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  • 訪談介紹
    第20期 我國大跨度橋梁的發展
    話題由來:十年來,我國大跨徑橋梁的建設進入了一個大發展的時期,積累了豐富的橋梁設計和施工經驗。教授級高級工程師、中國交通建設股份有限公司科技部總經理王武勤總經理將總結我國當代大跨度橋梁建設成就,對我國懸索橋、斜拉橋、拱橋這三種大跨度橋梁的建造技術的新進展做總體介紹,并在此基礎上展望我國橋梁發展的趨勢和未來。同時,他還將就我國橋梁建設方面存在的問題和不足與廣大網友共同探討、交流。中國橋梁網本期《行業交流》特邀王武勤總經理,就“我國大跨度橋梁的發展”的問題與廣大網友進行交流。

    本期嘉賓:王武勤
      教授級高級工程師、中國交通建設股份有限公司科技部總經理王武勤總經理將總結我國當代大跨度橋梁建設成就,對我國懸索橋、斜拉橋、拱橋這三種大跨度橋梁的建造技術的新進展做總體介紹,并在此基礎上展望我國橋梁發展的趨勢和未來。

    訪談時間:2013-05-21 15:30:00
    訪談實錄
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    • 中國橋梁網主持人:中國橋梁網各位網友大家好。歡迎您關注中國橋梁網的《行業交流》欄目,我是本期主持人王桂華。今天我們有幸邀請到的嘉賓是中國交通建設股份有限公司科技部總經理、教授級高級工程師王武勤先生。中交股份作為世界500強企業,主要從事港口、碼頭、航道、公路、橋梁、鐵路、隧道、市政等基礎設施建設和房地產開發業務,業務足跡遍及世界100多個國家和地區。
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    • 中國橋梁網主持人:王總是中交股份專家委員會、科技委員會秘書長,同時擔任了多種社會兼職:中國模板協會副理事長,中國公路學會橋梁分會副理事長,中國公路學會道路分會副理事長,茅以升基金會橋梁委員會副主任,詹天佑基金會理事,詹天佑土木工程大獎評委,全國建筑工法評委,北京市評標評審專家等,曾先后獲得部級科技拔尖人才,有突出貢獻的中青年專家,國務院政府特殊津貼獲得者,省部級技術明星,全國建筑企業科技創新先進個人等獎項。并先后著有大跨度橋梁施工技術(獨著);懸索橋設計(參編);橋梁懸臂施工與設計(參編);國際工程承包實務(參編)等書籍,發表論文40余篇。
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    • 中國橋梁網主持人:我們今天邀請王總到節目現場,就“我國大跨度橋梁的發展”同網友進行現場交流,為我們詳細解讀這一話題。首先我們有請王總就我們國家橋梁發展的現狀和形勢給我們做一個演講,演講結束后,我們將進入與網友的互動交流環節。
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    • 王武勤:謝謝主持人!我國古代橋梁建造曾有過舉世聞名的輝煌,改革開放以來,伴隨著國家經濟的大發展,我國交通建設事業迅速崛起,而我國橋梁建設的發展就是其最顯著的標志。下面,我將從懸索橋、斜拉橋、拱橋三方面來介紹我國大跨度橋梁的發展。
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    • 王武勤:第一: 大跨度懸索橋的建設成就
      世界上具有顯著成就的十座橋梁中,中國修建的一共有六座。這六座橋,中交集團基本上都參與設計或者施工。這幾座比較典型的大跨度懸索橋包括:主跨1650米的舟山連島工程西堠門大橋,由中交公規院設計、二公局實際承擔主體工程施工;主跨1490米的江蘇潤揚大橋南汊懸索橋,由中交二公局、二航局施工;主跨1418米的南京長江四橋,由中交公規院設計,中交二公局、二航局施工;主跨1385米的江陰長江大橋,由中交公規院設計,二航局參與施工;主跨1377米的香港青馬大橋;以及主跨1288米的武漢陽邏長江大橋,這是由中交公規院設計,二公局、二航局施工的。
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    • 王武勤:還有些橋梁,雖然不是跨度前十,但是是三塔兩跨的千米級的懸索橋:1080千米的兩跨千米級懸索橋泰州大橋,目前是世界之最,這也是由中交二航局和二公局施工的。汕頭的海灣大橋是主跨452 m的預應力混凝土加勁箱梁懸索橋,也非常有特點。
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    • 王武勤:我國大跨度懸索橋建造技術的新進展,主要體現在:
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    • 王武勤:(一)大跨度懸索橋錨碇采用可更換無粘結預應力錨固系統
      錨固系統的幾個發展階段:鋼框架錨固系、預應力粗鋼筋錨固體系、預應力鋼絞線錨固系、可更換預應力錨固體系。陽邏大橋的可更換預應力錨固系統構造,在原預應力錨固體系的基礎上,在錨碇體混凝土灌注時,預留無粘結預應力孔道,以及后錨面作業空間,孔道中穿入預應力鋼絞線張拉并灌入液態防腐油脂。在橋梁運營中,可根據檢測結果隨時單根更換鋼絞線和防腐油脂。保證懸索橋的安全和正常運營不因錨固體系腐蝕受影響。
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    • 王武勤:(二)在主纜架設方面的突破
      1.牽引先導索架設方法的創新
      一是火箭拋繩法牽引先導索過江。這個是中交設計和主要施工的,滬蓉西公路的四渡河懸索橋是桁架懸索橋(900多米)采用火箭拋繩法來導引繩索過去。二是直升飛機的牽引法。在地形比較平坦的橋位利用直升飛機來牽拉導引索過海。西堠門大橋由于水文地質條件比較復雜,所以傳統的牽引方法受限,最后經過研究選擇直升飛機牽引的方法。三是飛艇架設先導索。飛艇的方法在電力部門在架設某些高壓線的時候曾經有過應用,作為對橋梁先導索的架設,是二航局局在貴州的壩陵河橋應用,這是由公規院設計的主跨1088米的單跨鋼桁加勁梁懸索橋,當時利用飛艇進行了先導索的架設。四是在河床平坦無障礙的情況下牽引先導索直接過江。在設計建造潤揚長江大橋的時候,二公局采用了這種方法,運用很簡單,但是短期內得封閉一下航道。
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    • 王武勤:2.取消抗風纜,直接采用制振裝置保證錨道的抗風穩定
      由于懸索橋的主纜在高空施工,受風的影響較大,要保證貓道在施工期間的抗風穩定性、足夠的結構剛度和調整線性的需要,通常在貓道的下方設置抗風纜系統。在潤楊長江大橋南汊懸索橋的施工中取消了貓道抗風纜,而代之以水平和豎向制振裝置,一是有利于橋下通航,二是簡化了施工。
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    • 王武勤:3.在主纜架設牽引系統設計方面的研究與改進
      通過對國內外懸索橋主纜施工過程中出現的一系列質量通病的研究,合理設計牽引系統各組成構件的結構,如門架高度、門架間距、滾筒間距、滾筒數量、塔頂導輪組等以及配套機具的工作能力,選擇最優牽引系統設計方案,采用性能良好、安全可靠的組合式力矩電機被動放索機構保證索股出索速度與牽引速度一致,能最大限度減少索股在牽引過程中產生的扭轉、松弛、散絲、呼啦圈、綁扎帶斷裂等質量問題;利用雙線牽引系統相對于單線牽引系統,減少一個空行程,提高了架索效率。
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    • 王武勤:(三)在施工機械方面的改進
      1.在主梁架設纜載吊機方面的改進和突破
