向中富教授-桥梁加固设计(武汉)知识讲解.ppt

桥梁文化概论桥梁文化概论Chongqing JiaoTong UniversityChongqing JiaoTong UniversityChongqing JiaoTong University桥梁加固设计桥梁加固设计向中富向中富1 桥梁存在的主要问题桥梁存在的主要问题2桥梁与普通结构物的不同点桥梁与普通结构物的不同点涉及面广涉及面广跨径（规模）大跨径（规模）大空间性极强空间性极强设计与施工密切相关设计与施工密切相关施工难度与风险极大施工难度与风险极大 3影响桥梁发展的因素影响桥梁发展的因素桥梁事业发展与进步的前提：桥梁事业发展与进步的前提：桥梁设计理论发展桥梁设计理论发展 桥用材料性能提高桥用材料性能提高桥梁施工技术进步桥梁施工技术进步桥梁管养水平提升桥梁管养水平提升4桥梁事故桥梁事故桥梁功能：桥梁功能：跨越承载的跨越承载的工程结构工程结构 开放公共的开放公共的大众建筑大众建筑 形式多样的形式多样的人文景观人文景观 沟通交流的沟通交流的社交渠道社交渠道 桥梁事故后果：桥梁事故后果：对国家形象、经济发展、社会运转、百姓对国家形象、经济发展、社会运转、百姓 生活生活 等产生不利影响。等产生不利影响。5桥梁事故桥梁事故施工事故施工事故结构或施工设备垮塌、人员伤亡、质量事故结构或施工设备垮塌、人员伤亡、质量事故 。运营事故运营事故桥梁垮塌、人员伤亡、交通中断。桥梁垮塌、人员伤亡、交通中断。事故原因事故原因人为因素人为因素（历史局限、决策失误、管理混乱）（历史局限、决策失误、管理混乱）自然灾害自然灾害（地震、洪水、泥石流、滑坡、崩塌（地震、洪水、泥石流、滑坡、崩塌 落石、风灾、冰灾、火灾及其次生落石、风灾、冰灾、火灾及其次生 灾害）灾害）桥梁病害桥梁病害（开裂、下挠。）（开裂、下挠。）6中国已成为世界桥梁大国？中国已成为世界桥梁大国？YES19881988年，全国共有桥梁年，全国共有桥梁1212万余座万余座,20132013年，全国桥梁数超过年，全国桥梁数超过7070万座，万座，中国已成为桥梁大国！中国已成为桥梁大国！7中国已成为世界桥梁强国？中国已成为世界桥梁强国？中国已成为世界桥梁强国？中国已成为世界桥梁强国？NONO 中国还称不上世界桥梁强国的原因之一是：中国还称不上世界桥梁强国的原因之一是：质量控制还不够理想质量控制还不够理想 桥梁质量评价体现在桥梁质量评价体现在“安全、功能。安全、功能。”。其中：其中：安全性安全性保证桥梁服役期没有风险；保证桥梁服役期没有风险；功能性功能性保证桥梁正常服役。保证桥梁正常服役。8服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害缺少标志、标牌，管理失控：缺少标志、标牌，管理失控：超载、火灾。超载、火灾。桥面防排水失效：桥面防排水失效：影响正常安全行车、导致结构安全隐患。影响正常安全行车、导致结构安全隐患。铺装、栏杆破损、残缺：铺装、栏杆破损、残缺：影响行车、行人安全、车辆冲击增加结构受力负担。影响行车、行人安全、车辆冲击增加结构受力负担。9服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害支座安全精度差，伸缩装置、支座破损、失效：支座安全精度差，伸缩装置、支座破损、失效：改变桥梁结构受力模式，危及结构稳定及受力安全。桥梁结构开裂、破损：桥梁结构开裂、破损：结构强度降低，危及结构承载能力安全。桥梁强度、稳定和刚度不满足使用要求：桥梁强度、稳定和刚度不满足使用要求：危及结构使用安全。10服役桥梁存在的主要问题服役桥梁存在的主要问题混凝土桥梁加速下挠：混凝土桥梁加速下挠：桥梁破坏的前兆！必须及时评估判断！桥梁破坏的前兆！必须及时评估判断！19771977年建造的世界最大跨径混凝土梁桥（年建造的世界最大跨径混凝土梁桥（241241米），米），19931993年测得年测得 的跨中下挠的跨中下挠1.41.4米，米，19961996年年3 3月采用月采用8 8根体外索加固，根体外索加固，6 6个月后垮塌。个月后垮塌。桥梁基础冲刷：桥梁基础冲刷：危及桥梁安全！危及桥梁安全！