时间:2022-10-23 21:03:27
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关键字:桥梁结构分类桥梁特点超大跨海大桥施工
中图分类号: TU997 文献标识码: A
随着科学技术的发展,经济,社会,文化水平的提高,桥梁建筑的需求越来越高。经过几十年的努力,我国的桥梁工程无论在建设规模上,还是在科技水平上,都取得令世界瞩目的成就。目前,随着国家公路,国道主干线规划的编制完成,几十公里的跨海湾,海峡特大桥正等着我们去完成,我国广大桥梁工程技术人员正在不断地面临着建设新颖和复杂桥梁结构的挑战,肩负着光荣而艰巨的任务。
接下来,我从两个方面论述对桥梁的认识
(一)对桥梁知识的了解
一、桥梁的基本组成部分
1、桥跨结构
桥跨结构又称桥孔结构、上部结构,是在线路中跨越障碍物的结构物,也是主要的承重结构。
2、桥墩、桥台
桥墩、桥台又称下部结构,是支承上部结构并将荷载传递给地基的建筑物。桥台是设置在两侧,而桥墩设置在桥台的中间。
3、墩、台基础
墩、台基础是保证桥墩、桥台的安全,埋置在土层之中,使桥上全部荷载传递给地基的结构物。
二、桥梁的分类
按用途分
桥梁按用途可分为:公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、运水桥(或渡槽)、其他专用桥等。
按跨径分
桥梁按跨径可分为:特大、大、中、小桥。 当 8m≤L30m或5m≤20m 时, 称为小桥;当 30m≤L100m 或20m≤40m 时,称为中桥;当 L≥100m或≥40m时,称为大桥;当 L≥500m 或≥100m时,称为特大桥。
按主要承重结构所用材料分
桥梁按主要承重结构所用材料可分为:木桥、钢桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥等。
按结构体系分
桥梁按结构体系可分为:梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥以及各种组合式桥等。
按上部结构的行车道位置分
桥梁按上部结构的行车道位置可分为:上承式、中承式和下承式等。
按跨越障碍物的性质分
桥梁按跨越障碍物的性质可分为:跨河桥、跨线桥、跨越深谷桥、高架桥、栈桥等。
其他种类
桥梁的其他种类除固定式桥外,还有开启桥、浮桥、漫水桥等。
三,桥梁的结构
1梁式体系
梁式桥:以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。梁式体系是一种在竖向荷载作用下无水平推力的结构。由于梁桥恒载和活载的作用方向与承重结构的轴线接近垂直,因而梁内产生的弯矩最大,通常需要用抗弯性能强的材料(如钢、木、钢筋混凝土、预应力混凝土等)来建造。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁(空腹梁)。实腹梁外形简单,制作、安装、维修都较方便,因此广泛用于中、 小跨径桥梁。但实腹梁在材料利用上不够经济。桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力,可以较好地利用杆件材料强度,但桁架梁的构造复杂、制造费工,多用于较大跨径桥梁。桁架梁一般用钢材制作,也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作,但用的较少。过去也曾用木材制作桁架梁,因耐久性差,现很少使用。实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作,也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁。
梁式桥的特点:
(1)桥梁的跨越能力高,(2)节省钢材,(3)建筑高度减少,外形美观,适应性好。
2拱式体系
拱桥:
拱桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。其特点是结构在竖向荷载作用下两拱脚处不仅产生竖向反力,还产生水力,由于水平推力的作用使得共界面的弯矩和剪力大大减小。拱式桥是推力结构,其墩台、基础必须承受强大的拱脚推力。因此拱式桥对地基要求很高,适建于地基和地质条件良好得到桥址。拱式桥不仅承载能力大而且造型美观。
拱桥的特点:
(1)跨越能力较大,(2)材料适应性强,(3)桥型美观,(4)节约钢材,(5)耐久性好,养护维修费用省,(6)自重较大,结构比梁桥复杂,(7)建筑高度大,(8)下部结构负担重,对地基要求较高,(9)修复困难。
3钢筋混凝土刚架桥
桥跨结构(主梁)和墩台(立柱)整体相连的桥梁。由于主梁与立柱之间是刚性连接,在竖向荷载的作用下,在主梁端部产生负弯矩,这样就可以减少跨中的正弯矩,跨中截面尺寸也就随之减少。而立柱除要承受压力外,还要承受弯矩,在柱脚处还要承受水平推力。梁和桥墩体连接,刚性连接的桥梁。刚架桥可以是单跨或多跨。单跨刚架桥的支柱可以做成直柱式或斜柱式。刚架桥的主要承重是梁式板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连接处具有很大的刚性。刚架桥的特点是施工比较困难。
刚架桥的特点:
(1)设计比较简单,(2)稳定性好,(3)施工比较困难。
4悬索桥(吊桥)
A、概述
由受拉的悬索作为承重结构的桥梁,称为悬索桥(吊桥)。悬索桥可分为悬索桥和牵索桥两种。
牵索桥是由缆索组成的几何不变的牵索桁架作为承重结构。
悬索桥是由悬索、桥塔、吊杆、加劲梁或桥面系、锚碇五部分所组成。
B、主要体系
(1)柔性悬索桥
柔形吊桥是没有加劲梁的。
(2)刚性悬索桥
1)单链悬索桥
单链悬索桥是指在一个吊杆平面内只设一根悬索。这种形式在半跨有活载作用下会产生S形变形。
2)双链悬索桥
双链悬索桥是指在一个吊杆平面内设有两根悬索。下链的形式是根据桥面半跨有活载时,用来适应该荷载的力多边形来定出的。
C、结构布置
(1)悬索的横向布置
(2)吊杆的布置
吊杆的布置形式一般有竖向布置和斜向布置两种。
(3)锚固的形式
锚固的形式主要有:外锚式和自锚式两种。
外锚式是把锚固梁或锚固支架放在吊桥结构外的山体或者庞大的桥台中。
自锚式是把锚索在加劲梁的端部联结,锚索的水平分力传递给加劲梁,而垂直分力则通过连杆支座传递给桥台。
D`悬索桥的特点:
(1)相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离,(2)悬索桥可以造得比较高,容许船在下面通过,在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩,因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造,(3)悬索桥比较灵活,因此它适合大风和地震区的需要,(4)悬索桥的坚固性不强
5斜拉桥
斜拉桥又称斜张桥,是一种桥面体系受压,支承体系受拉的组合桥梁。其桥面体系是由加劲梁构成,而支承体系是由钢索组成。
1)斜拉桥主梁上的荷载是通过锚固点直接传递给斜拉索的,而悬索桥则是通过吊杆传递给柔性承重索的,因此两者的结构刚度有较大的区别。
2)悬索桥的承重索是锚固在桥台或后台专设的锚碇上,其主梁是不承受轴力的;在斜拉桥中,主梁是要承受巨大的轴向力,形成偏心受压构件。
3)斜拉桥是可以进行内力调整,也可以改变桥梁的刚度。在健康检查中,如发现斜拉索失效,则可以更换;而悬索桥则无法办到。
一方面:对于悬臂梁桥中预应力钢束的竖向分力仅起到改善梁的抗剪作用,而对于斜拉桥斜拉索拉力的竖向分力能给梁提供竖向弹性支撑的作用;
二方面:斜拉索提供的竖向分力可以抵消梁节段产生的向下的重力,并在未加外荷载前可以不产生弯矩,而在营运荷载作用下,减少两个斜拉索之间的局部弯矩至最小的值。
斜拉桥的几个特殊问题
①预应力混凝土斜拉桥长悬臂不对称、不平衡施工问题;
②斜拉桥的索力测试和长索应力松弛问题;
③斜拉桥中斜拉索的耐久性与防腐问题;
④斜拉索的风雨振动现象和振动控制;
⑤钢箱加劲梁斜拉桥的桥面沥青混凝土铺装问题。
斜拉桥的特点
:(1)跨越能力大,(2)建筑高度小,(3)斜索拉力的水平分力为主梁提供预压力,可提高主梁的抗裂性能,(4)设计构思多样性,(5)悬臂法施工方便安全,(6)与悬索桥相比,斜拉桥的竖向刚度与抗扭刚度均较大,抗风振稳定性好,且无需大型锚碇,故在其使用跨径范围内,悬索桥总造价将比斜拉桥超过20%~30%,(7)桥型美观,(8)设计计算困难。
(二)对外来桥梁发展的展望
据有关桥梁专家介绍,21世纪的桥梁主材将采用高强度、高韧性钢材和仰振合金材料。日本明石海峡大桥的加劲梁采用780兆帕焊接时低预热型新型高强度钢板,使其桥梁主跨设计刷新了20世纪的最大跨记录,达到1990米。21世纪钢桁连续梁将大量采用高强度低预热型焊接用钢板,大线能量焊接用钢板、高韧性钢板、抗层状撕裂型钢板、异形钢板、耐候钢及镀锌钢板、抑振厚板、玻璃钢、抑振合金材料,不仅可有效地增大钢桁梁桥的桥跨,而且能有效地降低梁体自重,实现大跨、轻质目标。高强度混凝土是桥梁建设必不可少的主材料之一,21世纪的混凝土材料将加入来亚纳米、水溶性聚合物、有机纤维以不断提高强度与耐久性。桥梁建设将广泛运用环保型混凝土,桥梁的韧性、耐久性及强度将得以有效地提高。
20世纪90年代以来,桥梁界设计与建造桥梁时将实用功能与艺术构思融为一体,充分考虑周边环境保护,使一座座桥梁成为城市中新的旅游风景线。
21世纪的桥梁建设最令人振奋的是大节段、大块件桥梁结构实现工厂预制,大吨位吊船现场快速安装。一座数千米上万米长的特大桥,墩台、桥塔、梁体安装仅需半年左右时间即可大功告成,既不破坏植被,又不污染施工水域,施工快捷质量好,并可节省大量的劳动力。目前,发达国家的桥梁施工已配有施工指导智能化系统,即利用高速计算机将现场通过自动化传感器对桥梁各部位坐标内力、应力、变形、温度、气象资料进行综合分析,自动判断,确立下一步施工方案及确保安全的应急措施。以保障大桥建造质量安全使用寿命万无一失。
21世纪建成的新型大桥将更人性化,智能化,通过计算机系统和传感器系统将可以感知风力、气温状况,同时可随时得到并反映出大桥的承载情况、交通状况。同时桥体内的传感器可测出大桥各部位的危险及潜在故障,并及时发出警报。超载汽车、列车通过大桥之前,会被装在桥头的传感器感测出来,及时传感到智能装置,桥头放行栅栏将自动关闭,以防桥梁超载发生危险。未来的桥梁,将成为造福人类,代表社会进步与高度文明的标志性建筑
参考文献:
1《道路与桥梁工程概论》教材 人民交通出版社
关键词:桥梁病害 成因分析 处理措施
1、桥梁病害种类及成因分析
1.1由环境作用引起的病害
1.1.1混凝土的碳化
混凝土的碳化是指混凝土中naoh与渗透进混凝土中的co2或其他酸性气体发生化学反应的过程。一般情况下混凝土呈碱性,在钢筋表面形成碱性薄膜,保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀,起到了“钝化”保护作用。碳化的实质是混凝土的中性化,使混凝土的碱性降低,钝化膜破坏,在水分和其它有害介质侵入的情况下,钢筋就会发生锈蚀。
1.1.2氯离子的侵蚀
氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入进已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要来源,另外北方寒冷地区冬季道路、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀,对结构的危害是多方面的,最终表现还是钢筋的锈蚀。
1.1.3碱-骨料反应
碱-骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应,生成碱-硅酸盐凝胶,并吸水产生膨胀压力,造成混凝土开裂。碱-骨料反应引起的混凝土结构破坏程度,比其他耐久性破坏发展更快,后果更为严重。碱-骨料反应一旦发生,很难加以控制,所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的“癌症”。碱-骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂,裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关:钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝;钢筋限制约束作用弱的混凝土形成网状裂缝,在裂缝处有白色凝胶物渗出。
碱-骨料反应裂缝与其他原因裂缝的主要区别是:
1)碱-骨料反应引起混凝土局部膨胀,裂缝的两个边缘出现不平是碱-骨料反应裂缝的特有现象;2)碱-骨料反应与环境湿度有关,在同一工程中潮湿部位出现裂缝,而干燥部位却安然无恙,是碱-骨料反应裂缝区别与其他原因裂缝的外观特征差别之一;3)从裂缝出现的时间来判断,碱-骨料反应裂缝出现的时间较晚,而混凝土收缩裂缝出现的时间较早,一般在施工后若干天内出现。
1.1.4冻融循环破坏
渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀,从内部破坏混凝土的微观结构。经多次冻融循环后,损伤积累将使混凝土剥落,强度降低。冻融循环破坏的混凝土剥落,开始时在混凝土表面出现粒径为2~3mm的小片剥落,随着使用年限的增加,剥落量及剥落块直径增大,剥落由表及里,发展速度很快。一经发现冻融引起的混凝土剥落,必需密切注意剥落的发展情况,及时采取修补措施。
1.1.5钢筋锈蚀
混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化膜破坏,混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏,加之有水分和氧的侵入,就可能引起钢筋的腐蚀。钢筋腐蚀伴有体积膨胀,使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝,造成钢筋与混凝土之间的黏结力破坏,钢筋截面面积减少,使结构构件的承载力降低,变形和裂缝增大等一系列不良后果,并随着时间的推移,腐蚀会逐渐恶化,最终可能导致结构的完全破坏。需要注意的是,上述所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要有水作介质。另一方面,几乎所有的侵蚀作用对混凝土结构的破坏都与侵蚀作用引起的混凝土膨胀,最终导致混凝土的开裂有关。而且当混凝土结构开裂后,腐蚀速度将大大加快,形成导致混凝土结构的耐久性进一步退化的恶化循环。因此,对新建结构,提高混凝土结构耐久性的基本途径是增强混凝土的密实度,防止和控制混凝土开裂,阻止水分的侵入;加大混凝土保护层的厚度,防止由于混凝土保护层碳化引起钢筋钝化膜破坏。对于在役结构,提高混凝土结构耐久性的基本思路是在清除病害根源的基础上,封堵裂缝,修补破损混凝土;增设防水层,防止水分的侵入。
1.2由荷载作用或设计施工不当造成的病害
1.2.1桥梁设计荷载偏低
旧桥大多是在过去的经济环境下建设的,已不适应当今国民经济快速发展的需要。当年,在修建公路桥梁的时候,对于仅作为人行桥或马车使用的古代和近代的桥梁未作任何改造就加以利用,尽管大都有一定潜力可挖,对于当时荷载等级要求不高,行车密度较稀的交通状况是能够适应的。但是,随着交通事业高速发展,相当部分老桥面临荷载等级偏低,承载能力不足的
况,导致病害日益严重,成为危桥。另外一个很重要的原因则是设计规范不完善。
1.2.2结构不合理
桥梁设计方案的选择,是由当地的水文地质条件,施工技术和方法,经济指标和使用要求等诸多因素所决定的。桥梁结构形式,构件施工方式,桥梁截面形式,还有桥梁跨径的划分和墩高的处理等,如果这些结构选择或布局不合理,都会使桥梁在运营过程中出现这样那样的缺陷。
1.2.3施工原因
施工是设计的实现过程,设计正确性与否,是否完善,在施工中都会得到检验。同时,施工的质量优劣,也将影响桥梁的整体性能。在桥梁建设中,尽管设计正确,但施工方法不当,施工质量控制不严,施工过程中遇到一些非预见性灾害,如洪水、地震等,常常导致桥梁承载能力降低,不能达到设计的预期目的。由于施工原因,导致日后桥梁承载能力不足。
1.2.4材料质量问题
施工中使用的混凝土,钢筋,沙砾等材料质量达不到规范要求是导致结构产生各种质量缺陷的内因。
1.2.5其他原因
车流量加大,重车增多,交通碰撞事故,地震,洪水的破坏,环境恶劣,化学腐蚀,周边出现不均匀沉降等都会使桥梁产生损坏。
2、桥梁主要病害分析
我国早期修建的高速公路上的桥梁多为中小跨径的混凝土简支梁桥,存在的一些常见病害有:桥面铺装开裂、钢筋锈蚀、伸缩缝损坏、支座破坏和桥梁墩台基础的病害等。
2.1桥面铺装开裂
混凝土桥面铺装层的病害随处可见,主要表现为较规则的纵、横向裂缝,不规则的网状裂缝及较严重的破裂等病害。产生病害的主要原因是桥面板刚度不足,在重载或冲击荷载作用下产生较大变形,从而导致桥面板的铺装层出现裂缝,且发展较快。其次,铺装层与桥面板和主体结构变形不协调,产生附加内力也会引起纵、横向裂缝。另外,早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋量偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。
铺装层的病害在高速公路上的危害性非常严重。首先,铺装层破损会使车辆冲击荷载进一步增大;其次,防水功能失效后,雨水渗入主梁中,使主梁受力钢筋锈蚀,这一点对于钢筋混凝土结构而言,危害尤其严重;最后,铺装层的破坏会改变设计荷载的横向分布状态,使得横向刚度变小,各梁板受力不均,并使主梁实际高度变小,纵向刚度减弱,挠度增大。
2.2钢筋锈蚀
引起钢筋锈蚀的主要原因是混凝土的密实性不够以及钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。另外,海洋环境、大气中的酸性气体及潮湿环境等,都是促进钢筋锈蚀的客观因素。我国南方地区,因工业污染形成的“酸雨”普遍存在,加上气候潮湿,为桥梁钢筋的锈蚀提供了合适的外部环境。北方地区冬季普遍采用撒盐的方法防止桥面冰冻,富含氯离子的盐水渗入结构混凝土体内,大大加速了钢筋的锈蚀。
钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面积减小,对于以钢筋作为抗拉材料的桥梁来说,断面积的减小会直接影响结构抗拉和抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力。锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观。由此可见,钢筋锈蚀对桥梁的危害是十分严重的,有时甚至是致命的。
由此可见,钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素。由于种种原因,桥梁结构钢筋的锈蚀广泛存在,为了维持桥梁的正常运营,需要对出现钢筋锈蚀的桥梁进行维修。
2.3伸缩缝损坏
根据目前的调查和研究认为,造成伸缩缝破坏的原因主要有以下几个方面:
1)由于设计不周引起的伸缩缝损坏;2)由于选型不当引起的伸缩缝损坏;3)由于桥墩台施工及梁(板)预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏;4)设计与实际伸缩量不符引起的伸缩缝损坏;5)板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车;6)板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起伸缩缝尾端跳车;7)“反开槽法”施工操作不认真引起伸缩缝处跳车;8)材料选用不当引起的伸缩缝损坏。
伸缩缝的完好程度将
直接影响桥梁结构的服务质量,伸缩缝的缺陷会向结构主体进一步发展,而且严重者会引起交通事故,所以,伸缩缝出现病害必须及时维修或更换。
2.4支座破坏
支座是桥梁上部结构的重要组成部分,它的首要功能是“承上启下”,即上部结构的荷载及行车荷载是通过支座传递给下部的桥梁墩台;其次,支座还要承受温度、风荷载引起的水平力。根据桥梁检查的统计资料分析,桥梁支座的破坏主要有以下几个方面的原因:
1)小跨径桥梁采用的简易垫层支座油毛毡老化破裂,从而失去作用;2)切线弧形支座滑动面、滚动面因锈蚀作用导致的无法正常转动;3)摆式支座的混凝土摆柱脱皮、漏筋或其他异常现象;4)支座的滑动面不平整,轴承有裂纹、切口,滚轴偏移和下降;5)滑动钢盆橡胶支座的固定螺栓因剪切作用而破坏,螺母松动;6)橡胶支座因时间和环境的作用出现橡胶老化、变质现象,上部结构梁体失去自由伸缩能力;7)支座垫石混凝土强度较低造成的支座座板混凝土压坏、剥离、掉角;8)支座边部翘起、断裂、扭曲,座板贴角焊缝开裂;9)滑动面、滚动面夹杂尘埃和异物以及排水装置、防水装置的缺陷引起的漏水、溢水等。
支座相对于桥梁工程整体来讲是一个小部件,但它的功能性作用却非常大,支座的破坏会导致桥梁上部结构的加速破坏,因此支座出现病害以后要及时维修及更换。
2.5桥梁墩台基础的病害
桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力、风力、流水压力、冰压力和浮力等等各种力的作用。另外,自然界各种因素(如大气、雨水、洪水等)的影响作用;以及由于过桥车辆的日益重型化,墩台基础经常受到过重活荷载的作用,因此,桥梁墩台将会出现不同程度的损坏。
桥梁墩台基础易产生的病害有:
1)基础结构:基础不均匀沉降;基础的滑移和倾斜,以及基底局部冲空;基础结构物的异常应力和开裂等;2)墩、台身:各种水平、竖向和网状裂缝;混凝土剥落、空洞和老化;钢筋外露、锈蚀;结构变形、移位等。
这些病害不仅影响桥梁的美观,也影响桥梁的使用。
3、常见桥梁病害的维修加固方法
随着我国交通运输事业的不断发展,原有公路由于技术标准低、通行能力低,不能适应国民经济的发展。随着交通量的增大及其他一些使用原因,造成桥梁破坏或承载力及耐久性降低。为提高桥梁荷载等级,延长桥梁服务年限,旧桥的加固、维修已成为迫在眉睫的专项工程。
3.1桥面铺装层病害的预防措施及维修加固方法
3.1.1桥面铺装层病害的预防措施:
(1)设计上可采取的预防措施
