桐山隧 道和珠海板樟山隧道,福建鼓山隧道和马尾隧道,甘肃七道梁隧道等。近 十年来,我国在公路隧道的建设方面更是取得了令人瞩目的进步,隧道的 勘测、设计、施工和营运都日渐成熟。期间新建隧道504座,27.8万延米, 还建成了多座特长和宽体扁坦隧道,如中梁山隧道(3100m×2),缙云山隧 道(2450m×2)、大溪岭隧道(4116m×2)、二郎山隧道(420m×2)、飞 鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计,我国已建成公路隧道1208座, 总里程362km。据统计,在改革开放之初的1979年,中国只有公路隧道374座 。经过20多年的快速建设,到2001年底,中国公路与隧道数量已分别是改革 开放之初的4.7倍和13.5倍,其中超过千米的特长隧道有18座 目前,公路隧道的单洞长度越来越长,修建技术与营运技术日趋复杂。 已建成的最长隧道是西康线的秦岭单线隧道,长18.4km,其它较长的还有衡 铁路复线上的大瑶山双线隧道,长14.295km,于1987年建成。南昆线上的 米花岭隧道,长9.383km等
二、隧道建设成就 在建国后的三十年我国修建的公路等级均较低，线形指标要求不高，五 十年代，我国仅有公路隧道30多座，总长约2500m且单洞长度都很短，六七 十年代，我国干线公路上曾修建了一些百米以上的隧道，但标准也很低，进 入八十年代，公路隧道的发展逐渐加快，具有代表性的工程有深圳梧桐山隧 道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。 近 二十年来，我国在公路隧道的建设方面更是取得了令人瞩目的进步，隧道的 勘测、设计、施工和营运都日渐成熟。期间新建隧道504座，27.8万延米， 还建成了多座特长和宽体扁坦隧道，如中梁山隧道（3100m×2），缙云山隧 道（2450m×2）、大溪岭隧道（4116m×2）、二郎山隧道（4200m×2）、飞 鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成公路隧道1208座， 总里程 362km。据统计，在改革开放之初的1979年，中国只有公路隧道374座 。经过20多年的快速建设，到2001年底，中国公路与隧道数量已分别是改革 开放之初的4.7倍和13.5倍，其中超过千米的特长隧道有18座。 目前，公路隧道的单洞长度越来越长，修建技术与营运技术日趋复杂。 已建成的最长隧道是西康线的秦岭单线隧道,长18. 4km ,其它较长的还有衡 广铁路复线上的大瑶山双线隧道,长14. 295km ,于1987年建成。南昆线上的 米花岭隧道,长9. 383km等
第二节桥梁施工控制系统
第二节 桥梁施工控制系统
桥梁施工控制动态 桥梁施工控制的重要性 桥梁施工控制是桥梁建设的安全保证。为了安全可靠地建好每座桥,施 工控制将变得非常重要。因为每种体系的桥梁所采用的施工方法均按预定的 程序进行。施工中的每一阶段,结构的内力和变形是可以预计的,同时可通 过监测手段得到各施工阶段结构的实际内力和变形,从而完全可以跟踪掌握 施工进程和发展情况。当发现施工过程中监测的实际值与计算的预计值相差 过大时,就要进行检査和分析原因,而不能再继续进行施工,否则,将可能 岀现事故。可以这样说,桥梁施工控制系统就是桥梁建设的安全系统。为确 保桥梁施工的安全,桥梁施工控制必不可少,尤其对造价昂贵的大跨度桥梁, 更为重要。 施工控制不仅是建桥中的安全系统,也是桥梁营运中安全性和耐久性的 综合监测系统。随着交通事业的发展,荷载等级、交通流量、行车速度等必 然提高,还有一些不可预测的自然破坏力也将会危及桥梁的安全,若在建设 桥梁时进行了施工控制,并预留长期观测点,将会给桥梁创造终身安全监测 的条件,从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据,给桥梁 全使用提供可靠保证。因此,要彻底改变目前我国桥梁养护部门的现状, 科学地、较为主动地预报桥梁各部位营运情况,必须在桥梁施工中进行施工 控制系统的建立,并使其能长期对桥梁营运阶段进行监测,这样才能确保这 些耗资巨大、与国计民生密切相关的大桥的安全耐久。由此可见,桥梁施工 控制是现代桥梁建设的必然趋势