11服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害桥梁火灾桥梁火灾 重庆某桥被严重烧伤 12服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害船只撞击垮塌船只撞击垮塌 广东某桥广东某桥 江苏某桥江苏某桥 13服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害超载导致垮塌超载导致垮塌 山西某桥在山西某桥在182182吨重负吨重负下终于未能挺住下终于未能挺住 14服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害桥梁洪灾桥梁洪灾 辽宁某桥被洪水冲垮辽宁某桥被洪水冲垮 15服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害地震灾害地震灾害 16服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害 桥梁钢结构结构缺陷、锈蚀、疲劳等导致垮塌：桥梁钢结构结构缺陷、锈蚀、疲劳等导致垮塌：17服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害服役桥梁问题、病害 桥梁混凝土涂装保护不够：桥梁混凝土涂装保护不够：主要针对腐蚀环境中的钢筋混凝土结构，以日本为例，混凝土涂主要针对腐蚀环境中的钢筋混凝土结构，以日本为例，混凝土涂装的发展经历了较长过程：装的发展经历了较长过程：6060年代年代 混凝土结构大量使用，曾认为不需维护混凝土结构大量使用，曾认为不需维护 7070年代年代 混凝土裂纹，钢筋锈蚀混凝土裂纹，钢筋锈蚀 8080年代年代 腐蚀严重，国土交通部制定混凝土修复标准腐蚀严重，国土交通部制定混凝土修复标准 9090年代年代 高速道路管理集团制定高速道路管理集团制定混凝土涂装及混凝土涂装及FRPFRP补修基准补修基准 2000 2000年年 路桥集团制定了路桥集团制定了混凝土块剥落防止对策手册混凝土块剥落防止对策手册 18桥梁问题、病害的主要原因桥梁问题、病害的主要原因桥梁问题、病害的主要原因桥梁问题、病害的主要原因 发展速度与基础研究、技术储备间存在矛盾发展速度与基础研究、技术储备间存在矛盾 规范不够完善规范不够完善 设计、施工对工程的责任意识不够设计、施工对工程的责任意识不够 监理作用发挥不够监理作用发挥不够 施工质量欠佳施工质量欠佳 管理养护不到位管理养护不到位 19混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害栏杆破损栏杆破损桥面铺装破损桥面铺装破损支座周围堵塞、卡死、锈蚀、支座周围堵塞、卡死、锈蚀、剪切破坏、偏压破坏剪切破坏、偏压破坏伸缩缝破损、堵塞抵死伸缩缝破损、堵塞抵死锥坡垮塌锥坡垮塌桥头跳车桥头跳车预制吊装空心板铰缝破损（单板受力）、空心板顶板破损预制吊装空心板铰缝破损（单板受力）、空心板顶板破损预制吊装预制吊装T T梁横隔板联接破损（降低结构整体受力性能）梁横隔板联接破损（降低结构整体受力性能）20混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害混凝土简支、简支连续梁桥主要病害原有设计荷载标准低，结构承载力不满足现行荷载要求原有设计荷载标准低，结构承载力不满足现行荷载要求结构开裂（简支梁跨中横向开裂、跨端腹板斜向开裂）、钢结构开裂（简支梁跨中横向开裂、跨端腹板斜向开裂）、钢筋锈蚀、预应力损失等导致筋锈蚀、预应力损失等导致承载力不足承载力不足梁体超限下挠，不满足正常使用要求梁体超限下挠，不满足正常使用要求超载导致结构受损甚至垮塌超载导致结构受损甚至垮塌支座原因、墩旁堆载、墩旁施工等引起桥墩偏位支座原因、墩旁堆载、墩旁施工等引起桥墩偏位桥台开裂、位移桥台开裂、位移冲刷引起墩台基础悬空冲刷引起墩台基础悬空船撞、车撞引起墩台、梁体受损船撞、车撞引起墩台、梁体受损21连续梁、连续刚构桥开裂连续梁、连续刚构桥开裂连续梁、连续刚构桥开裂连续梁、连续刚构桥开裂 近年来，由于在近年来，由于在设计方法、施工质量控制和运营养护设计方法、施工质量控制和运营养护中存在的中存在的诸多缺陷和不足，大跨径连续梁、连续刚构桥往往建成时间不诸多缺陷和不足，大跨径连续梁、连续刚构桥往往建成时间不长就出现病害，最主要是开裂和超限下挠。不但导致养护费用长就出现病害，最主要是开裂和超限下挠。不但导致养护费用的大幅增加，损害桥梁的美观，更重要的是造成交通运营和结的大幅增加，损害桥梁的美观，更重要的是造成交通运营和结构安全度的降低，其发展受到严重制约。构安全度的降低，其发展受到严重制约。22裂缝形态裂缝形态箱梁裂缝：箱梁裂缝：影响结构刚度和耐久性影响结构刚度和耐久性 23裂缝形态裂缝形态裂缝形态裂缝形态箱梁裂缝：箱梁裂缝：影响结构刚度和耐久性影响结构刚度和耐久性 24裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因 设计设计主拉应力控制主拉应力控制 主拉应力限值偏高，以主拉应力限值偏高，以50#50#混凝土为例，混凝土为例，JTJ 023-85JTJ 023-85规范主拉应力的控规范主拉应力的控制限在制限在2.42.42.7MPa2.7MPa，同期先进国家的规范主拉应力的控制限在，同期先进国家的规范主拉应力的控制限在1.0MPa1.0MPa左右仅为左右仅为8585规范的一半甚至更低。