根据桥梁桥面铺装层病害的调查统计情况发现,较早施工的桥梁桥面铺装层钢筋多采用hpb235直径8mm或10mm盘元条钢筋,因钢筋直径较细、圆钢与铺装层混凝土握裹力较小、钢筋的抗拉强度偏低等原因造成桥面铺装层混凝土病害情况较为严重。因此,在设计方面可以考虑采用冷轧带肋钢筋替代盘元条钢筋,采用冷轧带肋钢筋可以大幅提高设计强度及与混凝土的粘结握裹力。同时冷轧带肋钢筋网具有良好的整体刚度,不易变形,在桥面混凝土浇筑时不会出现钢筋网局部陷落的情况。
在设计时应充分考虑因预应力梁板的上拱度造成的跨中局部桥面铺装层偏薄的情况,应考虑局部加密桥面钢筋网,以保证桥面铺装层混凝土的强度及耐久性。
对于受力结构刚度较小、震动大、面层拉应力较大的桥梁,设计上应考虑采用柔性路面或采用钢钎维混凝土。钢钎维混凝土可以提高桥面的抗裂性、耐磨性、耐久性。
(2)桥面铺装混凝土施工应注意的事项
桥面铺装混凝土的强度应大于或等于梁板强度。混凝土施工时应严格控制混凝土的配合比;严格控制所用砂石材料的含泥量、级配,认真执行黄砂过筛、碎石水洗的规定,降低集料表面的粉尘,以提高集料与水泥砂浆的胶结力;夏季高温施工或冬季施工应采取适当的防护措施,保证混凝土的入模温度并采取合适的养护措施以减少混凝土的裂缝、提高混凝土的强度。混凝土强度达到规范要求强度以后方可开放交通。
(3)严格加强施工程序控制
桥面铺装混凝土施工前应凿除梁板顶面的水泥砂浆和松弱层、清除表面油污,梁板顶面凿毛处理后用高压水枪冲洗干净,并不留积水,保证新老砼粘结牢固。布设桥
钢筋网、接缝钢筋网时应严格按照设计图纸施工,确保受力钢筋、构造钢筋位置准确。为加强桥面铺装层与梁板的结合可以在梁板顶面预埋钢筋连接。
(4)特殊部位的处理
施工缝、伸缩缝、纵横缝等位置是桥面铺装层中的薄弱部位,只有采取特殊的处理措施才能保证桥面铺装层不从这些薄弱部位出现病害。必须在横向连接钢筋或横向连接钢板焊接完成以后,在进行桥面铺装层混凝土的施工,以防止横向连接后焊造成的温度涨缩造成桥面铺装层混凝土开裂。伸缩缝处浇筑的混凝土应平整并且与桥面连接平顺,防止因车辆动荷载过大造成伸缩装置的过早破坏,从而引起桥面铺装层的破坏。伸缩缝内填塞耐高温、弹性好的材料,从而保证伸缩装置能够自由伸缩,伸缩缝安装时的自由伸缩量应通过计算确定。水泥混凝土作为面层直接使用时,横缝应及时锯开,行车道、超车道及人行道的横缝应对齐,不得产生错缝;横缝间距一般按照4-6米控制同时控制板长为板宽度的1.3-1.5倍。纵缝宽度应根据桥面板结构、桥面宽度等因素确定,应避开重车轮作用带位置。锯缝深度纵缝2-3厘米,横缝深度为铺装层深度的1/3且不损伤桥面铺装钢筋网。泄水管处、伸缩缝处、沉降缝处必须做好防水处理,不得漏水、渗水进入结构本体,防止水的侵入是杜绝桥梁病害的先决条件,几乎所有的桥梁病害都与水的侵入有关系。
3.1.2桥面铺装层病害的维修加固方法
1)局部挖补。如果桥面铺装层砼仅出现小面积局部的坑塘、唧浆现象,可以采取局部挖补的维修措施。挖除前认真确定需修补的范围,修补范围应挖成规则的长方形或正方形,凿除桥面铺装层砼至梁板顶面并清理干净。局部坑塘范围内铺设上下两层钢筋网,坑塘周边应采取植筋技术将钢筋网与周边预置钢筋进行焊接。坑塘内采用c40或c50防水砼或钢钎维砼浇筑以提高其抗裂性、耐久性。
2)铺装层改造处理方案。对于铺装层病害严重、破损面积较大的采用铺装层改造处理方案。首先将桥面铺装层全部剔除至梁板顶面并清理干净,为确保凿除桥面铺装层时不损伤梁板,砼凿除时只能采用小型机具配合人工的方法进行施工。梁板顶面采用钻孔植筋的方法加强桥面铺装层钢筋与主梁的联结。铺设双层钢筋网片,钢筋网建议采用直径12mm以上的冷轧带肋钢筋,并且将钢筋网与主梁顶面的预置钢筋连接。加厚水泥砼铺装层,一般采用15厘米厚c40或c50防水砼或钢钎维砼。增设桥面防水层,防水层施工前要对水泥混凝土桥面铺装进行凿毛处理,保证凿毛质量,以露出粗骨料为准,然后将桥面清理干净;沥青砼下粘层应同时起到防水作用,宜采用改性沥青或其他洒布材料,不宜使用卷材。防水处理完成后顶面铺筑4-5厘米厚细粒式(ac-13)改性沥青砼,采用普通沥青砼面层时应采用双层铺筑,总厚度不宜小于8厘米,并且上面层宜采用防渗水性能较好的细粒式沥青砼。
3.2钢筋锈蚀的维修加固方法
钢筋混凝土或预应力钢筋砼中的钢筋锈蚀发生的前提条件是砼产生了裂缝,并且大气环境中具备水分、氧气等。所以对与钢筋锈蚀的处理方法应围绕处理裂缝,切断钢筋与水分、氧气接触发生化学反应的途径。对于裂缝的处理下边分墩台裂缝及梁体裂缝两个方面分别论述维修加固的措施,对于桥面部分裂缝的处理前文已经全面论述,此处不再累述。
3.2.1墩台裂缝的处理措施
墩台出现裂缝以后,应加强观测和检查。根据裂缝的位置、走向、宽度等特征,结合设计文件、施工资料进行全面分析,查明裂缝的性质、原因及其危害程度,然后制定具有针对性的处理方案,常见的处理措施有:
1)表面封闭法;对于不影响结构受力的温缩、干缩及施工过程中养护原因造成的裂缝,为防止水分进入造成钢筋锈蚀或在动荷载作用下裂缝继续扩大,可以采用表面封闭法处理墩台表面的裂缝。可以沿裂缝走向凿槽嵌补、喷浆、填缝的方法使表面裂缝封闭;2)压力灌浆法;该方法处理原理及适用范围同上。既采用高压灌注水泥浆或化学材料的方法,将浆液灌满内部裂缝。该方法与表面封闭法的区别在于该方法处理的裂缝深度更深;3)表面粘贴钢板或玻璃布等材料的方法;该方法即可以封闭表面裂缝,防止水分侵入,造成钢筋锈蚀,又可以提高结构的强度与刚度;4)钢筋混凝土护套加固法;该方法适用于墩台损坏较严重,表面出现严重裂缝、混凝土表面破损面积较大时,该方法是在墩台的四周布设钢筋骨架,支立模板
浇筑砼的方法进行墩台加固,该方法通过增加墩台截面积来提高墩台的承载力。该方法实施后的效果受墩台四周地基土承载力的影响较大,墩台四周地基承载力不足时可以采用加桩的方法首先对地基进行处理。
3.2.2梁体裂缝的处理措施
1)修补梁体裂缝。采用注入化学胶粘材料达到堵塞裂缝,防止钢筋锈蚀的作用;2)桥面补强层加固法。该方法同前文论述的桥面铺装层改造方案,通过在梁顶面加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原主梁形成整体,达到增加主梁截面高度的目的来提高桥梁的承载能力;3)增大梁截面和配筋法。在梁的底面或侧面,通过增加截面积和配筋的方法到达提高抗弯截面积的方法来提高梁的承载能力。对于t梁可以采用底部马蹄形加大与马蹄和梁肋同时加大的方法;4)改变结构体系的加固方法。通过在简支梁下增设墩台支点的方法,缩短桥跨,或者将相邻两跨简支梁应用预应力加固原理,使简支梁变成连续梁结构,通过对梁的受拉区施加压应力,以抵消部分自重应力,从而减少和避免梁体出现裂缝,以提高梁的耐久性;5)更换主梁法。梁体病害严重,承载能力严重不足的情况下,并且桥的下部结构承载能力足够时,可以通过更换荷载等级较高的新梁的方法来加固老桥。该方法施工简便,效果明显,但施工周期较长,工程造价也比较高。
3.3伸缩缝损坏的维修加固方法
关键词:桥梁工程;施工管理;控制措施
Abstract: In this paper, combined with practical work experience, analysis of the control measures introduced to improve the bridge construction quality control measures and to improve the safety of the bridge construction.Keywords: bridge engineering; construction management; control measures
中图分类号:TU997文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
强化桥梁工程施工质量和安全管理,是一项涉及内容较多、控制难度较大、技术水平要求较高的系统工程,需要施工企业在施工全过程中坚持标本兼治的原则,始终将施工质量和安全管理放在非常高的高度,才能树立良好的信誉,同时也才会获得较高的桥梁工程项目运营管理经济效益。桥梁工程在各地交通工程中得到大量开发实施,相关桥梁工程施工质量和安全问题越来越受到各方的广泛关注。为了高质、快速、安全、经济地完成桥梁工程的施工建设,施工企业在实际项目管理过程中,一定要严把桥梁工程施工质量和安全关,才能推动桥梁工程高效优质的建设发展。
1 提高桥梁工程施工质量控制措施
1.1 制定完善系统的质量监控策略和施工方案
完善系统的施工质量监控策略和施工方案,可以确保工程按照相关技术规范和设计要求高质快速的施工建设。在实际施工过程中,如果没有可行有效的施工质量监控策略计划和合理的施工技术指导方案,很难保证现场施工具有较高质量和效益水平。桥梁工程施工各阶段各环节中,严格按照施工组织方案要求进行施工,可以及时发现施工过程中存在的安全质量问题,便于管理人员有针对性的采取相应修正措施,有效提高施工质量水平。另外,制定完善系统的施工质量监控策略计划和施工技术指导方案,才能确保现场质量监督人员有步骤有计划有依据地进行施工质量监督控制。
1.2 严格监管施工原材料质量
原材料质量水平的高低直接影响到施工质量水平,其是桥梁工程施工质量监控的首要环节。要保证桥梁工程施工具有优质水平,必须把住原材料“四关”:即采购关、质检关、运输保险关、以及现场使用关。材料采购人员除了要具备较强的技术水平外,还应有敏感的市场经济观察力。材料采购人员在施工原材料采购过程中,应根据工程特性结合市场环境等因素,优选具备诚实守信、技术水平较高的原材料供应商,确保原材料按质、按时提供。要严格对进场原材料质量进行检测,对质量保证书不全不完善、技术指导不系统、无厂商、无合格证书、不符合要求的产品,一律不允许进场。凡施工过程中存在质量问题的材料,应按照相关规定要求严格追踪到底。
1.3 确保施工工序具有较高质量
桥梁工程现场施工的各个分项工程,其均是由一系列存在内部关系,相互制约的施工工艺工序共同组成。施工工艺工序质量是桥梁工程施工质量的重要组成部分,也是重要监控对象,在实际施工过程中,必需严格按照相关技术规范及设计要求的相关施工工艺工序进行施工。如果施工过程中,上道工序存在质量缺陷或安全隐患时,应立即停工进行问题排查,直到问题得到解决后方能进入到下道工序进行施工。施工现场要严格按照项目规定的交接班质量检查管理制度进行交接,在任何一道工序施工中,均必须进行自检、互检工作,确保施工具有较高质量水平。
1.4 全面开展施工质量安全教育培训工作
人、机械、材料是桥梁工程施工建设的主要因素,同时机械和材料质量水平又与施工人员技能素质水平有着密切的关系,也就是说人的技术水平高低、素质能力高低等,将会直接作用在桥梁施工质量中。因此,桥梁施工企业必须结合工程特性和现场基本情况,及时的、积极的开展各类质量、安全培训教育工作,不断丰富和提高施工人员的综合知识和操作技能素质水平,进而以人的力量确保施工机械、材料具有较高质量水平,提高桥梁施工质量及安全水平,确保桥梁工程高效优质的建设发展。
1.5 加强工程竣工验收质量管理
竣工验收是桥梁工程质量控制管理的最后一个关键环节,也是投资资金正式转化成使用价值的重要环节。桥梁工程项目在竣工时,建设单位(业主)应会同施工单位对工程项目进行预验收,待所有项目符合验收技术规范要求时,再组织运营单位、设计单位、监理单位、银行、以及政府相关管理部门,对工程质量、安全、进度、成本控制进行全面系统的验收