      ①跨纜吊機采用模塊化設計,單件模塊尺寸小,重量輕,便于制造、運輸、安裝和保管; ②通過更換模塊(或局部尺寸調整)即可適用于不同跨徑懸索橋鋼箱梁吊裝施工;③中央控制系統采用計算機控制和智能化設計,所有工作機構的工作狀態全部受中央控制系統監測和控制,自動化程度及同步控制精度高。(荷載控制精度5%, ④伸長量差值控制在10mm以內),提高了設備的安全性和可靠性; ⑤設備重量輕,安全起吊能力大; ⑥跨纜吊機采用一套自備的安裝系統提升安裝至主纜。該方法既可用于吊機安裝,也可用于吊機的拆除,并可在跨中或在塔根部進行拆除 。
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    • 王武勤:2.在緊纜機方面的改進
      ⑴采用模塊化設計這樣便于制造運輸和安裝。
      ⑵自動控制液壓千斤頂的行程保證了我們主纜的成型質量。
      ⑶緊固蹄的結構形狀既有利于主纜成形,又不會損傷主纜表面鋼絲。
      ⑷液壓系統采用高、低壓組合泵,可單獨或并聯使用,高、低壓泵的工作壓力可自動轉換,加大了千斤頂頂伸速度調節范圍,更加切合和滿足緊纜施工的實際作業要求,提高了緊纜效率。
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    • 王武勤:3.研制和采用了先進的s形的鋼絲纏絲機
      在國內已建成的懸索橋中,主纜纏絲所用材料均為圓形高強鍍鋅鋼絲。為了增加主纜纏絲的密封性,提高主纜的使用壽命,潤揚長江公路大橋南汊懸索在國內第一次使用“S”型鋼絲纏繞機。其主要技術特點為: 纏絲密封效果好,提高了主纜的使用壽命,設備技術要求和科技含量高; 纏絲張力可調,最大張力達300kg,滿足了“先纏絲后鋪裝”新工藝要求,可大幅度縮短施工工期和主纜在空氣中裸露銹蝕時間;具有纏繞、行走聯動及單動,纏繞張力、轉速顯示等控制功能;它的張力可調(最大可以達到300kg);具有纏繞、行走聯動及單動,纏繞張力、轉速顯示等控制功能,使用起來更加方便。在泰州長江大橋施工中,第一次成功應用國產S型鋼絲纏絲機。
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    • 王武勤:4.中央扣梁段的安裝工序及措施的改進
      為解決中央扣和中央扣索夾連接螺栓因精度要求高帶來的安裝困難,同時為了避免較長的中央扣索夾在主梁吊裝過程中不能適應主纜線形的變化而引起索夾兩端局部應力,在跨中梁段吊裝前,先將中央扣索夾下半部預先用高強螺栓連接好,隨鋼箱梁一同吊裝,吊裝就位后用增設的臨時吊桿固定在臨時索夾上,再進行中央扣索夾上半部的安裝及螺栓的緊固。
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    • 王武勤:5.在錨碇深基礎設計施工方案方面的嘗試和探索
      (1)冷凍排樁法支護方案
      其基本原理為:以含水地層經人工冷凍后形成封水結構,以排樁和坑內鋼筋混凝土水平排架作為內支撐組成承力結構,分別解決封水和抵抗水、土壓力的問題。在江蘇潤揚長江大橋南汊懸索橋南錨碇的基礎開挖中,就采用了冷凍排樁法取得成功。原理是把錨碇基礎周邊冰凍形成一個封鎖結構,通過樁抵抗土壓力和周邊的水壓力,分別解決封水和低抗土壓力的問題。
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    • 王武勤:(2) 圓形地下連續墻支護方案
      懸索橋錨碇基礎以前多采用矩形連續墻。對于圓形連續墻,雖然受力和經濟性較好,由于成槽幅與幅之間因存在泥漿皮和成槽誤差,對其拱形效應的準確考慮較難,以及周圍水、土的壓力不均對其受力計算的影響也較大等因素,所以,國內基本上沒有應用。在湖北陽邏大橋的南錨碇基礎施工中,采用了直徑為73m的圓形地下連續墻的支護方案,隨開挖分節段灌注內襯混凝土,并在墻底設置灌漿帷幕,槽段接縫間進行封水處理,坑內設置井點降水,在墻外10m處用自凝灰漿布置與連續墻同心的擋水帷幕等措施,成功地解決了錨碇施工難題,并為我國大跨度懸索橋錨碇基礎施工積累了經驗。
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    • 王武勤:6.山區鋼桁加勁梁懸索橋抗風設計技術
      通過考慮氣動翼板影響的全橋多模態耦合顫振能量分析法,提出了鋼桁梁橋面板中央開槽和氣動翼板組合的新型抗風控制措施可以有效地改善橋梁系統的顫振穩定性能和渦振性能,能夠極大的節約為設置氣動翼板和風振控制引起的工程造價。
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    • 王武勤: 7.首次采用巖錨吊索結構,并用碳纖維作為預應力筋材。主跨1176米的矮寨大橋就采用了這樣的技術。
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    • 王武勤:8.超大型沉井施工技術
      泰州長江大橋主塔基礎達58.2×44.1×88.0m,采用分節浮運下沉法進行施工。
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    • 王武勤:第二:我國斜拉橋建設的成就
      目前世界上十座大跨度的斜拉橋中國占了六座,一個是蘇通長江大橋,過去幾年是世界第一,目前已被俄羅斯島大橋1104米跨徑取代。第二個是昂船洲大橋,第三個是鄂東長江大橋,然后是荊岳大橋及上海的長江大橋和閔浦大橋。
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    • 王武勤:(一)我國建成的幾座典型大跨度斜拉橋
      第一個是主跨1088m、塔高達到300.4m的蘇通長江大橋。第二是主跨1018m的香港昂船洲大橋。第三個是926m的鄂東長江大橋,這座橋值得一提的就是我們中交公規院用全壽命設計的方法進行了嘗試,目前已經在其他橋上已經開始推廣。第四個是上海隧橋工程主通航孔橋也是很有特點,他是分離式雙主梁非單項梁的。第五是主跨648m的南京長江三橋,人字型結構。主跨628m的南京長江二橋當時是在國內具有示范作用的。第七個是主跨504m的武漢天興洲公鐵兩用長江大橋。這個目前是世界上跨度最大的公鐵兩用斜拉橋,是三桁三索面鋼桁梁斜拉橋。這個雖然難度不是很大,但是關鍵的技術難點是鐵路的脫軌系數問題。
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    • 王武勤:(二)我國大跨度斜拉橋建造技術的新進展。
      1.基本建立了大跨度斜拉橋施工幾何控制法的方法體系
      一是數字化幾何控制體系總成:通過研究幾何控制體系的總體構建和各模塊功能,使之成為適用的大跨斜拉橋幾何控制體系。二是鋼箱梁與斜拉索制造幾何控制體系:用數字化模式實現對制造的控制,以及修正制造誤差、并在安裝階段予以合理考慮。三是鋼箱梁與斜拉索安裝幾何控制體系,基本掌握鋼箱梁與斜拉索安裝的數字化表示方法。 四是橋梁線形與內力控制方法,根據對橋梁線形與內力影響的重要性對控制要素分層管理;根據現場施工控制過程中橋梁線形與內力狀態,正確評價當前狀態,以實現施工控制中結構線形及內力的最優化。目前我國能夠正確評價當前狀態,以實現施工控制中結構線形及內力的最優化。
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    • 王武勤:2.基本掌握了大跨度斜拉橋施工全過程非線性數值仿真方法。
      可對施工過程各階段最優狀態進行求解,包括各階段的理想幾何位置、索長、索力、內力、位移等狀態的確定。可分析施工過程對幾何非線性的影響,可對施工全過程結構穩定性進行分析和控制,包括對實際施工狀態的評價和結構穩定對應的幾何控制指標的確定。
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    • 王武勤:3.研發了有自主知識產權的千米級斜拉橋鋼箱梁制作、架設關鍵設備、專利與系列工法
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    • 王武勤:一是標準梁段懸臂拼裝技術的專利與系列工法。包括最大雙、單懸臂狀態下結構體系,以及標準鋼箱梁懸臂拼裝幾何控制實施技術。