我国规范的一半甚至更低。我国20042004桥规已大幅调低了主拉应力桥规已大幅调低了主拉应力限值到限值到1.0MPa1.0MPa左右。左右。主拉应力的计算由于不考虑箱梁的空间效应而造成计算值偏低。主拉应力的计算由于不考虑箱梁的空间效应而造成计算值偏低。腹板厚度减薄的分界点不适当。腹板厚度变化对箱梁截面应力状态的腹板厚度减薄的分界点不适当。腹板厚度变化对箱梁截面应力状态的变化通常十分敏感，一般箱梁设计腹板厚度变化处取在变化通常十分敏感，一般箱梁设计腹板厚度变化处取在1/41/4跨处，往往造跨处，往往造成成1/41/4跨截面的正应力、剪应力和主拉应力较大的提升。跨截面的正应力、剪应力和主拉应力较大的提升。25裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因 设计设计主拉应力控制主拉应力控制 梁高变化曲线采用不合理。梁高收得过快将直接导致截面内的剪应梁高变化曲线采用不合理。梁高收得过快将直接导致截面内的剪应力和主拉应力的快速升高，在力和主拉应力的快速升高，在1/41/4跨断面会造成主拉应力控制紧张。跨断面会造成主拉应力控制紧张。边跨偏长则其整体刚度偏小，在恒载与活载作用下，梁端现浇段会边跨偏长则其整体刚度偏小，在恒载与活载作用下，梁端现浇段会出现较大的主拉应力。出现较大的主拉应力。26裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因 设计设计箱梁温度应力的控制箱梁温度应力的控制 箱梁桥的温度场受到桥梁走向、材料特性、截面构造和环境条件的影箱梁桥的温度场受到桥梁走向、材料特性、截面构造和环境条件的影响。由于箱梁的空间几何闭合特性，其箱梁的温度应力的控制远比响。由于箱梁的空间几何闭合特性，其箱梁的温度应力的控制远比T T梁复梁复杂。箱梁温度梯度产生的应力比活载产生的应力还要大。顶、底板和腹杂。箱梁温度梯度产生的应力比活载产生的应力还要大。顶、底板和腹板的水平裂缝占有不小的开裂比例，温差控制的不足不能不说是造成箱板的水平裂缝占有不小的开裂比例，温差控制的不足不能不说是造成箱梁断面薄弱部位纵向开裂及腹板斜裂缝的重要原因。梁断面薄弱部位纵向开裂及腹板斜裂缝的重要原因。27裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因 设计设计箱梁的预应力设计箱梁的预应力设计 传统上，除有顶、底板束外还有下弯束、上弯束以及连续束，配束复杂，传统上，除有顶、底板束外还有下弯束、上弯束以及连续束，配束复杂，施工不便。上世纪施工不便。上世纪8080年代末仅采用顶、底板束，完全依赖竖向预应力抗剪年代末仅采用顶、底板束，完全依赖竖向预应力抗剪的直束布束方式。由于没有弯束，的直束布束方式。由于没有弯束，90%90%的腹板长度都没有纵向预应力束穿的腹板长度都没有纵向预应力束穿过，混凝土的施工获得了极大的改善，同时钢束不弯折预应力损失也大为过，混凝土的施工获得了极大的改善，同时钢束不弯折预应力损失也大为降低，降低，遗憾的是：遗憾的是：采用直束布束方式预应力箱梁桥，其腹板开裂程度要远采用直束布束方式预应力箱梁桥，其腹板开裂程度要远大于弯束布置的方式。大于弯束布置的方式。原因是：原因是：竖向预应力不可靠，特别在梁高较小梁端，竖向预应力不可靠，特别在梁高较小梁端，跨度跨度1/41/41/21/2梁段。梁段。横向束布置不合理，包括顶板、底板。横向束布置不合理，包括顶板、底板。28裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因 施工施工预应力施工控制预应力施工控制的影响的影响 为了抢工期，混凝土箱梁节段施工周期为往往仅为了抢工期，混凝土箱梁节段施工周期为往往仅5-75-7天。天。实际实际中，中，多多数在数在3 3天就开始预应力束筋张拉，给天就开始预应力束筋张拉，给桥梁桥梁的承载能力带来无法挽回的承载能力带来无法挽回的影响的影响：预应力损失预应力损失增大、收缩徐变增加增大、收缩徐变增加，是桥梁下挠和开裂的重要，是桥梁下挠和开裂的重要原因。原因。29裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因施工施工预应力施工控制预应力施工控制的影响的影响预应力束、筋孔道压浆饱满度始终是一个难题。预应力束、筋孔道压浆饱满度始终是一个难题。有效预应力、预应力不均匀度控制不力也有影响。有效预应力、预应力不均匀度控制不力也有影响。预应力失效。预应力失效。施工施工混凝土质量施工控制影响混凝土质量施工控制影响混凝土的质量也是导致箱梁桥开裂的一个重要因素。包括蜂窝、麻面、混凝土的质量也是导致箱梁桥开裂的一个重要因素。包括蜂窝、麻面、孔洞、露筋、剥落、起鼓、坑槽、渗水、预应力管道未压浆或不饱满、孔洞、露筋、剥落、起鼓、坑槽、渗水、预应力管道未压浆或不饱满、钢筋锈胀，混凝土干缩、漏浆、胀模和浇、拼接缝不平和开裂等。