。验收检查工作中,对发现存在质量缺陷的项目,应提出相关整改措施及期限,直到项目按照专家意见进行整改合格为止,然后才能组织相关质检部门进行最终验收。所有竣工验收资料应做到齐全、标准、规范、准确、完善、真实,确保工程验收工作具有较高质量水平。
2 桥梁工程施工安全控制措施
2.1严格执行桥梁工程项目施工安全管理规范严格按照《公路桥梁工程施工安全质量标准化达标与工程质量验收规范及强制性条文》等相关技术规范要求,建立完善系统的施工现场安全管理制度体系,确保施工现场具有较高施工安全系数。桥梁施工单位在实际施工安全管理过程中,一定要坚持预防为主的安全管理措施,同时结合安全培训教育、施工现场安全技术交底等措施,强化施工作业人员的安全生产意识,让施工人员在施工全过程中始终严格按照安全操作技术规范要求进行施工,真正落实安全预防预控为主的现场施工安全管理理念。
2.2 坚持以人为本规划安全防护设施
施工单位在施工现场,对于安全防护设施的设置时,既要考虑施工顺利操作问题,又要兼顾施工人员安全作业最优化要求。通过合理优化规划,解决好施工作业人员的操作环境、空间,有效提高施工现场的安全作业系数。相对固定的施工场所,如:现场作业人员的工棚、钢筋加工场、施工机械设备停放点、以及电力设施安放点等部位,应进行合理规划确定,并设置好完善的安全防护措施。
2.3 加强安全生产管理
在实际桥梁工程施工生产活动中,施工单位必须严格按照“安全工作标准”要求,认真落实好各项安全生产防护措施,使各类施工活动在具有较高安全系数的环境前提下进行。施工企业应优化整合企业内容资源,建立完善的项目安全管理机构,并确定对应的施工安全管理人员和管理权责。要将安全生产管理工作落实到具体的人员,推动安全管理工作顺利开展。由于桥梁工程施工现场作业人员大多由临时工、农民工组成,其安全防护意识普遍偏低,施工企业在实际施工过程中,应充分做好施工队伍的安全管理工作。对于施工现场,应指派安全监督管理人员,进行现场监督管理;对于施工人员驻地,应定期进行安全检查工作,对于检查发现施工现场和驻地中存在的安全隐患,应立即采取相应防护措施进行处理,确保施工具有较高安全水平。结合工程实际情况,梳理出桥梁工程中施工过程中存在的风险源及应急处理措施,并制定完善系统的桥梁安全事故应急处理预案,并进行相应的应急逃生培训和演练,避免安全事故的进一步扩大。对于施工现场地质情况与设计不匹配、突发地质病变等重大特大险情时,应立即停工,并及时上报给相关安全监督管理管理,采取及时的安全防护措施,有效提高施工现场的安全水平。
3 结束语
作者结合大量桥梁工程实际施工经验,总结提高桥梁工程施工质量和安全水平的技术措施,在实际项目管理中有的放矢地顺利开展施工管理工作,变被动管理为主动和超前控制,有效提高施工过程中的安全水平和施工质量,把握施工各环节中的质量和安全监控要点,超前预测预控,避免或减少由于施工不规范、现场安全系数较低等出现返工和安全事故发生,有效提高施工质量和安全水平,减少工程损失,确保桥梁工程高效优质的施工建设发展,就显得非常有工程实践应用研究意义。
参考文献:
“桥梁工程”是道路桥梁工程技术专业的一门必修课,鉴于课程实践性较强以及培养方式朝着应用型人才转变的要求,传统的只重视理论知识的教学方式已经不能满足现阶段的人才培养需求,教学方式亟需改革。本文将从“桥梁工程”课程教学手段、教材革新、实践教学、考核方式等方面进行课程改革探讨,帮助学生更深刻地理解课程内容,掌握更多的实践技能,提高课程教学效果。
关键词:
桥梁工程;课程改革;教学手段;实践教学
“桥梁工程”是道路桥梁工程技术专业的一门专业必修课。本课程的培养目标是使学生熟悉各种类型桥梁的组成、特点及适用条件,并重点掌握常用的中小型桥梁,包括钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥、圬工及钢筋混凝土拱桥的构造原理、设计及施工方法和桥梁下部结构方面的基础知识。此外,也简要介绍了大跨度桥梁结构的构造及维修方面知识。“桥梁工程”是一门实践性很强的专业课程,要求学生能够将课程所学知识理解并应用到实际桥梁的设计与施工作业当中,并能够完成施工现场的管理等工作。随着桥梁工程技术的发展,新理论、新工艺、新方法不断应用在工程之中,这就要在课程教学的过程中能够及时更新知识体系,将最新技术理论及规范应用到教学之中。同时,为了适应应用型人才的培养目标,老的教学方法已经不能满足教学需要,教学方法的改革就显得尤其必要。
1当前“桥梁工程”教学现状
作为一门理论性和实践性都很强的课程,“桥梁工程”课程中内容涉及范围广、桥型复杂多变、规范条文繁多、构造要求复杂、计算内容多且难度较大,即要求学生要有牢固扎实的先修课程基础,又要求具备一定的实践经验才能很好的掌握课程内容。然而,当今的教学手段仍然是以单纯的课堂讲授为主,灌输式教育仍然普遍存在,学生学习的方式仍然是以课堂听讲为主,缺乏参与性和积极性,同时也不利于学生主动思考问题能力的培养,面对“桥梁工程”这门理论性与实践性并重的课程,陈旧的教学方法显然已经无法满足现如今的培养要求,具体来说,当前“桥梁工程”课程教学当中存在着以下几点问题:
1.1教学手段陈旧
当前的教育教学手段仍然在很大程度上沿习传统的以讲授为主的方法,在“桥梁工程”课程的教学过程当中,主要还是采用“老师讲授、学生听讲”的传统教学方法,学生在学习过程中处于被动听课的状态,积极性和主动性都无法得到体现,老师讲多少学生听多少,对于学生在理解桥梁工程各方面知识上缺乏指导性。
1.2大班教学效果差
高校扩招带来的入学门槛降低造成了高等学校学生激增的现象,学生的增多不可避免的导致了自然班级中人数增加。鉴于师资力量存在一定紧缺,就造成了大班教学的情况。大班教学在高校教学中较为常见,同一时间上课学生过多就容易造成授课效果差的弊端,“桥梁工程”课程难度较大,再加上大班教学就更降低了教学效率。
1.3教材革新缓慢
教材是教师教学和学生学习的主要依据,“桥梁工程”课程理论与实践并重,其教材有着其明显的特殊性。“桥梁工程”教材中规范条文众多,随着工程技术的不断发展,规范也随之频繁更新换代,我们使用的教材的革新速度远远更不上规范更新的步伐,致使学生学习到的部分知识落后于如今桥梁工程技术的进程。此外,如今的教材也缺乏创新性和启发性,学生只是被动的接受书本知识,没有起到引领学生思考创新的作用。
1.4实践环节缺失
“桥梁工程”课程的实践性很强,学生在学习书本知识的过程中接触到的绝大部分都是理论相关的内容,很少接触到工程实践。理论教学虽然能在很大程度上让学生掌握桥梁计算方面的知识,但是“桥梁工程”课程中很大一部分内容是有关现场实践和构造要求的,这些内容仅仅依靠理论授课很难理解,所以离开实践教学是无法达到理想的教学效果的。实践环节在“桥梁工程”课程教学中十分重要,它可以帮助学生在实践中理解理论知识,帮助学生掌握桥梁结构和施工的各道工序,在很大程度上提高学生的动手能力和协作能力,同时还可以在实践中让学生接触到工程管理方面的知识,在实际工作中提高能力,掌握专业知识。
1.5考核方式落后
我们现在采取的“桥梁工程”课程考核方式将最终成绩划分成两个部分,一部分是平时成绩,包括考勤、作业、互动等方面,占总成绩的30%;另一部分是期末考试成绩,折合后占总成绩的70%。这种考核方式所考查的重点依然是以理论知识为主,对学生的要求也是以书本知识为主,并没能重点考察学生的实践能力和创新能力,也无法适应应用型人才的培养目标。
2“桥梁工程”课程改革方向
为了能够突出“桥梁工程”课程中实践环节的重要性,并且转型适应应用型人才的培养目标,“桥梁工程”课程亟需进行改革。
2.1改革教学手段
现今“桥梁工程”课程的教学手段陈旧,一直沿用老师讲多少、学生听多少的方法,这种教学手段并没有突出学生的课堂主体地位,也没有能够调动起学生主动学习的积极性,很难达到理想的教学效果。教学手段改革的主要方向是充分调动学生作为学习主体的主动性。在教学过程中采取模块化教学的方式,将不同桥型划分为各个模块进行教学,增加课程趣味性。尽可能多的利用多媒体资源授课,增加图片、视频等资料帮助学生加深对各种桥梁结构的主观认识,以此来弥补课堂教学无法接触到工程实际的弊端。利用分组讨论的方式作为课堂互动,充分发挥学生的创新思维,同时也在一定程度上调动起了学生自学的积极性。将课堂主角交还给学生,教师对一些必要问题进行讲解,将更多的时间还给学生,让学生作为课堂的主角进行学习、讨论,将“翻转课堂”的理念应用到课程教学当中。
2.2加快教材革新
“桥梁工程”教材有着一定的特殊性,由于教材中有大量的工程规范和构造要求,教材革新速度缓慢的话,就会造成学生所学知识已无法和实际工程接轨,甚至会造成就业后工作出现事故问题,所以就要求教材依据现行标准及时更新。另一方面,教材的编写要突出以培养应用型人才为目标的特点,对于高职学生来说,要秉承“少学、够用”的原则,简化理论知识,增加实践内容所占的比重,更好的为让学生掌握更多桥梁工程实践技能服务。
2.3增加实践教学环节
桥梁结构复杂多变,结构构件繁多,桥型多种多样,仅仅凭借书本知识无法全面认识桥梁结构。过往的“桥梁工程”课程教学当中,过多的重视理论教学环节,忽略了实践教学环节的重要性,没能突出本课程实践性强的特点,学生在课程完结之后普遍存在对桥梁结构缺乏直观认识的现象。我校在“桥梁工程”课程教学当中加强了实践环节的教学内容。首先是生产实习环节,通过组织学生参加生产实习,帮助学生在施工第一线接触各类桥梁,参与一线生产活动,在实际工程当中学习施工及管理知识。其次,组织桥梁建模比赛,鼓励学生动手制作桥梁模型,加深对桥梁结构设计的理解。最后,增强校企合作,向企业输送学生进行锻炼,选择校外工程技术人员担任实践导师,指导学生第二课堂实践环节的学习,依据培养应用型人才的目标,使学生达到毕业后即可在就业单位胜任技术岗位的要求。
2.4改革考核方式
目前的考核方式中过分注重卷面成绩,并不能很好的适应培养应用型人才的目标,因此为了更好的服务于培养高职院校学生专业技能、方便学生就业,现如今的考核方式就必须进行改革。“桥梁工程”课程的考核方式应该从重视结果向重视过程进行转变,对成绩的评定不应再仅仅局限于卷面成绩的高低,而是应该更重视学生在课程学习以及考核的过程。在新的考核方式中应该增加平时成绩所占比重,降低理论知识考核成绩所占比重,两者各占50%比例,以此突出技能环节在课程中的重要性,同时也更便于使学生重视起实践技能的学习。平时成绩中应包括考勤成绩、实习成绩、实践技能及识图制图成绩、桥梁模型成绩等方面;基础理论知识包括期末考试卷面成绩,两部分综合考虑评定学生的最终成绩。
3结束语
“桥梁工程”作为道路桥梁工程技术的一门专业必修课,有着其明显的实践性,传统的教学方式、考核方式已经很难适应新的学生培养目标,要想适应新的应用型人才培养目标,并突出课程实践环节的重要性,引导学生更好的掌握桥梁工程中各方面的知识及技能,就必须对教学手段、教材革新、实践教学、考核方式等方面进行重点改革。只有通过改革,才能更好地激发学生学习的积极性,帮助学生掌握应具备的工程技能,同时也能帮助教师更全面的提高综合素质,更进一步地提高教学效果。
作者:董文龙 冯国海 单位:商丘工学院土木工程学院
参考文献:
[1]廖玉凤.“桥梁工程”课程教学方法改革研究[J].科技视界,2014(36):66.