      二是掌握了鋼箱梁匹配技術
      三是成功研發了多功能橋面吊機系統,能有效解決寬重鋼箱梁節段匹配變形差較大難題,自動化程度非常高,中央集中控制。
      四是掌握了大塊梁段安裝技術和工藝。還有就是頂推輔助合攏技術,通過千斤頂施力精確調整合龍口間距,準確地進行合龍。
      五是高塔測量技術和施工控制技術。
      六是結構抗風技術及構造設計技術
      包括:主梁斷面高雷諾數下三分力及渦激共振風洞試驗進行抗風性能和措施研究;對斜拉索減振措施進行一系列研究;鋼桁梁采用焊接整體節點技術;三片鋼桁梁節段拼裝技術。在武漢天興洲公鐵兩用橋時采用了這種技術:桁段工廠制造時采用“短線法”匹配拼裝,拼裝焊接成型后解體。再設置合理的臨時桿件,采用橫向三個吊點,且三個吊點可單獨微調控制的大噸位架梁吊機。
      七是超大型群樁基礎施工成套技術
      我們在蘇州長江大橋的主塔基礎達到了113.95×48.1m,厚5.0~13.3m,主要是塔的高度比較大,整個基礎混凝土的總量約 145000m3。基礎非常龐大,一是斜樁,二是整體的液壓調整、下放。
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    • 王武勤:第三:我國大跨度拱橋的建設成就
      拱橋是我們傳統的橋型,我們有相當的優勢,世界已建成的前十位的拱橋之中,我們占有七座。
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    • 王武勤:(一)我國建成的幾座典型的拱橋
      第一是重慶的朝天門長江大橋,主跨552米鋼桁拱,目前是世界之最,是中交二航局施工。二是上海盧浦大橋,鋼箱拱550米,三是剛剛建成尚未通車的合江長江一橋,也叫波司登大橋,是530米的鋼管混凝土橋。巫峽長江大橋492米,曾經是鋼管混凝土拱橋之最,是世界之最也是中國之最。明州大橋450米鋼箱拱,這是我們中交二航局施工的。還有廣州新光橋,萬縣的長江大橋。因為420米的跨度目前也不是非常突出,但是它是列入纜索吊具施工的分層鋼筋混凝土拱,施工也非常的有特點。以及主跨146m的山西丹河石拱橋,列入世界吉尼斯紀錄,這是中交一公院設計的。
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    • 王武勤:(二)我國大跨度拱橋建造技術的新進展1.大跨鋼箱拱橋纜索吊裝施工裝備及控制技術一是大型“吊扣合一”纜索吊裝系統 。這個是大家都比較熟悉的結構,近幾年發展的非常迅速,我國許多地方的改進既方便又簡潔,支撐的塔架和扣索塔架二合一施工控制的非常到位。索鞍的精度非常好,寬度也非常好。新型反置主索系統,通過主索滑輪的反置,有效地消除一些不平衡的力,把不平衡力控制在一個相對比較小的范圍,降低費用;吊裝系統進行了一系列的改進,主要是鋼材和鑄造技術的改進,可以使它的結構非常的緊湊;跑車構造,比傳統的跑車更緊湊,單個構造界面小;吊具系統,液壓可調比較先進,采用滑輪式可調吊索具,受力均勻,性價比更高;扣錨索安裝可以用大噸位千斤頂進行總體張拉,目前有很大的進步,主要是控制它的精確度。中跨拱肋合龍-臨時固定的技術方法,代表作是重慶的菜園壩大橋。菜園壩大橋鋼箱拱肋纜索吊裝施工,纜索吊承載力420t。還有巫峽長江大橋鋼管混凝土拱肋纜索吊裝施工,索吊承載力170t,是兩套設備抬吊。明州大橋纜索吊承載力達到400t,是二航局施工的。
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    • 王武勤:2.拱上吊機安裝拱肋技術這種技術主要針對單個構件重量不是很大的情況。比如552米的重慶朝天門長江大橋是鋼桁拱,不需要過大的吊力,所以采用拱上吊機來安裝。拱上吊機總體的布置:上部桅桿吊機由33m吊臂、立柱、斜撐、上底盤、起升機構、回轉機構、變幅機構、上底盤調平機構、司機室組成。 下部走行機構由下底盤、走行臺車、吊機前移牽引機構、錨固系統組成。吊機前移牽引是利用集中控制的液壓千斤頂給力的方法實現吊機同步前移。拱上吊機的載荷試驗分別是125%的額定載荷靜載試驗和110%的額定載荷動載試驗,以策安全。拱上吊機吊裝實例,一是重慶朝天門鋼桁拱肋安裝,二是上海盧浦大橋鋼箱拱肋安裝,這是鋼箱拱的。鋼箱拱有比較大的作業面,可以供安裝設備,由于上下游箱拱連在一起形成一個節段,所以吊裝桁架比較大。另外2×336m的南京大勝關高速鐵路鋼桁拱橋(雙向六線)也是采用拱上吊機安裝的。
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    • 王武勤:3.拱橋轉體施工技術
      這個技術我們以廣東丫髻沙大橋為例。平轉施工設施,中心設轉軸,有轉盤,轉盤周圍有一定的轉體支撐,千斤頂可以實現它的轉動,兩個串起來或者是直接做起來盡量可以實現連續牽引,這樣可以減少沖擊力,在一些小的牽拉橋上做過類似的設施。秦皇島大理營橋也曾做過類似設施,很方便。轉體施工流程,首先是拱肋勁性骨架拼裝支架,安裝豎轉扣索及其張拉設備。張拉扣索進行豎轉轉動,再平轉施工,實現平行的轉動,恢復邊拱支架,然后放松并拆除扣索就完成了整個過程。
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    • 王武勤:4.首次研制了世界最大噸位(145 000kN)公軌兩用鋼桁拱橋球型抗震支座,此支座已在朝天門大橋鋼桁拱成功應用。這個支座是我們自主設計、制造、安裝的。
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    • 王武勤:5.形成了特大跨鋼桁拱橋施工過程預控聯動自調整成套施工技術,它是一個復雜的體系。
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    • 王武勤:第四:我國橋梁建設其他方面的主要進步。
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    • 王武勤:1、在東海大橋橋梁基礎施工中,自主研發海上GPS打樁定位系統,實現海上橋梁精確定位。
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    • 王武勤:2、利用虛擬現實與仿真技術,可以在設計階段模擬諸如氣流、地震、洪水等對橋梁結構的作用和影響,也可呈現橋梁運營階段的逼真景象,作為橋梁方案決策和設計的輔助手段。
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    • 王武勤:3、橋梁施工單元大型化、標準化、裝配化。
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    • 王武勤:(1)12 000t全回轉自航浮吊,9 000t固定雙臂架式浮吊,20 000t級半潛駁等大型設備的出現可以滿足橋梁結構長節段或大構件的吊裝,減少現場作業,保證安全和質量。
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    • 王武勤:(2)形成了比較成體系的各類施工方案、工法和規程,通過標準化施工,提高效率和保證質量。
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    • 王武勤:(3)海上混凝土墩身、大型鋼桁梁、鋼箱梁等結構部位的裝配式施工。
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    • 王武勤:第五:我國橋梁建設的不足
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    • 王武勤:(一)方案優化及設計創新不夠 1、由于一些工程出于其他原因或考慮,倉促立項,急于開工,導致方案階段缺乏必要的反復比較優化,出現一些不盡合理的方案、橋型。除了經濟技術方面的不合理外,往往也與環境和當地人文不甚協調,造成視覺上的遺憾。