钢筋锈胀，混凝土干缩、漏浆、胀模和浇、拼接缝不平和开裂等。30裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因施工施工混凝土质量施工控制影响混凝土质量施工控制影响箱梁混凝土强度高是其优点，但同时水化热和收缩也大，抗拉强度与抗压箱梁混凝土强度高是其优点，但同时水化热和收缩也大，抗拉强度与抗压强度的比较普通混凝土低，对混凝土的配比设计以及施工养护提出了更高强度的比较普通混凝土低，对混凝土的配比设计以及施工养护提出了更高的要求。的要求。高强混凝土设计中水泥和水的用量是关键，水泥含量过高产生水化热高，高强混凝土设计中水泥和水的用量是关键，水泥含量过高产生水化热高，很容易在箱梁混凝土内形成温度场，产生自生应力。水泥含量低，则强度很容易在箱梁混凝土内形成温度场，产生自生应力。水泥含量低，则强度不能保证。不能保证。31裂缝原因裂缝原因裂缝原因裂缝原因养护养护超载影响超载影响桥梁使用荷载超过设计荷载，导致结构受力开裂，如箱梁横桥向开裂、腹桥梁使用荷载超过设计荷载，导致结构受力开裂，如箱梁横桥向开裂、腹 板斜向剪力裂缝、箱梁顶板纵向裂缝等。板斜向剪力裂缝、箱梁顶板纵向裂缝等。养护养护桥面铺装破损导致车辆冲击影响桥面铺装破损导致车辆冲击影响桥梁使用荷载长期对箱梁进行冲击，尤其是处于下坡路段末端的桥梁，容桥梁使用荷载长期对箱梁进行冲击，尤其是处于下坡路段末端的桥梁，容 易导致箱梁顶板破损、裂缝等。易导致箱梁顶板破损、裂缝等。32连续梁、连续刚构桥水害连续梁、连续刚构桥水害连续梁、连续刚构桥水害连续梁、连续刚构桥水害桥面排水不畅，致使桥面积水，不但影响行车安全，还导致箱桥面排水不畅，致使桥面积水，不但影响行车安全，还导致箱梁结构受到渗水侵蚀梁结构受到渗水侵蚀。桥面防水构造缺失或破损桥面防水构造缺失或破损（尤其是施工用空洞未封填），（尤其是施工用空洞未封填），导致导致箱梁结构受到渗水侵蚀和箱内积水、淤泥。箱梁结构受到渗水侵蚀和箱内积水、淤泥。桥头排水处治不到位，导致箱内积水，严重影响结构安全。桥头排水处治不到位，导致箱内积水，严重影响结构安全。33连续刚构桥超限下挠连续刚构桥超限下挠主梁超限下挠：主梁超限下挠：影响结构承载力和使用功能影响结构承载力和使用功能 桥名桥名桥型桥型竣工年竣工年主跨（主跨（m m）下挠量（下挠量（mmmm）黄石大桥黄石大桥连续刚构连续刚构19951995245245305305虎门大桥辅航道桥虎门大桥辅航道桥连续刚构连续刚构19971997270270222222三门峡黄河公路大桥三门峡黄河公路大桥连续刚构连续刚构19921992140140220220重庆江津长江大桥重庆江津长江大桥连续刚构连续刚构19971997240240320320广东南海金沙大桥广东南海金沙大桥连续刚构连续刚构19941994120120220220大河铺大桥大河铺大桥连续刚构连续刚构19941994150150270270主梁突变下挠：主梁突变下挠：结构存在重大安全隐患，需高度重视结构存在重大安全隐患，需高度重视34拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害桥面系、下部结构病害与梁桥类似桥面系、下部结构病害与梁桥类似主拱圈横向、纵向开裂主拱圈横向、纵向开裂实腹式拱桥拱上侧墙外移、与拱圈分离实腹式拱桥拱上侧墙外移、与拱圈分离梁式拱上建筑病害与梁式桥类似梁式拱上建筑病害与梁式桥类似中下承式拱桥吊杆、系杆防护破损及钢筋锈蚀、锚头积水及中下承式拱桥吊杆、系杆防护破损及钢筋锈蚀、锚头积水及锈蚀锈蚀钢管混凝土拱桥拱圈防护破损及锈蚀钢管混凝土拱桥拱圈防护破损及锈蚀拱圈变形（下挠、外倾）、拱脚变位（竖、水平向位移、转拱圈变形（下挠、外倾）、拱脚变位（竖、水平向位移、转动）动）35拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害36拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害 37拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害拱桥主要病害主拱圈突发开裂或裂缝不断发展主拱圈突发开裂或裂缝不断发展主拱圈轴线突发变形主拱圈轴线突发变形主拱圈拱脚突发变位主拱圈拱脚突发变位中下承式拱桥吊杆、系杆病害中下承式拱桥吊杆、系杆病害拱圈恒载（拱上及悬吊结构）及布置改变拱圈恒载（拱上及悬吊结构）及布置改变 38斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害桥面系及下部结构与梁、拱桥梁类似桥面系及下部结构与梁、拱桥梁类似斜拉索防护破损、钢筋锈蚀甚至断裂斜拉索防护破损、钢筋锈蚀甚至断裂斜拉索减震构造失效，导致斜拉索疲劳断裂斜拉索减震构造失效，导致斜拉索疲劳断裂主梁纵向减震构造失效主梁纵向减震构造失效斜拉索锚头积水、锈蚀斜拉索锚头积水、锈蚀桥塔、主梁开裂（混凝土）、锈蚀（钢结构）桥塔、主梁开裂（混凝土）、锈蚀（钢结构）桥塔主梁线形、位置变化桥塔主梁线形、位置变化39斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害40斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉桥主要病害斜拉索索力突变斜拉索索力突变桥塔、主梁线形突变桥塔、主梁线形突变 桥塔、主梁突发开裂桥塔、主梁突发开裂斜拉索减震构造失效斜拉索减震构造失效41悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害桥面系及下部结构与梁、拱桥类似桥面系及下部结构与梁、拱桥类似主缆防护破损、积水，导致钢筋锈蚀甚至断裂主缆防护破损、积水，导致钢筋锈蚀甚至断裂索鞍卡死、锈蚀索鞍卡死、锈蚀隧道锚周围岩体松动、受到施工等扰动，影响锚固效果隧道锚周围岩体松动、受到施工等扰动，影响锚固效果隧道锚锚室内积水、除湿设备损坏，导致主缆锚固构造锈蚀隧道锚锚室内积水、除湿设备损坏，导致主缆锚固构造锈蚀吊杆防护破损、积水、导致钢筋锈蚀甚至断裂。吊杆防护破损、积水、导致钢筋锈蚀甚至断裂。吊杆锚头积水、锈蚀吊杆锚头积水、锈蚀索塔、加劲梁开裂（混凝土）、锈蚀（钢结构）索塔、加劲梁开裂（混凝土）、锈蚀（钢结构）桥塔、加劲梁线形、位置变化桥塔、加劲梁线形、位置变化42悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害 43悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害悬索桥主要病害 主缆严重锈蚀、索鞍卡死主缆严重锈蚀、索鞍卡死 隧道锚周围岩体松动、受到施工等扰动隧道锚周围岩体松动、受到施工等扰动 桥塔、主梁突发开裂桥塔、主梁突发开裂 支座、伸缩缝卡死支座、伸缩缝卡死44钢结构桥梁主要病害钢结构桥梁主要病害钢结构桥梁主要病害钢结构桥梁主要病害锈蚀。锈蚀。杆件变形。杆件变形。开裂、焊缝脱落。开裂、焊缝脱落。联接构造破坏。联接构造破坏。螺栓断裂脱落。螺栓断裂脱落。腐蚀。腐蚀。45充分认识设计的主导地位充分认识设计的主导地位 大多数工程问题均与设计缺陷、设计不当有关。大多数工程问题均与设计缺陷、设计不当有关。如何避免设计缺陷，提高其设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前如何避免设计缺陷，提高其设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前的一个课题，设计者必须充分认识设计的主导地位，将自己的工作视的一个课题，设计者必须充分认识设计的主导地位，将自己的工作视为保证工程质量以及长期使用安全、耐久工作链条的一个关键节点上，为保证工程质量以及长期使用安全、耐久工作链条的一个关键节点上，不断提高质量意识与设计质量。不断提高质量意识与设计质量。46继承传统，创新技术继承传统，创新技术 桥梁设计中将创新技术理解为摈弃传统的东西是不正确的。桥梁设计中将创新技术理解为摈弃传统的东西是不正确的。中国桥梁具有优良的技术、工艺传统，具有中国桥梁具有优良的技术、工艺传统，具有14001400余年历史的赵州桥充分显余年历史的赵州桥充分显示了中国桥梁在世界上的崇高地位。然而，最具民族特色，最适合于中小跨示了中国桥梁在世界上的崇高地位。然而，最具民族特色，最适合于中小跨径桥梁，承载潜力最大，管养投入最少的拱式桥梁（特别是石拱桥）在一般径桥梁，承载潜力最大，管养投入最少的拱式桥梁（特别是石拱桥）在一般跨径桥梁建设中所占的比例越来越小，更多的是采用混凝土桥梁。最主要的跨径桥梁建设中所占的比例越来越小，更多的是采用混凝土桥梁。最主要的理由是拱桥施工工序复杂，质量控制困难。事实上，混凝土桥梁建设质量受理由是拱桥施工工序复杂，质量控制困难。事实上，混凝土桥梁建设质量受到到“人为因素人为因素”影响更多，其长期耐久性能并不比石拱桥强，而因为施工不影响更多，其长期耐久性能并不比石拱桥强，而因为施工不变或质量控制困难而摒弃经过长期实践检验，长期使用安全、耐久性能更好变或质量控制困难而摒弃经过长期实践检验，长期使用安全、耐久性能更好的拱式桥梁有些难以理解。的拱式桥梁有些难以理解。47合理的桥梁结构体系和构造合理的桥梁结构体系和构造 采用合理的桥梁结构体系和构造是保证桥梁安全耐久的前提。采用合理的桥梁结构体系和构造是保证桥梁安全耐久的前提。