[2]孙媛媛.高职“桥梁工程”课程改革与实践[J].课程教育研究,2015(28):150.
一个地区的发展和建设离不开当地的高等院校的人才培养,地方高等院校自身的发展和服务地方的建设至关重要,尤其在培养专业技术人才方面要结合本地区的特色和特殊性做出及时的调整和适应。地方高等院校在各个专业的自身发展与服务地方的关系影响其健康持续发展,这个问题引起高等院校自身和学术界的广泛关注。从服务地方来看,大部分高校存在没有合理调整各个专业内容的设置及时应对当地发展和建设的需要,脱离当地建设的实际、针对性不强等一系列问题。盐城工学院作为一所传统的工科院校,近几年来一直将服务地方策略作为专业人才培养方案调整的重要依据,努力把学校建设成服务地方发展和建设的人才培养、科技创新的重要基地。自2010年我校土木工程专业准备住建部专业评估开始,土木工程学院启动以工程应用能力为主,结合地方建设为特色的土木工程人才培养课程教学模式改革工作。作为土木工程专业道路与桥梁方向,《桥梁工程》课程是一门非常重要的专业课程,是一门要求工程实践能力很强的专业课,与工程实际关系十分密切,因此通过一定的工程实际锻炼,能用已学的知识理论去解决工程实际问题将关系到学生专业能力素质。结合多年的桥梁工程教学经验,本文对工程应用能力培养进行探讨和思考。
1桥梁工程课程教学存在的问题
《桥梁工程》课程是继土木工程制图、材料力学、结构力学、结构设计原理、基础工程、桥涵水文、道路勘测设计等课程学完之后,以实际工程为背景,进一步运用力学知识和综合专业基础知识,解决桥梁实际工程问题。结合近些年当地桥梁工程建设的增多,这就对道路桥梁专业毕业生的专业知识层次要求产生了变化,我校桥梁工程课程理论教学增加到目前的88学时,注重了这门课教学的整体完整性,但也存在一些不足和需要改进之处。目前在教学中普遍存在的问题有:1)由于学生专业基础课程学习的不够扎实,一些专业基础课程设计未能按要求完成,而往往基础课和专业课是由不同老师讲授,导致桥梁工程学习中运用到已学过的知识理解新的概念、理论时不能及时掌握,随着课程的推进新的知识点越来越多时,学生学起来就感觉到困难,致使掌握程度浮于表面,甚至只是应付上课;2)由于课程相对密集的原因,没有更多的时间在学习过程中结合实践和运用,不能把理论知识和工程实际有效的结合,导致接下来的课程设计环节无法进行,甚至失去课程学习的兴趣和信心;3)考核方式多为结合平时上课出勤情况,书本上理论知识点的期末试卷考核,这种评价体系侧重于理论知识的考核,无法全面的对综合运用学过的专业知识去解决实际问题的能力进行评价,因此不能很好的培养具备能够提出问题—分析问题—解决问题的工程应用能力的人才,与目前倡导的卓越工程师的培养大相径庭。针对上述大部分高校桥梁工程课程教学存在的问题,目前常规的桥梁工程教学模式、教学方法亟待需要完善和优化,这对培养应用型专业人才十分必要。因此,结合自身多年在教学工作中的体会和做法,对桥梁工程教学的一些做法和改进进行探讨。
2以应用能力为主导的教学模式
众所周知,作为土木工程专业的学生学习理论知识的目的是毕业后能够运用到实践工程中去,在工作中遇到新的问题如何运用已学的知识去处理和解决。因此,作为桥梁工程课程教学改革,要与实际工程相结合,建立合理的教学课程体系,培养和锻炼学生具备工程应用能力,能够解决实际工程问题至关重要。
2.1理论课程学习模式的改革
作为桥梁工程课程的学习,一般学生常规的学习方式是进课堂集中听专业老师灌输式的讲授,这种教学模式不利于培养学生的工程应用能力,在教学过程中应体现工程特色,突出实践,强化应用。我校桥梁工程课程理论教学88课时,通过加大课时量做到教学内容完全体现深化桥梁理论知识学习,加强工程实际能力的培养。课程教学大部分章节以桥梁工程案例为依托,做到从工程中学习理论知识,到运用已学知识解决工程实际问题中去,增加学生工程意识和思维方式。建立了一套工程信息资料数据库,如BIM建模与应用模块,实际桥梁工程施工、设计、监理、造价及管理资料模块,桥梁工程视频、动画模块,与桥梁工程有关的微信(筑龙路桥等)、论坛精品资料模块、实验室实践学习模块、工程软件学习实践模块,产学研实习模块等等,并将其穿插应用于理论教学的始终,突出课程教学的工程特色,并通过结合学校周边近几年大型桥梁工程建设,激发学生学习桥梁工程课程的兴趣和爱好。在培养学生工程应用能力的同时,也注重自身工程应用能力的培养。近年来结合当地桥梁工程建设,有意识的投身到桥梁建设中的施工方案制定论证、桥梁的规划与设计等环节,加强实践锻炼使理论联系实践更有效的服务于教学。因此,在教学中充分使用收集的大量的桥梁工程实践资料,结合理论知识可以使所讲的专业知识更加切实、生动、易接受,通过自身结合工程学习能够更好的影响和培养学生的工程应用能力。如装配式梁式桥上部结构的施工章节,把自身实践的现场施工资料、图片分步骤的配以施工知识要点进行钢筋工程、混凝土工程、模板工程及吊装工程讲解,再结合图纸和规范,做到活学活用,既理解了施工的程序和步骤知识,又很好的明白施工规范的要求,也能看懂图纸并掌握理论知识要点,去除过于抽象枯燥的施工知识学习。制图、计算软件的运用也是桥梁工程学习的一个重要过程,文献中调查学生57人中约40人认为教学应结合工程设计软件,在教学中使学生能熟悉使用常用的一些制图、计算软件尤其重要,如复杂公式Excel表格化,连续梁桥使用CAD与桥博或MidasCivil交互建模计算等,针对道路桥梁方向,我校开设了土木工程CAD配套选修课程,学习道路桥梁设计计算软件,结合实践工程训练,使学生能够真正应用解决课程设计或毕业设计实践问题,为将来从事这方面工作打下良好的基础。
2.2课程实践训练环节模式的转变
以往我校的桥梁工程课程实践环节主要是通过虚拟一课题完成课程设计或大作业,进行设计一座预应力梁式桥或拱桥,并给出计算书和设计图纸。通过几届学生完成情况的观察,在两周的时间内,只有少数学生能够参考设计计算实例完成,只是依葫芦画瓢的照搬参考书上实例进行计算画图,没有真正的去理解体会完成一座桥梁的设计计算。针对这种情况,在教学过程中通过问卷调查和与学生互相交流得知,导致这种情况的原因是集中教学模式,加之实践中其他课程和实践环节过多,只有无暇的应付根本没有时间去思考和认真去做。因此,最近几年采取了一系列的措施改变上述的状况。首先,把一个课程设计分割成若干小的任务,在桥梁工程每一章节学完要求学生完成对应部分的内容,做到每人一题一练,加强对平时的检查和考核,注重平时让学生通过一些工地见习,实验室亲身的体验,分组交流讨论,加强与有设计经验的老师、工程师等交流与学习,做到真正的自己动手解决问题,掌握桥梁理论知识点的灵活运用。其次,注重实践环节成果图纸手绘与软件绘图相结合,加强计算分析软件的操作训练。反映一个学生设计一座桥梁最后的成果是图纸,手绘要求加强基本功的练习,CAD绘图要求能够熟练掌握绘图技巧,而在绘制桥梁图纸中结构尺寸和钢筋都需要理论公式的计算和验算,当手算繁琐时可以用计算分析软件进行计算和验算,如前面提到的桥梁博士或MidasCivil等,当然在后期熟练掌握理论知识进行设计计算的基础上可以采用现在很多流行软件如桥梁设计师等对常规桥梁进行设计计算及出图,节省反复的试算验算过多的环节,使学生腾出更多的精力去思考如何优化设计,使设计更加合理和安全可靠。最后,借助产学研基地加强工程的实地教学和应用,同时多组织一些工程实践动手比赛。在有些工程中,比如近期在我校北门建设的盐城内环高架桥,从一开始桩基施工,到现在的上部箱梁满堂支架施工,还有不远处的跨河流的挂篮施工,以及1km范围内的3层互通立交桥的整个施工等,高低年级的学生都可以不定期的去工地现场进行学习和参观,通过对整个施工过程的跟踪,不仅加深对桥梁基本知识结构的理解,也学习了道桥施工的流程和步骤,同时我校也定期的邀请施工一线的总工等来进行讲座交流学习,用身边的桥梁建设实例去解读本课程的知识理论,使学生有更深的切身体会,更容易接受,真正做到理论结合实践的学习,训练具有工程应用能力的素养,能发现工程问题,分析存在的问题和弊端,去提出合理的防范措施。除此之外,我校还鼓励学生参加一些课程建设实验室开放项目,教师的科研项目,全国的竞赛等,这些都能训练和锻炼一个学生的工程应用能力。如在我校学生可以自己申请自密实混凝土在桥梁工程中的应用项目,通过学校的资助完成桥用自密实混凝土的施工配合比试验研究,加强对专业知识的理解。
2.3建立课程工程应用能力考核机制
强度工程应用能力,并不是放弃量化的指标考核,建立在实际教学过程中能够进行综合评价一个学生的评价考核体系,使学生能够知道想学什么,要学什么,必须学什么。在考核中强度多元化的评价,如桥梁工程知识点的比赛,定期学生上台讲课汇报情况,让学生自己解决同组或本班其他学生存在的问题。真正做到以考促学,以考促教,加强平时考核,加强知识的综合运用能力的测评,加强自己动手解决问题的评价。总之,好的评价考核体系能够真正区分和识别谁是最好的学生。
3结语
【关键词】桥梁工程 课程建设 实践性教学
课程建设是教学建设的基本内容,是人才培养质量的根本保证。精品课程建设是教育部“高等学校教学质量与教学改革工程”的重要组成部分,同时也是青海大学课程建设的重要内容和主要目标。其目的在于:通过精品课程建设,切实推进教育创新,深化教学改革,促进现代信息技术在教学中的应用,共享优质教学资源,全面提高教育教学质量。 2014年10月,“桥梁工程”被青海大学土木工程学院列为优质建设课程,同年12月,被青海大学教务处立项为“三类”重点建设课程。现就该课程的建设情况阐述如下。