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    • 王武勤:2、由于工期的原因,一些項目的設計單位往往在接到設計任務時,交圖日期就已非常緊迫,加之效益驅動,設計任務多,經驗豐富和素質較強的設計人少員有限,使設計者沒有足夠的時間進行設計創新的思考和結構優化,最便捷的做法就是模擬、類比采用現有建橋條件相似的方案和結構,加以驗算,略加改動就付之施工,缺少創意。
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    • 王武勤:(二)工程質量和結構耐久性有待進一步提高
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    • 王武勤:1、早期由于理論不完善所致的工程質量問題
      由于早期對預應力混凝土的收縮徐變理論的認識不足,特別是對徐變的工后發生余量的估計不足,造成個別大跨度橋梁開裂、嚴重下撓,甚至影響行車安全;設計規范對豎向預應力的取值過大,而豎向預應力鋼筋由于較短,對松弛回縮敏感,使永存預應力遠遠達不到設計值,導致箱梁腹板主拉應力超限,引起開裂。
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    • 王武勤:2、由于建設規模過大和承包價過低導致的一些工程質量問題
      前一段時期,我國橋梁建設經歷了令國際同行“難以置信”的發展速度,雖然取得了巨大的進步和成就,但同時由于各方面原因,也留下了一些質量隱患,有些已經開始顯現,個別橋梁已經由于質量問題提前進入修補加固期,有些雖然沒有完全顯現,但對今后的結構耐久性會造成影響。還有個別工程在修建期間就發生不應有的塌橋事故。造成這些現象的原因除了工期不合理外,尚有管理不嚴、標價過低、層層轉包,甚至材料以次充好等等,值得我們深思和改進。
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    • 王武勤:(三)全壽命期成本的理念尚未得應有的落實
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    • 王武勤:從一個民族子孫后代的長遠利益考量,一座大橋的建設應該從方案、橋型、結構構造設計、施工、維修養護、以至拆除等全過程,即全壽命期核算或估算其總成本,而不是簡單地從建設期衡量費用,同時要兼顧美學,多給后人留下優質遺產和美好的視覺享受,少給或不給后人留下問題和遺憾。好在橋梁界已經在這方面邁開了可喜的一步, 如鄂東長江大橋就綜合統籌考慮橋梁壽命周期的規劃、設計、施工、使用、拆除5個主要階段,通過成本分析,尋求安全性、耐久性、美觀性、有利于生態環境4個方面的經濟效益平衡,取得一定的經驗,應當予以稱好和推廣。
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    • 王武勤:六、橋梁工程的未來發展方向
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    • 王武勤:(一)知識經濟時代橋梁工程的特征 1、高度發展的計算機技術將越來越多地運用于橋梁規劃、設計和施工,通過虛擬現實與仿真分析,人們可以越來越準確地模擬橋梁建造過程中的各種工況、建成后結構外形和功能,運營中在臺風、地震及其他外來作用下的表現,對環境、生態的影響以及視覺效果等,便于方案的綜合比較。
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    • 王武勤:2、預制、現場拼裝技術將得到更多應用 由于智能化的預制加工技術、大型運輸、起吊和安裝設備、GPS和遙控技術的快速發展,社會發展對于節約資源和保護環境的要求,將會使橋梁建造朝著盡可能預制拼裝的方向發展,預計重達5000t左右或者質量更大的的橋體將可實現一次吊裝。
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    • 王武勤:3、高性能材料的應用 (1)高強、高性能鋼材的應用 日本已在主跨1991m的明石海峽大橋上使用了800Mpa級鋼材,歐洲的鋼材已經達到960 Mpa級,美國的橋梁用耐候鋼已達690 Mpa級,我國在南京大勝關長江大橋所用鋼達420 Mpa級(Q420qE)。除了高的屈服強度外,作為橋梁用鋼可焊性要好,主要是通過控制鋼材的化學成分和適當的熱處理方法實現。同時配套適宜的焊接工藝來保證成橋的結構性能。高性能鋼材的除了適合工程要求的強度和可焊性外,也應具有良好的延展性和脆裂韌性為了提高橋梁在大氣環境下的耐久性,在鋼材中加入一定量的銅、鉻、鎳,使之穩定鋼材表面的氧化層,避免鋼材內部腐蝕;對海洋環境下的鋼材,則同時采用專用防腐涂料。 高強和高性能鋼減小自重和降低造價,并通過減小結構高度增大凈空,可降低壽命周期內低溫脆斷和疲勞破壞的可能性,將會對大跨度橋梁的發展起到促進作用。
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    • 王武勤:(2)纖維增強符合材料的研究和應用
      纖維增強復合材料(fiber reinforced polymer,簡稱FRP )的比強度(拉伸強度/比重)約為鋼材的20~50倍,其中碳纖維(carbon fiber)的比模量(拉伸模量/ 比重)約為鋼材的5 ~10倍,似為目前最佳的工程材料,但碳纖維的延伸率很小(0.3 %~ 1 . 5%),根據工程性能要求,和其他纖維混合應用,可望取得更佳的綜合性能。
      目前碳纖維以已在橋梁維修加固方面得到成功應用,并在小跨度橋梁和港工結構上試用。未來在大跨度橋梁主要結構可能會有良好的應用前景,既高強又輕質,既經濟又耐久。
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    • 王武勤:4、智能化監測設備和技術的廣泛應用
      隨著傳感器、高性能檢測儀及智能機器人的技術創新和升級,將使橋梁的施工、運營管理、維修養護等實現自動化、智能化、即時化,并使工程的集中監控和遠程管理成為可能。目前的主要問題是測試儀器和傳感器等監測器件的耐久性尚未完全過關,不能保證結構壽命期的全過程特別是后期的監測需要,我們應當加強攻關突破相關技術,并逐步實現國產化。
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    • 中國橋梁網主持人:這也是我們網友很關心的問題。
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    • 王武勤:(二)未來大跨度橋梁的跨度發展
      意大利擬建的墨西納海峽大橋,它將連接卡拉布里亞和西西里。該橋主橋跨度將達到3300m。
      目前其他許多國家正在規劃超長跨橋,如西班牙摩洛哥的Gibraltar海峽橋主跨長5000m。日本津輕海峽,橋主跨長約4000m。
      我國瓊州灣海峽橋等大跨度橋的修建在未來不久也有可能成為現實。 在世界范圍內目前有規劃或者研究探討的需要一些大跨度橋梁的地區,未來大跨度橋梁還會獲得一個更大的發展,我們要積極地儲備技術材料,從各個方面做好準備來迎接這些挑戰。
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    • 中國橋梁網主持人:非常感謝王總的精彩演講!下面我們就進入網友問答時間,請王總與網友進行溝通。
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    • 中國橋梁網主持人:網友maoxin問到:我國大跨度橋梁建設似乎一直處于“趕”的階段,或者說處于學習階段,那么經過這幾十年的消化與沉積,結合我國面臨的機遇,是否可以預測今后一定時期內我國大跨橋梁發展出現的格局?