一、桥梁施工控制动态 1．桥梁施工控制的重要性 桥梁施工控制是桥梁建设的安全保证。为了安全可靠地建好每座桥，施 工控制将变得非常重要。因为每种体系的桥梁所采用的施工方法均按预定的 程序 进行。施工中的每一阶段，结构的内力和变形是可以预计的，同时可通 过监测手段得到各施工阶段结构的实际内力和变形，从而完全可以跟踪掌握 施工进程和发展情况。当发现施工过程中监测的实际值与计算的预计值相差 过大时，就要进行检查和分析原因，而不能再继续进行施工，否则，将可能 出现事故。可以这样说，桥梁施工控制系统就是桥梁建设的安全系统。为确 保桥梁施工的安全，桥梁施工控制必不可少，尤其对造价昂贵的大跨度桥梁， 更为重要。 施工控制不仅是建桥中的安全系统，也是桥梁营运中安全性和耐久性的 综合监测系统。随着交通事业的发展，荷载等级、交通流量、行车速度等必 然提高，还有一些不可预测的自然破坏力也将会危及桥梁的安全，若在建设 桥梁时进行了施工控制，并预留长期观测点，将会给桥梁创造终身安全监测 的条件，从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据，给桥梁 安全使用提供可靠保证。因此，要彻底改变目前我国桥梁养护部门的现状， 科学地、较为主动地预报桥梁各部位营运情况，必须在桥梁施工中进行施工 控制系统的建立，并使其能长期对桥梁营运阶段进行监测，这样才能确保这 些耗资巨大、与国计民生密切相关的大桥的安全耐久。由此可见，桥梁施工 控制是现代桥梁建设的必然趋势
桥梁施工控制发展趋势 桥梁施工控制在国外起步较早,目前,国外发达国家已将桥梁施工控制 纳入施工管理工作中。控制方法已从人工测量、分析与预报发展到自动监测、 分析与预报的计算机自动控制,已形成了较完善的桥梁施工控制系统。国内 起步较晚,20世纪90年代以后,人们逐渐从理论与实践中认识到桥梁施工控 制的重要性.特别对于采用自架设体系施工的大跨度桥梁是必不可少的,但 对施工控制的理论硏究得还不够,控制手段落后,影响因素研究不透,预测 和判断精度不高,还未建立起一套完善的施工控制系统。目前,国外除了重 视桥梁在施工过程中的控制外,也十分重视桥梁服役状态的控制工作,在桥 梁中埋设测点进行长期观测、预报和分析,以随时了解服役桥梁的健康状况, 避免突发事件的发生。在这方面国内起步更晚,目前主要靠目测和荷载试骀 来了解服役桥梁的情况,对桥可能存在的危险因素无法起到预报和避免的作 用。但人们已开始认识到对桥梁服役状态进行监控的重要性 智能控制是桥梁工程控制(施工控制和服役桥梁控制)的发展趋势。大型 桥梁工程,结构复杂、规模巨大,已难以用一般的手段来监测与控制,必须 通过埋设新型传感器(如光纤传感器)和应用先进的信号处理技术,以及建立 在线(服役)桥梁专家系统,形成智能控制系统,提高工程控制的科学性、可 靠性和可操作性,这是桥梁工程控制的发展方向