一、教学内容组织方式与目的
针对课程中的基本概念、结构的基本组成部分结合各种桥梁模型进行讲授,使学生掌握桥梁的各部分组成和基本概念,对桥梁有个感性认识。设计计算理论的部分内容根据桥梁结构的设计顺序按上部结构、下部结构及支座来安排,以设计理论的应用和简单的力学推导以及引入桥梁设计规范为主,并通过课程设计,使学生学会应用规范进行简单的桥梁部件的设计计算,这是学生了解桥梁设计过程和施工对象的关键所在。最终教学目的: 使学生精施工,懂设计,会管理。
二、实践性教学的设计思想
本课程实践教学的设计指导思想是通过系统、完善的实践教学,将理论与实践相结合,增强课程教学效果,提升学生分析问题、解决实际工程问题的能力。实践教学体系主要包括认知实习、课程实验、课程设计、生产实习和毕业设计等环节。
1.认知实习
土木工程专业(交通土建方向)学生第二学年第一学期,组织学生到青海省西宁市附近已建成运营的具有代表性的桥梁以及大型桥梁施工现场进行参观实习,帮助学生初步建立桥梁工程的感性认识,促进学生及早确立学习目标。
2.课程实验
根据本课程实践与理论结合紧密的特点,以《建筑材料》、《结构设计原理》等课程实验为基础,构建了以验证性实验为主的课程实验项目。为有效培养学生独立分析问题、解决问题的能力。开设综合性实验和设计性实验,并逐年提高其比例。同时,为了培养学生的创新意识和创新能力,鼓励和引导学生利用课外时间进行创新性实验和科学研究。
3.课外科技活动
建立青海大学土木工程学院桥梁兴趣中心,开展每年一度的桥梁结构承重大赛和桥梁模型设计大赛。鼓励学生积极参与桥梁结构承重大赛和桥梁模型设计大赛,并在赛题设计时注重拓展学生的创新思维和培养学生的创新能力。
4.课程设计
在桥梁工程理论教学基础上,安排了为期一周的混凝土梁桥课程设计。课程设计包括理论计算和结构构造图设计两部分。通过课程设计,加强了学生对所学知识的综合应用,提高了学生分析问题、解决工程问题的能力。
5.生产实习
在学生学习的第四学年第一学期,安排了为期6周时间的毕业实习。学生通过深入工程建设现场,对桥梁建设动态、结构设计、施工技术等方面有更好的了解和掌握。通过校企合作,建立3-5个专业实习基地供学生进行生产实习。
6.毕业设计
毕业设计是专业教学中极为重要的环节。毕业设计始终结合理论设计与生产实际相结合,坚持一人一题,设计涵盖了桥梁方案设计、技术经济比较、内力计算与配筋、施工组织设计等内容,学生通过桥梁工程设计的全过程训练,不但掌握了桥梁设计的基本方法,而且提高了综合应用知识和分析问题的能力,确保了毕业设计质量。
三、实践教学效果
1.增强桥梁认知能力,树立了桥梁工程意识
通过实践性教学环节,提高了学生对桥梁工程的认知能力,充实和深化了课程理论教学的效果,使学生对课堂教学内容有更深刻的理解。
2.锻炼了动手能力,加深了对桥梁结构的理解
通过课程设计,学生掌握了桥梁的设计理论、方法和计算步骤,并用于具体工程设计;实验教学可使学生掌握桥梁结构的试验检测方法;经过实习基地的实习,学生进一步了解桥梁的构造、施工工艺和流程、施工组织设计和管理,提高学生解决实际问题的综合能力。
3.得到了桥梁工程设计全过程训练,具备了从事桥梁设计的基本能力
通过毕业设计环节的综合训练,学生对桥梁设计全过程、构造设计、计算方法和施工组织管理有更加深入的理解;将科研项目引入毕业设计选题,使学生获得科研工作的基本技能训练。学生毕业后能很快适应工作,用人单位普遍反映学生基础扎实,工作能力强、协助能力强。
四、教材的使用与建设
本课程从2000年开始一直采用由姚玲森主编的《桥梁工程》教材。2004年交通部颁布了新的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62―2004),进而更换姚玲森主编的新版《桥梁工程》,此教材为“十一五”规划教材和21世纪优秀教材。
五、促进学生主动学习的扩充性资料使用情况
由于该课程具有综合性、实践性等特点,为了激励学生的学习兴趣和积极性,调动学生学习的主动性,注重给学生传授获取相关知识的方法,提高学生的自学能力。为此,我们为学生提供了一些相关的扩充性资料:工具书、网络资源课件、相关辅助自学教材和杂志。
六、教学方法和手段
近年来,在教学实践中重视教学内容的更新,重视教学方式的改革,努力实现由单纯传授知识到启发学生的思维、培养学生的创新意识和能力;坚持不断地改进课堂教学,坚持课内外各教学环节的紧密配合;开展课堂讨论、案例分析、演示试验等教学内容,使课堂气氛生动活泼。实现由单纯传授知识到重视培养能力的转变;坚持精讲多练使课堂成为学生智能培养的舞台;探索高效率教学使课堂成为学生智能培养的阵地。重视课堂设计的目的性、科学性、实践性、艺术性和思想性。总结经验,转变教学思想。各环节相配合,推动教学改革。
参考文献:
关键词:桥梁施工;质量管理;问题;应对措施
中图分类号:U445 文献标识码:A
1 桥梁工程质量控制要点
1.1 施工前的准备控制
在桥梁工程正式施工之前的准备工作应把地质资料以及水位资料;各种所需要的图纸以及会审纪要;施工场地和周边范围内的地下管线资料;施工过程中所用到机械设备的技术资料;桩基的施工组织设计;桩基的施工方案;施工过程中所需的建筑材料的质量检查报告。在图纸中应该标明桩的位置、编号、施工顺序、水路、电路等相关设施所在的位置;制定好施工计划、机械设备、建筑材料的供应计划;还要制定关于季节性特征明显的施工技术措施。
1.2 灌注桩孔的质量控制要点
应在工程正式施工前,认真核对好相关的地质资料、检查施工中所需要的机械设备、施工技术能否达到相关规定的标准,并且进行“试成孔”工作。在正式开孔之前,应该依据建设单位进行测量的基准点,还有基线放样定位,在监理进行审查复合之后,利用十字交叉法定出孔桩的中心位置。除此之外,还应该把桩位的定位放样做到准确无误,在距离桩位不远的地方应该将龙门桩的位置设定好,由专门的负责人进行看管。如果发现护壁出现蜂窝或者是漏水的情况,应该在第一时间内进行补强防止造成事故。在设计标高被挖到的时候,孔底不应该发生积水现象,终孔后还应将护壁上面的淤泥、残渣、积水等情况及时进行清理工作,然后再进行隐蔽工程的验收工作。
1.3 钢筋笼质量控制要点
钢筋在进入到施工现场的时候应该进行质量检验工作,及时确定钢筋是否有质量保证单,并且对钢筋作出力学和焊接试验确保质量合格,待符合标准后方能使用。不单单只要求钢筋要有质量保证单,焊条也应该有质量保证单,但是焊条的型号要与钢筋的性能相互适应。钢筋笼的制作过程应严格按照相关规定进行设计加工,主筋的位置还要利用钢筋定位将支架进行控制和等分距离。钢筋笼早搬运过程和吊装的时候,应该防止其变形;在最后安放之前还应最后确认一遍孔内的情况,以便确定孔内没有发生塌方或者是沉渣的现象,在最终安放的时候要准确对准孔的位置,尽量避免破坏孔壁。还需要注意的是钢筋笼的标高在达到最初设计好的位置后应该采用工艺钢筋进行加固,防止钢筋笼下沉以及伴随着混凝土上浮而上浮的影响。
1.4 砼灌注施工控制要点
灌注砼工作的开展应在成孔质量检查合格后进行。在灌注砼之前,应该把清孔工作做好,特别是孔壁和孔底是必须要清理干净的,做到孔底无浮渣,孔壁无松动。在开始做搅拌工作的时候应该做一次塌落度的检测工作,将流动性调整好,还要有较好的粘聚性,并且仔细观察灌注时的塌落度,只有拌好的砼才能投入到使用当中,一旦发现灌入桩孔有离析现象应该禁止其灌入。
1.5 桥梁伸缩缝控制要点
对完成后的桥梁伸缩缝的宽度以及顺直度进行细致的检查工作,发现不符合标准的地方及时进行整改,然后在进行检查,对合格后的伸缩缝进行清理工作,主要是盖梁或者台帽的垃圾,最后将预留好的伸缩缝的槽内设置好木板,将低标号的砼进行回填。伸缩缝装置的选择毋庸置疑一定要选择性能良好的,这样才能确保桥梁表面伸缩缝处的平整度是最好的。纵坡引起的梁长变化将会直接影响伸缩缝的使用周期,在T梁安装结束后再对封锚端砼进行浇注工作,这样不仅有利于控制好桥梁各梁端的平齐和顺直,还能尽量避免背墙顶的高低度不平整,最后还要防止材料在运输过程中遭到压弯变形。
1.6 成本控制要点
在做好工程进度、工程质量、工程安全等工作的前提条件下,更好的把工程项目成本控制好,工程项目部应该建立起较为完善的成本控制体系,对整个工程项目所发生的一系列费用支出进行控制,在实施桥梁工程质量控制的目标成本管理中,桥梁工程项目部应该不断的挖掘出各种可降低成本的潜在能力,并且保证钢筋水泥等各种材料质量,大幅度降低材料价格和工程成本。
2 桥梁工程质量的检测和修复
2.1 桥梁工程质量的检测
2.1.1 应该对桥梁工程所使用的混凝土强度进行详细的检查,还应检查混凝土抗压能力是否达到设计要求标准。
2.1.2 对混凝土的保护层厚度要及时进行检查,充分利用好混凝土保护层测定仪。
2.1.3 对于桥梁工程是否有缺陷或是蜂窝现象的检测,应该注意是否因为构件内钢筋稠密导致混凝土振捣不畅通或者是漏振,因为这些原因引起更大面积的蜂窝、漏筋等现象的发生。
2.2 桥梁工程的修复