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    • 王武勤:最近一些年來,借助國家經濟大發展的大好形勢,乘交通作為基礎設施突飛猛進的東風,中國橋梁事業有了令世人矚目的進步和發展,建成了不少世界級的大跨橋和長橋,培養了一批批杰出的橋梁設計、施工、科研、制造技術人才,也帶動了相關產業的發展,在世界橋梁界有了一定的地位和影響。在這段時期,最初主要是學習和跟進;其次是集成創新和引進消化再創新,后來就有了一定的原創性成果,也有了一定的話語權。目前從國家層面而言,把調結構,促發展作為一個基本國策,橋梁事業的發展一定要圍繞這個主題做文章,要把可持續發展作為長期堅持的原則,把這個理念和方法貫穿于安全、適用、耐久、環保、節能、可回收利用等各個方面。
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    • 王武勤:在設計方面,要把全壽命期成本的理念真正全面落實,要本著對歷史、對子孫后代負責的精神考慮問題,設計總體方案和結構構造,同時對常規橋梁要注重為施工標準化創造條件;在施工方面,在進一步確保質量和耐久性的基礎上,要提倡綠色施工,在節能環保上下功夫;在工廠制造方面,要進一步提高精確度,對混凝土與橋梁要慎用外加劑,避免對混凝土后期性能產生不良影響,對鋼結構要選擇合適的工裝、焊接及矯形方法,盡可能地減少殘余應力;在運營養護維修方面,要重視預防為主,及早發現問題并輔以必要的預案,以確保運營安全并節省維護費用。
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    • 王武勤:而在市場方面,隨著大規模建設時期的過去,常規橋梁份額會有所減少,而跨越大江大河、跨越海峽和深溝峽谷的條件困難地域的大跨度橋梁或許越來越多。同時帶來的是技術和大型裝備實力雄厚、理念先進、創新能力強的設計施工企業和科研單位會越來越有用武之地,而靠拼勞力、技術實力不強、不注重創新的企業則競爭力下降。另一方面,隨著國家對建設資金的收緊,融資能力也是一個非常重要的方面,BT、BOT、BOO、BOOT等項目將越來越多見。
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    • 中國橋梁網主持人:謝謝王總的精彩解答!網友譚見問到:大跨度橋梁在設計計算理論,施工管理水平,后期運營養護方面需要面對那些特殊的問題,我們都做好了哪些準備,還存在哪些關鍵性的問題?
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    • 王武勤:設計方面,全壽命設計理論和方法應盡快推廣、落實;不同鋼橋構件疲勞破壞機理的實驗研究和理論需要完善;預應力混凝土的收縮徐變理論及有關參數的深入研究;鋼筋混凝土橋梁疲勞的實驗研究;結構局部受力及應力擴散對結構受力分析的影響等。
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    • 王武勤:施工管理方面,標準化施工、材料質量控制、現場過程管理和質量控制需進一步加強,質量終身責任制要通過制度和機制落實到人。后期運營養護方面著重要解決的問題是理順養護管理體制,制定科學合理的養護定額,加強過程監管,確保養護的及時性和質量;再次就是研發生產快速無損檢測設備,并保證足夠的精確度;實現施工作業標準化、精細化、規范化,設備成套化,隊伍專業化。
      此外,研究不同的組合結構有助于橋梁跨度的突破和發展。
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    • 中國橋梁網主持人:好,謝謝王總!網友 liuweihong問到:近期日本瀨戶大橋出現了鋼結構疲勞裂縫,國內目前已經建成的大跨度橋梁將來也面臨這些問題,這方面我們是否做好了專門的研究準備?
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    • 王武勤:鋼結構的疲勞問題是一個老話題,上世紀70年代,發達國家早期修建的一些鋼橋頻頻出現疲勞破損,由此推動了一系列的研究工作。目前歐、美、日本等國的規范已經對結構的細節構造給予規定、對疲勞強度給予了明確分級等,且給出了疲勞設計荷載譜或車輛模型。鐵路行業由于修建跨江跨河大跨度鋼橋的需要,也進行了一系列的實驗研究工作,許多成果也進入了規范標準;而公路鋼橋的疲勞研究相對滯后,且理論分析多,參考國外和鐵路規范多,實驗研究較少,所以需要在廣泛深入的調查取得數據的基礎上,輔以必不可少的實驗研究。在綜合實驗研究與計算分析的基礎上,完善、提高公路鋼橋的抗疲勞規范水平和實用性。
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    • 中國橋梁網主持人:網友王寧問到,國內的橋梁建設今后怎么走出國門?針對國外橋梁建設環境,國內橋梁界的切入點一般在什么方面,可能遇到哪些困難?
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    • 王武勤:國內橋梁建造隊伍走出國門早已開始,中交集團已在印尼修建了跨海峽大橋—馬都拉大橋;馬拉西亞檳城二橋,正在設計巴拿馬運河上的一座斜拉橋和塞爾維亞的橋梁等。但中國橋梁技術大規模的走出國門尚需借助規范標準的走出國門,否則只能按照國外標準設計施工,會受到很大的束縛和限制。好在中交集團在交通運輸部、國家進出口銀行的支持下,已經開始了中國交通建設標準的編譯工作,可促進此項工作的進一步開展。當然,進一步提升我國規范標準的水平,使推出去的標準獲得外國的認可和采納,將需付出長期和艱苦的努力。此外,和國際接軌,熟悉國際通行的FIDIC條款,了解掌握有關國家的國情民俗,充分評估各種風險也是走出去的重要準備條件。
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    • 中國橋梁網主持人:網友 hejijun問到,國人怎么實現橋梁抑或是大跨度橋梁建設的創新,需要從哪些方面著手,最大的癥結在哪里?
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    • 王武勤:橋梁創新首先要從體制機制和理念創新入手,我國工程建設體制仍以設計、施工分開,各管各的。而從發達國家幾十年的經驗看,設計咨詢公司只做施工招標的設計文件,其深度基本類似于我國的初步設計或技術設計,施工圖設計則由承包商根據企業的裝備、技術、經驗在招標文件的基礎上完成。這樣做的好處是設計咨詢公司可以把更多的精力和時間放在方案構思和技術創新方面,而承包商也有了比較寬松的設備及技術的選擇,同時承包商通過對施工圖的設計,對各構造部位的受力情況有清醒的認識和掌握,有利于在施工期間有針對性的采取措施保證工程質量。當然,從制度和文化層面上營造崇尚創新、激勵科技人員的自由探索的機制,則是我們這個民族創新和進步的根本。
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    • 中國橋梁網主持人:網友liuweihong問到:您在從事橋梁事業的年月里,讓您感受最深或者說是影響最大的經歷是否可以分享?
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    • 王武勤:我非常愿意和大家分享我的橋梁工程經歷。我大學畢業后被分配到陜西安康漢江斜腿剛構橋(簿壁箱形鋼梁和鋼斜腿)工地工作,該橋的主跨為176米,是當時世界的第一大跨斜腿剛構橋。這在當時是一座修建難度較大的橋梁。由于當時工地技術人員青黃不接,我進入工地后除了在主管工程師的指導下進行一些施工臨時設施的設計外,直接擔當了一些關鍵部位的現場技術值班,每天工作13-14個小時。不到一年下來,一是把書本所學的力學知識和現場的實體工程受力分析和計算有機地結合起來,可以獨立地進行有關的施工設計;二是通過現場技術值班,爬高上低,把有關施工臨時裝備、機具基本摸清楚了;三是通過跟班施工,把鋼結構的有關施工技術和工藝基本掌握,從而為自己的橋梁事業生涯奠定了一個良好的基礎,現在想起來仍然回味無窮。所以對于剛畢業的橋梁技術人員,我建議要在施工現場摸爬滾打一段時間,此后不管做設計、搞施工或從事科研工作都將受益無窮。
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    • 中國橋梁網主持人:謝謝王總!網友朱力問到:是否可以談談城市大跨度橋梁(含人行橋)建設的現狀及以后的趨勢?