安全耐久的桥梁结构体系和构造应在工程实践中逐渐定型，在实践中已发安全耐久的桥梁结构体系和构造应在工程实践中逐渐定型，在实践中已发现问题较多的桥梁结构体系和构造应予以限制，易断裂、易损坏者则应尽现问题较多的桥梁结构体系和构造应予以限制，易断裂、易损坏者则应尽量避免。以中小跨径桥梁为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先量避免。以中小跨径桥梁为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先简支后桥面连续到目前广泛采用的先简支后结构连续梁桥和先简支后墩梁简支后桥面连续到目前广泛采用的先简支后结构连续梁桥和先简支后墩梁固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。而美国的中小跨径桥梁主要固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。而美国的中小跨径桥梁主要采用墩梁一体化设计，既可增加行车舒适性，也增强了桥梁的抗震性能，采用墩梁一体化设计，既可增加行车舒适性，也增强了桥梁的抗震性能，同时减少支座养护费用。同时减少支座养护费用。48不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性不断更新设计理念，提高桥梁设计可靠性 桥梁设计本身就是一项创造性的工作。桥梁设计本身就是一项创造性的工作。桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低要求，更高的桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低要求，更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及桥梁长期使用安全、耐久性。要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及桥梁长期使用安全、耐久性。设计中，需要重新认识桥梁设计中，需要重新认识桥梁“最不利最不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩提高设计的可靠性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩桥墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前往（广东九桥墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前往（广东九江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的，设计时必须留有足够余地，江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的，设计时必须留有足够余地，以便应对难以预料的风险。以便应对难以预料的风险。49精细化设计，提高桥梁设计质量精细化设计，提高桥梁设计质量 桥梁设计是一项十分细致的技术工作。桥梁设计是一项十分细致的技术工作。一般桥梁设计中仅注重桥梁构件强度、桥梁整体刚度等是远远不够的，必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。美国明尼阿波利斯大桥垮塌原因被认为是桥梁结构自身属于易断裂的结构（Fracture-critical），或无富余传力途径结构（Non-load-path-redundant），因节点板断裂而发生垮塌。这说明桥梁设计时不仅注意满足规范要求，还应充分考虑桥梁整体及每一构件在设计服役期内的可靠性和耐久性。近年来常见的高架桥、匝道桥整体垮塌也是桥梁精细化设计不足的表现。高架桥、匝道桥整体垮塌的原因之一就是桥梁设计时仅注重强度、刚度，忽略了桥梁整体稳定性的验算，导致支承设计不当或错误。50强调桥梁设计的可控性和可靠性强调桥梁设计的可控性和可靠性 设计的可靠性对保证桥梁在设计服役期内安全运营至关重要。设计的可靠性除与“规范”的正确性有关外，更重要的是要求相关责任人随时注意新技术的发展，确保在桥梁设计、施工、养护过程中的相关人员的责任要求。加拿大地拿康可德桥和美国明尼阿波利斯大桥两例事故中，都因最初的设计失误和后期施工与养护中未能发现问题所致，所以，提高工程技术人员的知识水平和责任感是避免桥梁垮塌的重要一环。51强调桥梁设计的可控性和可靠性强调桥梁设计的可控性和可靠性 桥梁质量的可控性表现在设计中对施工质量可控性的考虑。桥梁质量的可控性表现在设计中对施工质量可控性的考虑。施工方法与工艺选择中对质量的考虑以及管养策略中对保证桥梁健康状态施工方法与工艺选择中对质量的考虑以及管养策略中对保证桥梁健康状态维持可能性的考虑。