2．桥梁施工控制发展趋势 桥梁施工控制在国外起步较早，目前，国外发达国家已将桥梁施工控制 纳入施工管理工作中。控制方法已从人工测量、分析与预报发展到自动监测、 分析与预报的计算机自动控制，已形成了较完善的桥梁施工控制系统。国内 起步较晚，20世纪90年代以后，人们逐渐从理论与实践中认识到桥梁施工控 制的重要性．特别对于采用自架设体系施工的大跨度桥梁是必不可少的，但 对施工控制的理论研究得还不够，控制手段落后，影响因素研究不透，预测 和判断精度不高，还未建立起一套完善的施工控制系统。目前，国外除了重 视桥梁在施工过程中的控制外，也十分重视桥梁服役状态的控制工作，在桥 梁中埋设测点进行长期观测、预报和分析，以随时了解服役桥梁的健康状况， 避免突发事件的发生。在这方面国内起步更晚，目前主要靠目测和荷载试验 来了解服役桥梁的情况，对桥可能存在的危险因素无法起到预报和避免的作 用。但人们已开始认识到对桥梁服役状态进行监控的重要性。 智能控制是桥梁工程控制(施工控制和服役桥梁控制)的发展趋势。大型 桥梁工程，结构复杂、规模巨大，已难以用一般的手段来监测与控制，必须 通过埋设新型传感器(如光纤传感器)和应用先进的信号处理技术，以及建立 在线(服役)桥梁专家系统，形成智能控制系统，提高工程控制的科学性、可 靠性和可操作性，这是桥梁工程控制的发展方向
二、自架设体系桥梁施工控制 1.T型刚构桥 这种桥型都采用自架设体系的悬臂施工法,即在桥墩两边平衡悬臂 浇筑混凝土或悬臂拼装混凝土预制块。由于施工中各节段或各预制块件 是逐步悬伸的,各节段经历了浇筑、张拉、不断地加载等过程,而各节 段的混凝土龄期又不同,其收缩、徐变影响较复杂、因此,它的应力和 变形比悬臂拼装钢梁要复杂,其对施工控制的要求也就比较高。 2.混凝土斜拉桥 混凝土斜拉桥多采用自架设体系的施工方法,即采用对称于桥塔的悬 臂施工,在边跨和中跨处进行合龙段现浇。斜拉桥是高次超静定结构.其 施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形和结构内力有密切关系,特别 是斜拉桥在施工中要进行索力调整,这势必引起主梁内力和标髙的变化, 再加上混凝土徐变、收缩的影响,使得混凝土斜拉桥在施工过程中受力十 分复杂,因此,必须对斜拉桥拉索张拉吨位和主梁挠度、塔柱位移等施工 控制参数的理论计算值,以及施工程序作出明确的规定,并在施工中加以 有效的管理和控制,以确保斜拉桥在施工过程中结构始终处于安全范围内 ,并在成桥后主梁的线形符合设计要求,使结构处于最优受力状态。由此 可见,混凝土斜拉桥的施工控制是十分重要和必需的。如日本白屋桥为混 凝土斜拉桥,其现场施工控制体系如图6.1所示。图6.2为混凝土埋入式应 力计,其工作原理是一根钢弦,与国内采用的钢弦应力仪一样
二、自架设体系桥梁施工控制 1．T型刚构桥 这种桥型都采用自架设体系的悬臂施工法，即在桥墩两边平衡悬臂 浇筑混凝土或悬臂拼装混凝土预制块。由于施工中各节段或各预制块件 是逐步悬伸的，各节段经历了浇筑、张拉、不断地加载等过程，而各节 段的混凝土龄期又不同，其收缩、徐变影响较复杂、因此，它的应力和 变形比悬臂拼装钢梁要复杂，其对施工控制的要求也就比较高。 2．混凝土斜拉桥 混凝土斜拉桥多采用自架设体系的施工方法，即采用对称于桥塔的悬 臂施工，在边跨和中跨处进行合龙段现浇。斜拉桥是高次超静定结构．其 施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形和结构内力有密切关系，特别 是斜拉桥在施工中要进行索力调整，这势必引起主梁内力和标高的变化， 再加上混凝土徐变、收缩的影响，使得混凝土斜拉桥在施工过程中受力十 分复杂，因此，必须对斜拉桥拉索张拉吨位和主梁挠度、塔柱位移等施工 控制参数的理论计算值，以及施工程序作出明确的规定，并在施工中加以 有效的管理和控制，以确保斜拉桥在施工过程中结构始终处于安全范围内 ，并在成桥后主梁的线形符合设计要求，使结构处于最优受力状态。由此 可见，混凝土斜拉桥的施工控制是十分重要和必需的。如日本白屋桥为混 凝土斜拉桥，其现场施工控制体系如图6.1所示。图6.2为混凝土埋入式应 力计，其工作原理是一根钢弦，与国内采用的钢弦应力仪一样