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    • 王武勤:我國城市大跨度橋梁比較著名的有上海盧浦大橋、南浦大橋、徐浦大橋、揚浦大橋;重慶朝天門大橋、重慶石板坡大橋,北京市的立交橋等等,這些橋梁除了滿足橋梁所應有的基本屬性外,基本上都能因地制宜,與城市的文化和周邊環境、氛圍較好地協調統一,特別是一些大橋在夜間照明上進行了藝術設計,使不少的城市橋梁在夜間絢麗多彩,使人民群眾賞心悅目,極大地美化了人們的生活空間,方便了交通。都是應當予以肯定的。
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    • 王武勤:城市橋梁在現代城市之中已成為重要的景觀要素,對其進行規劃和設計時,應在保證安全和功能的基礎上本著對橋梁特性的理解,創造出符合城市特點的景觀效果,甚至成為標志性的建筑。而對城市舊橋的修復利用則應慎重,在拆舊建新時要考慮是否會造成重要的文化和歷史的缺失,否則應修舊如舊。
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    • 王武勤:而城市人行橋一般為中小跨度,除了滿足安全、適用外,也要求在美觀上下功夫,如纖柔輕巧、相對通透,與周邊建筑和環境協調等。同時,要避免過多的結構重復,給人以視覺疲勞。
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    • 王武勤:城市橋梁施工則應充分考慮施工對環境、交通、居民生活等方面的影響,盡量采用裝配式構件。采用現澆方案時,混凝土廠拌、運輸,并在允許作業時段快速高效作業。當然、施工期間對交通的臨時疏導也是重要的一環。
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    • 中國橋梁網主持人:網友蔣文英問到:是否可以談談新型建筑材料(張家界在建玻璃橋)在大跨度橋梁建設中的應用現狀,面臨的新問題等。
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    • 王武勤:對新型建筑材料如:碳纖維、芳綸纖維、高強鋼、輕質混凝土、玻璃鋼等材料在橋梁建設方面的應用,都有人研究。纖維增強復合材料(FRP)具有很高的比強度(拉伸強度/比重)約為鋼材的20~50倍,其中碳纖維(carbon fiber)的比模量(拉伸模量/ 比重)約為鋼材的5 ~10倍,似為目前最佳的工程材料,但碳纖維的延伸率很小(0.3 %~ 1 . 5%),根據工程性能要求,和其他纖維混合應用,可望取得更佳的綜合性能。此外,此種材料會引起結構的重力剛度降低,要通過設計綜合措施予以彌補。
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    • 王武勤:目前碳纖維已在橋梁維修加固方面得到成功應用,并在小跨度橋梁和港工結構上試用。未來在大跨度橋梁主要結構可能會有良好的應用前景,既高強又輕質,既經濟又耐久。
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    • 王武勤:高強和高性能鋼減小自重和降低造價,并通過減小結構高度增大凈空,可降低壽命周期內低溫脆斷和疲勞破壞的可能性,將會對大跨度橋梁的發展起到促進作用。
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    • 王武勤:但除了高的屈服強度外,作為橋梁用鋼可焊性要好,主要是通過控制鋼材的化學成分和適當的熱處理方法實現。同時配套適宜的焊接工藝來保證成橋的結構性能。高性能鋼材除了適合工程要求的強度和可焊性外,也應具有良好的延展性和脆裂韌性。
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    • 王武勤:為了提高橋梁在大氣環境下的耐久性,在鋼材中加入一定量的銅、鉻、鎳,使之穩定鋼材表面的氧化層,避免鋼材內部腐蝕;對海洋環境下的鋼構件,則同時采用專用重防腐涂料。
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    • 王武勤:輕質混凝土在大跨度混凝土橋的應用能顯著減輕自重,但要很好地解決輕質和強度的矛盾,還需做大量的實驗研究工作。
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    • 王武勤:據悉,張家界在建玻璃橋,是人行觀光橋,將根據承載力分時分段限量放行,并對游客配置相應的安全防護。玻璃橋斜拉索擬采用透明輕巧、高強度的航天復合材料。這是一種特例,有著特殊的用途和荷載限制。我國最早在北京和重慶已經建造過玻璃鋼橋。
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    • 王武勤:總之,橋梁建造材料的發展是無止境的,甚至有人設想,除了用物理方法造橋外,也可實驗研究用生物化學的方法建造橋梁,有待后人探索。
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    • 中國橋梁網主持人:網友 huanghaimin問到:王老師有空的話,是否可以多介紹一些墨西拿海峽橋,直布羅陀海峽大橋,白令海峽大橋等的相關研究成果及其相關資料,最后對我國跨海超大跨度橋梁建設的指導意義。
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    • 王武勤:墨西拿海峽橋(Strait of Messina Bridge),是連接意大利(Italy)本土亞平寧半島(Penisola appenninica)的雷吉奧卡拉布里亞(Reggio Calabria)和西西里島墨西拿市(Messina,Sicilia)的跨海大橋。
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    • 王武勤:墨西拿海峽大橋設計為懸索橋,跨徑3300m,通航凈空60×600m;三箱分離式主梁,寬61.8m,中間是鐵路,兩側是公路。
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    • 王武勤:大橋為公路鐵路兩用橋,主纜采用1860Mpa級鋼絲(44323根Φ5.4mm),采用三箱流線型截面,其中2箱供機動車通行,1箱供火車通行。公路橋部分為單向3車道(2條行車道+1條緊急通行道),鐵路橋部分鋪設雙軌,并在兩側分別設有人行道。結構中采用的流線型截面具有理想的氣動性能,鋼材為S355、S420和S460級。懸索橋采用門式橋塔,塔柱為16x12m矩形截面。其外形是經過風洞試驗優化的。每塔2根略有內傾的塔柱通過4根橫梁相連,橫梁高16.9m,寬4m。支承主鞍的最后一節塔頂構件的長邊是傾斜的,其上有保護主鞍的鞍罩。
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    • 王武勤:西西里島側錨碇和卡拉布里亞側錨碇都是大體積鋼筋混凝土結構。棱柱形的外形使得錨碇嵌入土體,與土體獲得最大的相互作用力,錨碇結構合力與主纜拉力近于垂直。2個錨碇由于地形和覆蓋層的不同而不同,西西里島側的土層是由松散的砂礫層(墨西拿砂礫層)構成,而卡拉布里亞區側是由較堅實的砂礫巖構成。西西里島側錨碇體積較卡拉布里亞區錨碇體積要大。
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    • 王武勤:全橋需要鋼材約35萬噸。目前設計已基本就緒,抗風、抗震等方面已進行了研究。據悉前不久,意大利政府決定,把墨西拿海峽大橋的可行性評估期再延長兩年。外界推測原因一是對修建該橋的價值有爭議,二是融資問題。
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    • 王武勤:白令海峽大橋(Bering Straits Bridge),目前還處于提案階段,一旦建成將成為一座宏偉的跨洲連接通道,將亞洲、非洲、歐洲、北美洲和南美洲統統連接起來。該橋需最少跨越80km的零下40度的寒冷海域,平均水深42米,最大水深52米。橋墩要能抵御北冰洋浮冰的強壓,設想中的大橋分為三層:頂層用于車輛交通,中層用于高速火車,底層用于石油和天然氣管道。下面的兩層采用封閉式,可全年通行。而頂層在一年中只對汽車和卡車開放4個月。
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    • 王武勤:直布羅陀海峽跨線工程也已提上議程。馬六甲海峽連線工程也設計了超過2000米主跨的懸索橋方案。
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    • 王武勤:跟蹤這些超大工程的研究進展,對我國瓊州灣海峽大橋,以及預想的連接臺灣和大陸的海峽橋梁工程都會有借鑒意義。
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    • 中國橋梁網主持人:謝謝王總!網友立鳴問到:目前大跨徑橋梁大多安裝了健康監測系統,以期對橋梁進行實時的結構損傷診斷和指導養護工作。但多數系統除了收集海量數據外,基本不能實現其預期目標,甚至有很多系統癱瘓。請問王老師,健康監測的發展是否過急?目前的研究有哪些不足需要改進?