在完成对桥梁结构的检测之后,工作人员还应该对检测结果进行更深入的分析,在针对发现问题的地方进行及时的修复工作。通常情况下,施工人员大量采用的是渗透性聚合灰浆修补方法,因为此种方法的技术成熟,优势明显,而且耐久性能良好。此外,施工人员还可以保持原有的设计断面,但这不属于加固只是对结构的修复。渗透性聚合灰浆修补方法有着更明显的显性,渗透性和粘结性能较好,不发生龟裂,还可以防止内部钢筋的锈蚀,最重要的是无毒性保证了人身健康。
3 关于桥梁工程质量控制的几点建议
3.1 原材料的质量控制
混凝土质量控制的好坏与否与原材料质量息息相关。在进入到施工现场的原材料必须要符合相关的规范要求,还要选择热膨胀系数小的骨料,因为它不仅能提高在混凝土中所占的面积,还能更大程度的降低水泥用量,这也就间接性的降低裂缝现象发生。为了保证混凝土的质量,在生产过程中要对混凝土的原材料进行严格的质量检测,只有符合技术指标的才能投入使用。对原材料的质量控制,除了要经常进行检测外质量控制人员还应该熟悉掌握含水量的变化规律,根据变化规律等信息拟定好相应的对策措施。
3.2 科学配制混凝土
桥梁工程中的主要受力结构是预应力空心板,所以桥梁工程的上下部构造物,全部都需要进行科学合理的混凝土配合比例。为了更好的满足桥梁工程的技术性能和桥梁工程施工工艺,通过实验来确定施工中的配合比。科学合理的将混凝土进行配制才能保证桥梁的强韧度,从而保证整个桥梁工程的顺利进行,保证桥梁工程的技术性、经济性、综合性。
结语
目前为止,我国城市化建设正处于快速发展的态势,但频繁出现的质量和安全事故使桥梁工程质量控制问题成为社会的焦点,本文中所提到的相关问题都说明了桥梁工程质量的关键性,要想提高桥梁工程的质量,就必须严抓、狠抓质量控制。
参考文献
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[2]王建弘.桥梁施工中的技术质量问题分析及对策[J].桥梁,2006(1):64-65.
[关键词]桥梁;预制;现浇;梁
常见预制梁设计应用于桥梁工程中。预制梁因为其可以工厂化流水施工作业,采用集中预制施工管理,所以在质量控制、进度控制,以及安全文明管理、信息化施工管理等方面占有优势,这也是国家推行装配式建筑构件(PC构件)大环境下的趋势所在。本项目预制梁数量不多,且工期紧,施工场地有限,对于本项目的预制梁生产与现浇梁生产进行了分析总结,以期为类似工程设计及施工提供参考。
1工程概况
南安市海峡科技生态城区市政道路(一期工程)包括两座桥:横五路跨纵一河水系桥一座,桥梁布跨20m×4=80m,上部桥跨结构采用后张法预制空心板梁(共17片/跨×4跨=68片);横四路跨纵一河水系桥一座,桥梁布跨20m×2=40m,上部桥跨结构采用后张法预制空心板梁(共23片/跨×2跨=46片),共114片空心板梁。空心板梁长19.96m,采用简支梁结构体系。
2不同工况下的对比分析
预制空心板梁适用于跨径8~20m,预制箱梁、预制T梁适用于跨径30~40m,现浇箱梁常规跨径为25~50m。30~40m桥跨之间既可以选择预制梁也可以选择现浇梁施工,还可以是两种工艺的组合形式进行布跨设计,根据不同工况下进行设计方案经济比选,选择出适用且费用最低的工艺。(1)在预制梁与现浇梁分部分项工程费用相近的情况下,考虑施工工期、施工措施费的影响因素。预制梁因其可以不用在桥梁下部结构完成后再进行生产,所以相较现浇梁施工工期具有绝对优势;而施工措施费主要考虑生产规模以及桥梁结构,在预制梁设计量较少而建设单位给的预制场建设费用较低或没有的情况下,可以考虑委托外部协作单位进行生产,大幅减少措施费用的投入。(2)桥梁设计高度对比分析。预制梁施工成本不随桥梁高度增加而增加,现浇箱梁支架搭设成本随桥梁高度增加而增加。即使桥梁高度为30~50m,预制梁都能利用架桥机进行安装而不增加措施费,而现浇梁因为支架搭设高度增加所增加的费用,以及因为高度增加,投入起重设备的费用都会导致措施费显著增加。(3)跨越江、河、湖、海、路线等工况下采用预制梁施工相对现浇梁施工可以减少对周围环境的生态影响,施工速度更快,减少措施费投入,在工期较紧的情况下更有利于尽早完工。
3不同施工工艺及成本效益分析
3.1不同施工工艺分析
3.1.1后张法预制梁(空心板梁、箱梁、T梁)施工工艺
清理底模、施工放样→绑扎底、腹板钢筋→安装底腹板预应力管道→安装侧模→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装顶板预应力管道→锚具固定→安装端头模板→浇筑梁体混凝土→梁体养生→张拉、压浆→梁端封锚→存梁及安装。后张法预制梁(空心板梁、箱梁、T梁)施工要有1个能与生产能力相匹配、具有一定规模的预制梁场,在预制梁场进行梁片预制生产及施工管理工作。预制梁场要投入相应的预制场地、底模、多套组合模板、起重设备、钢筋加工场等设施。可以采取多片梁同时钢筋绑扎,依次进行模板安装,逐片进行混凝土浇筑。在钢筋制作及安装上进行工序优化,实行流水施工。梁片生产更注重每片梁的生产效率,在一个生产周期内能完成多少产量体现出该规模梁场的生产能力,投入与产出比,以及生产过程、不同工序之间的紧密衔接,合理分工、密切配合。在最短的时间,保质保量地完成梁片生产任务,以最低的成本获取最大的效益。
3.1.2后张法现浇梁(箱梁)施工工艺
下部结构施工完成→地基处理→搭设支架→全孔预压→安装底模、侧模和支座→绑扎钢筋(底、腹板、横梁)→安装内模→绑扎顶板钢筋→浇筑混凝土→梁体养生→拆除侧模→张拉、压浆→拆除支架、底模→梁端封锚。后张法现浇梁(箱梁)施工要在下部结构完成后,对现浇箱梁垂直投影面积范围内的场地进行地基处理,搭设满堂支架或钢管贝雷梁组合支架;或不用对地基处理,采用钢管贝雷梁组合支架,钢管直接插入地基一定范围内,起到支撑承载作用。支架搭设好后,进行支架分级堆载预压,预压合格后进行相应上部结构工序施工。每道工序都在上一道工序验收合格后方可进行。以伸缩缝为界,分幅分联进行支架搭设,可不同联同时施工,投入多套支架及模板等设施,考虑工期影响及设施投入的成本,在满足工期的前提下,较少设施的投入,获取最大效益。显然,预制梁可以在桥梁下部结构及基础结构还没开始施工就开始预制施工,而现浇梁要在桥梁下部结构完成后才进行地基处理、支架搭设、支架预压等工序施工。在施工时间上,预制梁相对现浇梁可获得工期优势。
3.2成本效益分析
3.2.1技术方案比选
预制梁可在桥梁下部施工或基础施工开始后平行施工,也可在基础施工前进行预制生产,待桥梁下部结构施工完毕验收合格即可进行梁片安装。现浇梁在桥梁下部结构施工完毕验收合格后,再开始地基处理以及支架搭设施工,现场混凝土浇筑后,还要等待混凝土龄期强度增长后进行张拉、压浆以及拆除支架,因工序搭接损耗的时间相对较长,在施工工序上,预制梁上相对现浇梁施工节省工期。在节省工期的同时也减少了成本的支出,提高了效益。
3.2.2经济指标分析
预制梁需要建设预制梁场,预制梁场建设费用主要包括:预制场场地租赁费以及场地建设、附属设施费、梁片安装费。现浇箱梁措施费主要包括地基处理及搭设支架、支架预压及支架拆除、支架材料损耗费用。在预制梁数量相对较少时进行预制场建设投入相对较高,预制梁数量越多,预制梁场建设费用分摊到每片梁的费用就越低。另外,在预制梁片相对较少,施工单位建设预制梁场投入与产出不经济的情况下,可委托具备资质的外单位协作生产,外单位主要提供预制场地、人工、模板、机械等服务,相比自己组建预制梁场,委托外单位协作生产可节省场地建设和拆除的费用。在进行预制梁或者现浇梁设计时,应该针对措施费进行测算,在工况可行的条件下,选择措施费费用较低的设计及施工方案,更有利于提高社会经济效益。
3.2.3工厂化集中生产,确保质量
预制梁可进行工厂化集中生产,无论在施工环境的安全保障方面还是品质控制方面,能够发挥工厂化流水线施工特点,在质量效益、安全保障上更具优势。(1)在质量控制中,由于预制梁每片梁本身构件断面尺寸规格单一,施工过程容易控制。可引进电焊机械手进行钢筋焊接,保证钢筋焊接质量以及焊接数量;可引进高频振捣器模板,根据不同混凝土坍落度,进行不同振捣频率及振捣幅度控制,确保混凝土振捣密实;可引进自动喷淋系统,根据温控进行养护,确保混凝土的龄期内强度满足设计要求;可引进智能张拉、压浆监测系统,提高张拉压浆工序施工质量。(2)在进度控制中,由于梁片都是将工艺进行简单复制,容易学习以及量产,随着前面的几片梁的生产熟悉与磨合,施工进度都将加快。在进度控制过程中,可优先在钢筋加工场将每片梁的钢筋加工好后安装上端头模板,然后吊装钢筋笼到已经安装好侧模的台座上,这样有利于减少预制梁台座的占用时间,减少制梁台座的投入,缩短梁片生产周期,加快梁片生产速度,提高生产效益。(3)在信息化管理中,对梁片贴上二维码标签,标签中原材检测数据、施工过程影像、监测数据等信息都可以溯源。对梁片进行量化信息采集,并对数据进行分析,优化工艺,提高梁片产品质量以及效益;对生产线进行视频监控,观察生产动态,有发现违规操作即进行警报提醒;在各道工序中实行无纸化办公,签字验收、分工明确、责任明确。(4)在安全管理中,工厂化的施工管理更有利于安全标准化管理执行。工人、机械操作手相对稳定,减少了人员的流动,培养了技术先进、安全可靠的劳动力,推进生产的同时也减少了安全隐患。同时,工厂化的生产更容易为工人提供安全保障措施,减少危险源,确保安全生产,减少安全风险。
3.2.4绿色生产,生态环保