以钢筋混凝土桥墩设计为例，个别设计因片面考虑钢维持可能性的考虑。以钢筋混凝土桥墩设计为例，个别设计因片面考虑钢筋的作用，致使钢筋过分密集，导致混凝土难以浇筑密实，给结构安全留筋的作用，致使钢筋过分密集，导致混凝土难以浇筑密实，给结构安全留下隐患，严重者可能引起桥梁垮塌。所以，必须强调设计对施工质量可控下隐患，严重者可能引起桥梁垮塌。所以，必须强调设计对施工质量可控性的考虑。性的考虑。52桥型方案选定应考虑的因素桥型方案选定应考虑的因素 桥型方案与设计任务书要求的符合性。包括桥梁的功能、桥型方案与设计任务书要求的符合性。包括桥梁的功能、桥下净空、上级主管部门或业主对桥梁型式、施工工期、工桥下净空、上级主管部门或业主对桥梁型式、施工工期、工程造价等的特殊要求等。程造价等的特殊要求等。结构体系与构造的合理性。主要从结构体系力学性能与具结构体系与构造的合理性。主要从结构体系力学性能与具体构造上考虑桥梁受力是否合理、明确，力学分析与设计上体构造上考虑桥梁受力是否合理、明确，力学分析与设计上是否存在困难，是否需要进行专门研究，结构体系性能是否是否存在困难，是否需要进行专门研究，结构体系性能是否具有先进性，是否能保证长期使用安全等。具有先进性，是否能保证长期使用安全等。53桥型方案选定应考虑的因素桥型方案选定应考虑的因素 桥梁使用性能良好性。桥梁建成后是否具有良好的使用性桥梁使用性能良好性。桥梁建成后是否具有良好的使用性能，包括行车舒适性等。能，包括行车舒适性等。桥梁施工技术可行性。主要考虑所拟桥型方案在施工上是桥梁施工技术可行性。主要考虑所拟桥型方案在施工上是否存在某些困难（结合当时、当地的施工条件及承包商的施否存在某些困难（结合当时、当地的施工条件及承包商的施工能力考虑），能否满足工期要求、是否存在潜在施工风险工能力考虑），能否满足工期要求、是否存在潜在施工风险以及对投资有何影响等。以及对投资有何影响等。54桥型方案选定应考虑的因素桥型方案选定应考虑的因素 桥用材料可行性。主要考虑建桥材料的供应情况。桥用材料可行性。主要考虑建桥材料的供应情况。桥梁与环境的协调性。桥梁景观及建成后与周围环境是否协桥梁与环境的协调性。桥梁景观及建成后与周围环境是否协调，特别是城市桥梁美观问题往往可能成为方案取舍的关键。调，特别是城市桥梁美观问题往往可能成为方案取舍的关键。桥梁使用维护方便性。考虑桥梁在使用中维护工作量的大小，桥梁使用维护方便性。考虑桥梁在使用中维护工作量的大小，维修是否方便，对既有交通有何影响、维护费用等。维修是否方便，对既有交通有何影响、维护费用等。55桥型方案选定应考虑的因素桥型方案选定应考虑的因素 桥梁全寿命成本合理性。所选方案应尽可能实现全寿命成本桥梁全寿命成本合理性。所选方案应尽可能实现全寿命成本最低。最低。桥型方案的地域性。在选择方案时还应考虑桥梁所在地区习桥型方案的地域性。在选择方案时还应考虑桥梁所在地区习惯与接受能力等。惯与接受能力等。桥梁耐久性。主要结构材料、关键构造等的寿命必须满足桥桥梁耐久性。主要结构材料、关键构造等的寿命必须满足桥梁使用寿命要求。梁使用寿命要求。56桥梁养护的重要性桥梁养护的重要性 即使是设计、施工质量均好的桥梁，其使用价值（特别是安全性）随着即使是设计、施工质量均好的桥梁，其使用价值（特别是安全性）随着桥梁的使用时间增加而不断降低，当使用价值降至安全限值时，必须通桥梁的使用时间增加而不断降低，当使用价值降至安全限值时，必须通过养护及维修加固，维持、提高其使用价值，该过程在设计期限内持续过养护及维修加固，维持、提高其使用价值，该过程在设计期限内持续发生。发生。为了确保桥梁健康、安全，养护不容忽视。如果养护到位，使用价值维为了确保桥梁健康、安全，养护不容忽视。如果养护到位，使用价值维持过程发生频度就会低得多；假如桥梁设计、施工质量均好，养护就相持过程发生频度就会低得多；假如桥梁设计、施工质量均好，养护就相对容易。遗憾的是：材料仍然会有缺陷、许多构件的寿命有限，支座和对容易。遗憾的是：材料仍然会有缺陷、许多构件的寿命有限，支座和伸缩缝需要保健、更换。伸缩缝需要保健、更换。；例如，斜拉索的寿命至少例如，斜拉索的寿命至少30 30 年，要能达年，要能达到该寿命，定时的检测和养护是不可或缺的！到该寿命，定时的检测和养护是不可或缺的！养护的程序和时程都应该在设计时予以充分考虑。养护和更换部分构件的养护的程序和时程都应该在设计时予以充分考虑。养护和更换部分构件的成本也应该考虑。如果设计未考虑，管养部门应予以补充。成本也应该考虑。如果设计未考虑，管养部门应予以补充。57桥梁养护的重要性桥梁养护的重要性 对于设计寿命一百年（对于设计寿命一百年（120120、150150年）的桥梁，因为设计、施年）的桥梁，因为设计、施工、养护质量的不到位，致使桥梁寿命降低，提前重建，例工、养护质量的不到位，致使桥梁寿命降低，提前重建，例如仅如仅3030年就重建，就相当于损失了年就重建，就相当于损失了70%70%的经济效益。