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    • 王武勤:健康檢測系統目前的主要問題,一是大量安裝,施工期間部分損壞失去作用,二是傳感器的壽命得不到保證,到橋梁需要檢測的多病害期,許多傳感器已經不能工作,所以要達到圓滿工作,尚有很大差距,需要繼續研究發展、提高。此外,由于影響因素復雜,對取得的數據去偽存真的處理也需要繼續研究。
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    • 中國橋梁網主持人:網友zhouweidong問到:大跨徑預應力混凝土梁橋中,混凝土主梁容易開裂、下撓的技術難點如何有效解決?
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    • 王武勤:一是我們對混凝土收縮徐變認識上不夠客觀,徐變系數取值還需研究,多大跨預應力混凝土橋建議最好在現場做點小梁實驗;二是諸如張拉、灌漿等機具工藝也許提高,三是施工管理亟待加強。
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    • 中國橋梁網主持人:網友fefema問到:王教授您好,目前國內的橋梁設計標準五花八門,造成施工過程中許多資源無法重復利用,導致極大浪費,請問這是為什么?
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    • 王武勤:缺乏統一的管理,各行其是。
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    • 中國橋梁網主持人:網友qiaotu問到:王總給我們介紹一下港珠澳大橋的建設情況吧,謝謝!
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    • 王武勤:港珠澳大橋的技術和施工難點主要是沉管隧道,包括預制、拼裝和運輸、吊裝,180m一大節段,6萬多噸,要精確定位安裝比較困難,另外就是防水,幾道關口,做了許多實驗,包括老化試驗。
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    • 中國橋梁網主持人:網友fengrui456問到:王總您好,懸索橋為什么能成為大跨度橋梁的主要形式?
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    • 王武勤:懸索橋之所以能成為大跨度橋梁首選,主要是以高強鋼絲等高強度材料作為主要承拉結構,最能發揮材料強度和一般情況下造價相對經濟。
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    • 中國橋梁網主持人:網友qxx031821問到:王總您好,大跨徑公路預應力混凝土連續梁橋為什么大多采用不等跨和變截面的形式?
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    • 王武勤:這是結構力學的問題,主要是平衡各跨彎矩峰值。
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    • 中國橋梁網主持人:網友haotian問到:王總您好,山區大跨徑橋梁在設計和施工中都有哪些需要注意的難點?
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    • 王武勤:設計方面,山區,特別是深切峽谷地區風流復雜,一般要測風力場資料,對結構抗風要在結構上采取更有效地措施;施工方面,臨時便道修建困難,場地狹窄,在施工方案制定時要充分考慮。
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    • 中國橋梁網主持人:網友雨中橋畫問到:王總您好,請問大跨徑橋梁施工棧橋都需要注意些啥啊?
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    • 王武勤:首先要核準荷載,避免施工臨時運輸工具超載,二是切忌潦草從事,而應認真檢算,強度剛度穩定性一樣不能少;三是橋面局部承力必須夠;四是地基基礎要重視,五是對洪水、潮流沖擊力要有足夠估計;六是運行期間車輛通行注意人員安全。
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    • 中國橋梁網主持人:網友scree問到:王總您好,我們比較關心渤海海峽跨海通道,這個工程如果建設,會采用什么形式?
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    • 王武勤:目前王夢恕院士的團隊推薦的隧道方案,總長125km,15臺TBM+鉆爆法施工。
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    • 中國橋梁網主持人:網友問到:橋梁綜合了哪些學科?
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    • 王武勤:橋梁綜合了基礎學科(數學、物理、化學)、力學(理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、彈塑性力學、水力學、土力學)、橋梁美學(有的學校開設)、此外還有許多應用學科:計算機應用、虛擬現實與仿真、工程機械、工程制圖、建筑材料等等,是一個學科綜合性非常強的專業。橋梁規劃、設計、建造一般是由:規劃師、建筑師、結構師、建造師、工程師、預算造價師,以及天文、地理地質、環境、環保、景觀等專業人士共同完成,才能不留遺憾,比較完善圓滿。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友問到:橋梁工法有哪些?
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    • 王武勤:工法分為國家級(一級、二級)、省部級、企業級三大級。橋梁工法也不外乎這三級。國家級工法每2年評審一次,在建設部網站公布,建筑出版社出版工法集,此外,也有的省部級工法在評審結束后出工法集,如鐵道建設工法集等,但央企(集團)一般自行評審、印刷工法集,內部下發應用。企業級工法由各企業評審,在企業內部應用。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友問到:橋梁設計創新理論(含設計概念)及主要軟件有哪些?
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    • 王武勤:橋梁設計新概念、新理論主要有:全壽命周期成本設計概念及理論和方法,耐久性設計理念,生態設計理念,互動式設計體制。此外還有一些發展趨勢:如標準化、裝配化、大型機械化、自動化、集成化、高強材料應用、虛擬現實與仿真等。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友說:王總,請您簡要介紹一下多塔連跨懸索橋技術。
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    • 王武勤:相對于2塔懸索橋,多塔懸索橋的結構涉及到的主要難點和問題是如何合理地設計整體結構的縱向抗彎剛度,施工中遇到的一個問題就是一般難以避免在江(河)中建造柱墩基礎的難題;還有由于主纜長,包括先導索、貓道架設、主纜索股牽引等都增加了難度,對液壓無級調速卷揚機等的動力也提出了更高的要求。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友問到:能否請您簡要介紹一下無應力狀態理論及找形分析。
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    • 王武勤:無應力狀態控制法理論認為,對于一次成形和分階段施工成形而言,因為結構按兩種方法形成,合龍段單元的無應力曲率不同,導致了結構最終狀態內力和位移不一致。其主要原理為:(1)一定的外荷載、結構體系、支承邊界條件、單元的無應力長度和無應力曲率組成的結構,其對應的結構內力和位移是唯一的,與結構的形成過程無關。(2)結構單元的內力和位移隨著結構的加載、體系轉換和斜拉索的張拉而變化,單元的無應力長度只有人為地調整才會發生變化,當荷載和結構體系一定時,單元的無應力長度的變化必然唯一地對應一個單元軸力的變化。工程應用:(1) 據此可以分析桿件工廠制造長度偏差對橋梁結構內力和線形的影響; (2)根據無應力狀態量比內力穩定的特點,可實現調索與其它工序并行作業,在提高工效的同時更容易保證橋梁的施工質量;(3)可解決橋梁施工現場溫度與橋梁設計基準溫度不一致時,結構內力和線型的準確實現問題。
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    • 中國橋梁網主持人:網友問到:實體結構如何配筋?
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    • 王武勤:通過計算分析,按滿足結構的強度、剛度和穩定性的要求進行配筋,同時對一些應力復雜區域(如斜腿鋼構的隅節點等),根據經驗適當加強。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友問到:請王總簡要介紹一下實體墩和帶橫系梁的框架墩的耐撞擊性能。
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    • 王武勤:橋梁結構相對船等的耐撞擊,主要是三個方面:強度、剛度、穩定性,假如局部受撞后強度不足也可能引起結構破壞。而帶系梁框架墩的抗彎剛度顯然比沒有系梁的要大得多,故抗撞擊性要好。
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    • 中國橋梁網主持人:有網友問到:能否公開科技成果?三維動畫在橋梁施工中的應用
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    maoxin:王總您好,我國大跨度橋梁建設似乎一直處于“趕”的階段,或者說處于學習階段,那么經過這幾十年的消化與沉積,結合我國面臨的機遇,是否可以預測今后一定時期內我過大跨橋梁發展出現的格局?