预制梁因其在工厂集中生产,有以下优势。(1)预制场场址可选择在市郊无人区,可减少对周围环境的噪声污染和干扰,防止扰民,杜绝阻工。(2)预制场封闭施工,在粉尘控制方面,可安排固定人员进行清扫除尘、降尘,减少了对现场施工作业人员及周围环境的影响。(3)预制场里面梁片养护用水可循环使用,在节水方面更具优势。(4)预制场内产生的混凝土建筑垃圾可考虑重新破碎,筛分出砂、石料,循环使用。
4前景分析
预制梁与现浇梁的具体应用主要取决于不同工况下的经济效益分析,站在建设单位的角度,主要是经过比选后的方案经济效益更佳;站在施工单位的角度,主要是在确保安全和质量的情况下成本更低,利润最大。预制梁不管是在质量控制、进度控制,还是安全文明管理、信息化施工管理等方面相对现浇梁都更具优势。由此及彼,建筑装配式构件在房屋建筑市场也同样具备相应的特点,这是工厂化集中生产作业的成果,生产速度更快,质量更好,节约成本,安全有保障,其所带来的社会经济效益是显而易见的。预制梁的生产线也不止生产预制梁,也可改良生产线,生产装配式建筑PC构件、预制盾构管片等多种形态的产品来满足市场的供给需求,在众多施工企业的生产经营角逐中,在国家提倡装配式建筑(PC)构件的市场大环境下,预制装配式建筑构件也将在未来高质量建设的舞台上发挥重要的作用。
5结束语
通过对预制梁与现浇梁比选及前景分析,在不同工况下比选出技术更优、经济效益更佳的施工工艺技术方案,或对施工工艺进行优化创新,以获得更大的社会经济效益。同时,可在国家提倡装配式构件大趋势下进行设计施工,为国家建设做出更大的贡献。
参考文献
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关键词:桥梁工程施工;准备工作;重要性;分类;具体内容
1桥梁施工准备工作的重要性
施工准备工作的基本任务是为桥梁工程的施工建立必要的技术和物质条件,统筹安排施工力量和施工现场;是施工企业搞好目标管理,推行技术经济承包的重要依据;同时也是施工得以顺利进行的根本保证。因此,施工企业在承接了施工任务后,要尽快做好各项准备工作,创造有利的施工条件,使施工工作能连续、均衡、有节奏、有计划地进行,从而保证按质、按量、按期完成施工任务。认真地做好施工准备工作,对于发挥企业优势、合理使用各类资源、加快施工进度、保证工程质量和施工安全、降低工程成本、增加企业经济效益,为企业赢得社会效益、实现企业管理现代化等都具有重要的意义。
通过以往的工程实践经验充分证明:项目的领导重视,施工准备工作做得好,其施工就能顺利进行,工程的成本就能得到有效控制,质量和安全就有保证;而对思想上不重视、准备工作做得不好的工程项目,则往往会造成施工混乱,进度上不去,难以保证工程质量和施工安全,因资源的浪费而导致增大工程成本甚至给工程带来灾难性的后果。
2桥梁施工准备工作的分类
根据施工阶段的不同,可将施工准备工作分为以下两类:(1)工程项目开工前的施工准备。这是在工程正式开工之前进行的一切施工准备工作,其目的是为工程正式开工创造必要的施工条件;(2)各个施工阶段前的施工准备。这是在工程项目开工之后,每个施工阶段正式开工之前进行的一切施工准备工作,其目的是为施工阶段正式开工分行必要的施工条件。如一座简支梁桥的施工,一般可分为基础、墩台身、盖梁、梁的预制和安装、桥面工程等施工阶段,而每个施工阶段的施工内容都是不同的,所需要的技术条件、物资条件、组织要求和现场院的布置等也各不相同,因此在每个施工阶段开工前,都必须认真做好相应的施工准备工作。
从上述分析可以看出:不仅在工程项目开工前要做好施工准备工作,而且随着工程施工的进展,在各个施工阶段开工之前同样也要做好施工准备工作。施工准备工作既要有阶段性,又要有连贯性,必须有计划、有步骤、分期分阶段地进行,要贯穿于工程项目施工的整个过程。
3桥梁工程施工准备工作的具体内容
施工准备工作主要包括:技术准备、劳动组织准备、物资准备和施工现场准备等。
3.1技术准备。技术准备是施工准备的核心。由于任何技术上的差错和隐患都可能引起人身安全和质量事故,造成生命、财产和经济的巨大损失,因此必须认真做好技术准备工作。技术准备的具体内容有以下几点:(1)熟悉设计文件、研究核对设计图纸。为使参与施工的工程技术人员充分地了解和掌握设计意图,结构和构造特点以及技术质量要求,能够按照设计要求顺利地进行施工,在收到拟建桥梁工程的设计图纸和有关技术文件后,应尽快组织技术人员熟悉、研究核对所有技术文件和图纸。通过熟悉和研究核对,全面领会设计意图透彻地了解桥梁的设计标准、结构和构造细节;检查核对设计图纸与其各组成部分之间有无矛盾或错误;在几何尺寸、坐标、高程和说明等方面是否一致;技术要求是否正确等。如发现设计上确有不合理之处或其它问题,应尽早提出并加以解决。(2)进一步调查分析原始资料。尽管设计文件中已提供了有关的资料,在施工前仍应对施工现场进行实地勘察,以尽可能多地获得有关原始数据的第一手资料,这对于正确选择施工方案、制定技术措施、合理安排施工顺序和施工进度计划以及编制切合实际的施工组织设计都是非常必要的。首先要进行自然条件的调查与分析。主要包括地质构造、墩台位处基岩埋深、岩层状态、岩石性质等地质方面调查;河流的流量和水质、年水位变化情况、流速和漂浮物等水文方面的调查研究;气候、气温、降水、冰冻等气象方面的调查;施工现场的地形地物、桥梁工程所在地区的水准基点和绝对标高等情况。(3)施工前的技术交底。施工前的设计技术交底工作,通常由建设单位主持,设计、监理和施工单位参加。首先由设计单位的设计负责人说明工程的设计依据、意图和功能要求,并对特殊结构、新技术和新材料等提出设计要求,施工中应注意的关键技术问题等,进行设计技术交底。然后施工单位根据研究核对设计文件和图纸的记录以及对设计意图的理解,提出设计图纸的疑问、建议或变更。最后在统一认识的基础上,对所探讨的问题逐一做好记录,形成“设计技术交底纪要”,由建设单位正行行文,参加单位共同会签盖章,作为施工合同的一个补充文本。对于设计施工总承包的桥梁工程,一般应由总承包人主持进行内部设计技术交底。(4)确定施工方案。在全面熟悉掌握设计文件和设计图纸,正确理解了设计意图和技术要求以及进行了以施工为目的的各项调查之后,应根据进一步掌握的情况和资料,对投标时拟定的初步施工方法和技术措施等进行重新评价和深入研究,以制定出详尽的更符合现场实际情况的施工方案。(5)编制施工组织设计和施工预算。施工组织设计是施工准备工作的重要组成部分,也是指导施工现场全部生产活动的基本技术经济文件。编制施工组织设计的目的在于全面、合理、有计划地组织施工,从而具体实现设计意图优质高效地完成施工任务。因此,在施工前,必须根据拟建桥梁工程的规模、结构特点和施工合同的要求,在对原始资料调查分析的基础上,编制出一份能切实指导该工程全部施工活动的组织设计。
施工预算是在工程中标价的基础上,根据施工图纸、施工组织和施工定额等文件进行编制的。施工预算是施工企业内部控制各项成本支出、考核用工、签发施工任务单、限额领料以及进行经济核算的依据,也是签订分包合同时确定分包价格的依据。那种不编制施工预算,而仅用投标书中的标价来指导施工的做法,并不能对施工过程中全部经济活动进行切实有效地控制,因此,在施工前还应认真地编制施工预算。
3.2劳动组织准备
3.2.1建立施工组织机构。施工组织机构的建立应根据桥梁工程项目的规模、结构特点和工程的复杂程度来决定。为了有效地进行各项管理工作,在项目经理之下应设置一定职能部门,分别处理有关的职能事务,人员的配备应适应任务的需求,要力求精干、高效。并应做到分工明确、责权具体、便于指挥和管理。
3.2.2合理设置施工班组。施工班组的建立应认真考虑专业和工种之间的合理配置,其比例要满足合理的劳动组织、并符合流水作业方式的要求。
3.2.3施工力量的集结进场和培训。在建立工地组织领导机构后,根据各分部分项工程的开工日期和劳动力需求计划,分批分阶段地组织劳动力进场,并及时组织进行上岗前的培训教育工作。
3.2.4建立健全各项管理制度。施工现场必须建立健全各项管理制度,以使各项施工活动能顺利进行,在施工过程中,有章不循其后果是严重的,无章可依则更为危险。
3.3物资的准备
各种材料、构件、制品、机具和设备是保证桥梁工程施工顺利进行的物质基础,这些物资的准备工作必须在相应的工程开工之前完成,方能满足工程连续施工的要求。
物资准备工作的内容主要包括:工程材料如普通钢材、预应力材料、木材、水泥和砂石材料等的准备,构件和制品的加工准备,施工机具设备的准备以及各种工具和配件的准备。
4施工现场的准备
施工现场的准备工作,主要是为工程的施工创造有利的施工条件和物资保证。其具体内容有:(1)搞好路通、水通、电通和场地准备。为了蒸汽养生和寒冷冰冻地区取暖的需要,还要考虑做好供热工作;(2)安装调试施工机具。按照施工机具需要量计划,组织施工机具进场,并根据施工总平面图的布置将施工机具安置在规定的地点。对所有施工机具都必须在开工之前进行检查和试运转;(3)做好冬雨季施工安排。按照施工组织设计的要求,落实冬雨季的临时设施和技术措施,做好施工安排;(4)落实消防和保安措施。建立消防和保安等组织机构,制定有关的规章制度,布置安排好消防和保安等措施。
参考文献
[1]黄锡流.浅谈做好工程项目的施工准备工作[J].广东建材,2008(10).
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