的经济效益。如此如此大的损失，社会是难以负担的，这实际上是把维修，重建，大的损失，社会是难以负担的，这实际上是把维修，重建，甚至危害遗留给我们的下一代。极不公平！甚至危害遗留给我们的下一代。极不公平！应当引起大家的应当引起大家的重视。重视。58桥梁养护的重要性桥梁养护的重要性建设速度快，设计、施工、建设速度快，设计、施工、监理难免不到位，桥梁工程先监理难免不到位，桥梁工程先天性质量值得高度重视。天性质量值得高度重视。桥梁桥梁设计设计3 35 5月，施工月，施工1 13 3年，管年，管养则需养则需100100年，年，可见，可见，桥梁能桥梁能否否100100年安全使用的关键就落到年安全使用的关键就落到维护与加固上。维护与加固上。59桥梁维护加固桥梁维护加固桥梁维护加固桥梁维护加固重要性重要性重要性重要性 五倍定律（美国）：混凝土结构新建时 少投入 1美元 开始出现锈蚀时 维修需 5美元 表面顺筋开裂时 维修需 25美元 严重腐蚀破坏时 维修需 125美元60搞好桥梁养护的对策搞好桥梁养护的对策 作好十到位：作好十到位：认识到位、组织到位、人才到位、经费到位、技术到位、专业认识到位、组织到位、人才到位、经费到位、技术到位、专业到位、条件到位、规范到位、信息到位、监管到位到位、条件到位、规范到位、信息到位、监管到位完善管养（日常养护、监测、检测、评估、加固）规范化完善管养（日常养护、监测、检测、评估、加固）规范化严格管养（日常养护、监测、检测、评估、加固）监管严格管养（日常养护、监测、检测、评估、加固）监管提高从业人员素质，确保管养专业力量提高从业人员素质，确保管养专业力量保证投入，改善条件，积极引进新的理念、技术、工艺保证投入，改善条件，积极引进新的理念、技术、工艺61 桥梁状态评估桥梁状态评估62桥梁状态评估桥梁状态评估桥梁状态评估桥梁状态评估=人体定期体检人体定期体检人体定期体检人体定期体检桥梁维修加固决策的主要依据桥梁维修加固决策的主要依据桥梁状态评估桥梁状态评估桥梁日常检查评估桥梁日常检查评估桥梁定期检查评估桥梁定期检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估实时状态监测评估实时状态监测评估63桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁结构静力检算评估：桥梁结构静力检算评估：荷载标准的确定？荷载标准的确定？施工过程的考虑？特别施工缺乏设计（竣工）文件时！施工过程的考虑？特别施工缺乏设计（竣工）文件时！材料劣化影响的合理计及？如根据锈蚀、混凝土碳化等材料劣化影响的合理计及？如根据锈蚀、混凝土碳化等预应力损失的合理计入？预应力损失的合理计入？结构损伤（如开裂）的识别与合理模拟？（结构损伤（如开裂）的识别与合理模拟？（结构损伤识通常包括静力参结构损伤识通常包括静力参数识别法、动力参数识别法、基于统计分析识别法和基于智能算法识数识别法、动力参数识别法、基于统计分析识别法和基于智能算法识别法等别法等）。64桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁结构疲劳分析评估：桥梁结构疲劳分析评估：桥梁结构桥梁结构（钢结构、斜拉索等）（钢结构、斜拉索等）疲劳，通常指在交变荷载的反复作用下，疲劳，通常指在交变荷载的反复作用下，结构发生低名义应力断裂破坏的现象。结构发生低名义应力断裂破坏的现象。疲劳破坏经历：疲劳破坏经历：裂纹的形成、裂纹的缓慢发展、结构的迅速断裂。裂纹的形成、裂纹的缓慢发展、结构的迅速断裂。疲劳分析模拟难度大，疲劳分析模拟难度大，特别是荷载模拟、初始损伤影响模拟等。特别是荷载模拟、初始损伤影响模拟等。实桥结构疲劳试验难度大，实桥结构疲劳试验难度大，特别是试件获取（活检）等。特别是试件获取（活检）等。桥梁结构使用寿命分析困难。桥梁结构使用寿命分析困难。65桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁结构荷载试验评估：桥梁结构荷载试验评估：试验对象选取？试验对象选取？试验参数确定与获取？试验参数确定与获取？加载过程中结构状态变化识别？加载过程中结构状态变化识别？通过对有限的荷载试验结果判定全桥结构状态？。通过对有限的荷载试验结果判定全桥结构状态？。66桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估桥梁特殊检查评估 桥梁结构特殊检查评估相关理论与技术需要急需深桥梁结构特殊检查评估相关理论与技术需要急需深入研究！入研究！带有各种损伤的桥梁结构真实力学状态模拟分析理论与方法、带有各种损伤的桥梁结构真实力学状态模拟分析理论与方法、桥梁结构剩余寿命分析理论与方法