    王武勤:最近一些年來,借助國家經濟大發展的大好形勢,乘交通作為基礎設施突飛猛進的東風,中國橋梁事業有了令世人矚目的進步和發展,建成了不少世界級的大跨橋和長橋,培養了一批批杰出的橋梁設計、施工、科研、制造技術人才,也帶動了相關產業的發展,在世界橋梁界有了一定的地位和影響。在這段時期,最初主要是學習和跟進;其次是集成創新和引進消化再創新,后來就有了一定的原創性成果,也有了一定的話語權。目前從國家層面而言,把調結構,促發展作為一個基本國策,橋梁事業的發展一定要圍繞這個主題做文章,要把可持續發展作為長期堅持的原則,把這個理念和方法貫穿于安全、適用、耐久、環保、節能、可回收利用等各個方面。在設計方面,要把全壽命期成本的理念真正全面落實,要本著對歷史、對子孫后代負責的精神考慮問題,設計總體方案和結構構造,同時對常規橋梁要注重為施工標準化創造條件;在施工方面,在進一步確保質量和耐久性的基礎上,要提倡綠色施工,在節能環保上下功夫;在工廠制造方面,要進一步提高精確度,對混凝土與橋梁要慎用外加劑,避免對混凝土后期性能產生不良影響,對鋼結構要選擇合適的工裝、焊接及矯形方法,盡可能地減少殘余應力;在運營養護維修方面,要重視預防為主,及早發現問題并輔以必要的預案,以確保運營安全并節省維護費用。而在市場方面,隨著大規模建設時期的過去,常規橋梁份額會有所減少,而跨越大江大河、跨越海峽和深溝峽谷的條件困難地域的大跨度橋梁或許越來越多。同時帶來的是技術和大型裝備實力雄厚、理念先進、創新能力強的設計施工企業和科研單位會越來越有用武之地,而靠拼勞力、技術實力不強、不注重創新的企業則競爭力下降。另一方面,隨著國家對建設資金的收緊,融資能力也是一個非常重要的方面,BT、BOT、BOO、BOOT等項目將越來越多見。
     
    liuweihong:王老師,您在從事橋梁事業的年月里,讓您感受最深或者說是影響最大的經歷是否可以分享?
    王武勤:我非常愿意和大家分享我的橋梁工程經歷。我大學畢業后被分配到陜西安康漢江斜腿剛構橋(簿壁箱形鋼梁和鋼斜腿)工地工作,該橋的主跨為176米,是當時世界的第一大跨斜腿鋼構橋,這在當時是一座修建難度較大的橋梁。由于當時工地技術人員青黃不接,我進入工地后除了在主管工程師的指導下進行一些施工臨時設施的設計外,直接擔當了一些關鍵部位的現場技術值班,每天工作13-14個小時。不到一年下來,一是把書本所學的力學知識和現場的實體工程受力分析和計算有機地結合起來,可以獨立地進行有關的施工設計;二是通過現場技術值班,爬高上低,把有關施工臨時裝備、機具基本摸清楚了;三是通過跟班施工,把鋼結構的有關施工技術和工藝基本掌握,從而為自己的橋梁事業生涯奠定了一個良好的基礎,現在想起來仍然回味無窮。所以對于剛畢業的橋梁技術人員,我建議要在施工現場摸爬滾打一段時間,此后不管做設計、搞施工或從事科研工作都將受益無窮。
     
    朱力:王總,是否可以談談城市大跨度橋梁(含人行橋)建設的現狀及以后的趨勢?
    王武勤:我國城市大跨度橋梁比較著名的有上海盧浦大橋、南浦大橋、徐浦大橋、揚浦大橋;重慶朝天門大橋、重慶石板坡大橋,北京市的立交橋等等,這些橋梁除了滿足橋梁所應有的基本屬性外,基本上都能因地制宜,與城市的文化和周邊環境、氛圍較好地協調統一,特別是一些大橋在夜間照明上進行了藝術設計,使不少的城市橋梁在夜間絢麗多彩,使人民群眾賞心悅目,極大地美化了人們的生活空間,方便了交通。都是應當予以肯定的。城市橋梁在現代城市之中已成為重要的景觀要素,對其進行規劃和設計時,應在保證安全和功能的基礎上本著對橋梁特性的理解,創造出符合城市特點的景觀效果,甚至成為標志性的建筑。而對城市舊橋的修復利用則應慎重,在拆舊建新時要考慮是否會造成重要的文化和歷史的缺失,否則應修舊如舊。而城市人行橋一般為中小跨度,除了滿足安全、適用外,也要求在美觀上下功夫,如纖柔輕巧、相對通透,與周邊建筑和環境協調等。同時,要避免過多的結構重復,給人以視覺疲勞。城市橋梁施工則應充分考慮施工對環境、交通、居民生活等方面的影響,盡量采用裝配式構件。采用現澆方案時,混凝土廠拌、運輸,并在允許作業時段快速高效作業。當然、施工期間對交通的臨時疏導也是重要的一環。
     
    譚見:請問大跨度橋梁在設計計算理論,施工管理水平,后期運營養護方面需要面對那些特殊的問題,我們都做好了哪些準備,還存在哪些關鍵性的問題?
    王武勤:設計方面,全壽命設計理論和方法應盡快推廣、落實;不同鋼橋構件疲勞破壞機理的實驗研究和理論需要完善;預應力混凝土的收縮徐變理論及有關參數的深入研究;鋼筋混凝土橋梁疲勞的實驗研究;結構局部受力及應力擴散對結構受力分析的影響等。 施工管理方面,標準化施工、材料質量控制、現場過程管理和質量控制需進一步加強,質量終身責任制要通過制度和機制落實到人。后期運營養護方面著重要解決的問題是理順養護管理體制,制定科學合理的養護定額,加強過程監管,確保養護的及時性和質量;再次就是研發生產快速無損檢測設備,并保證足夠的精確度;實現施工作業標準化、精細化、規范化,設備成套化,隊伍專業化。此外,研究不同的組合結構有助于橋梁跨度的突破和發展。
     
    蔣文英:王老師,能說說新型建筑材料(張家界在建玻璃橋)在大跨度橋梁建設中的應用現狀,面臨的新問題嗎?
    王武勤:對新型建筑材料如:碳纖維、芳綸纖維、高強鋼、輕質混凝土、玻璃鋼等材料在橋梁建設方面的應用,都有人研究。纖維增強復合材料(FRP)具有很高的比強度(拉伸強度/比重)約為鋼材的20~50倍,其中碳纖維(carbon fiber)的比模量(拉伸模量/ 比重)約為鋼材的5 ~10倍,似為目前最佳的工程材料,但碳纖維的延伸率很小(0.3 %~ 1 . 5%),根據工程性能要求,和其他纖維混合應用,可望取得更佳的綜合性能。此外,此種材料會引起結構的重力剛度降低,要通過設計綜合措施予以彌補。目前碳纖維已在橋梁維修加固方面得到成功應用,并在小跨度橋梁和鋼拱結構上試用。未來在大跨度橋梁主要結構可能會有良好的應用前景,既高強又輕質,既經濟又耐久。高強和高性能鋼減小自重和降低造價,并通過減小結構高度增大凈空,可降低壽命周期內低溫脆斷和疲勞破壞的可能性,將會對大跨度橋梁的發展起到促進作用.但除了高的屈服強度外,作為橋梁用鋼可焊性要好,主要是通過控制鋼材的化學成分和適當的熱處理方法實現。同時配套適宜的焊接工藝來保證成橋的結構性能。高性能鋼材除了適合工程要求的強度和可焊性外,也應具有良好的延展性和脆裂韌性。為了提高橋梁在大氣環境下的耐久性,在鋼材中加入一定量的銅、鉻、鎳,使之穩定鋼材表面的氧化層,避免鋼材內部腐蝕;對海洋環境下的鋼構件,則同時采用專用重防腐涂料。輕質混凝土在大跨度混凝土橋的應用能顯著減輕自重,但要很好地解決輕質和強度的矛盾,還需做大量的實驗研究工作。總之,橋梁建造材料的發展是無止境的,甚至有人設想,除了用物理方法造橋外,也可實驗研究用生物化學的方法建造橋梁,有待后人探索。
     
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