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交通強國,裝配式橋梁大有可為
2020-01-07 來源:中國建設報 


  中共中央、國務院印發的《交通強國建設綱要》,為城市交通基礎設施建設指明了方向。福建省廈門市是中國東南沿海的重要中心城市、港口,是最早的經濟特區,也是國務院設立的自由貿易綜合試驗區。據悉,2018年,廈門市在交通運輸業方面的投資同比增長42.0%。目前,廈門市的公路橋梁、城市高架橋的建設發展迅速,特別是裝配式橋梁正在興建。為更好地了解橋梁建設方面的相關知識,中國建設報記者日前與廈門市交通運輸局巡視員、總工程師林樹枝進行了對話。

  中國建設報記者:林總工,《交通強國建設綱要》提出,要“牢牢把握交通‘先行官’定位,適度超前,推動交通發展由追求速度規模向更加注重質量效益轉變,由各種交通方式相對獨立發展向更加注重一體化融合發展轉變”,請問,交通建設包括哪些內容?

  林樹枝:交通是隨著人類生活和生產的需要發展起來的,交通建設主要包括鐵路、公路、水運、民航、管道、郵政等基礎設施建設。我國要通過完善多層次交通網絡布局,推動交通大通道大樞紐建設,形成全國交通協調發展的新格局。

  隨著我國的社會主義建設進入新時代,交通的發展也將進入新階段。《交通強國建設綱要》明確了我國交通發展的指導思想,即:“構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化綜合交通體系,打造一流設施、一流技術、一流管理、一流服務,建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國。” 未來一段時期,交通基礎設施建設將如火如荼、蓬勃發展。

  中國建設報記者:《交通強國建設綱要》要求:“構建現代化工程建設質量管理體系,推進精品建造和精細管理。” 您認為,在橋梁建設中,采用什么建造模式,更容易實現這一目標?

  林樹枝:當然是裝配式建造模式。從20世紀末期至今,預制裝配式鋼筋混凝土結構已經廣泛應用于國內的土木工程以及橋梁、隧道等領域,發揮著不可替代的作用。全預制化的橋梁結構,也已成為加快施工速度、減少現場污染、實現低碳化建設的有效手段。在國家政策的引導下,目前,裝配式橋梁結構在各類交通工程中已得到越來越廣泛的應用。

  推進裝配式橋梁建設,是落實綠色發展理念,實現工程管理人本化、專業化、標準化、信息化、精細化的重要抓手,可以有效提升橋梁的建設品質,提高結構安全耐久性,降低全壽命周期成本。

  中國建設報記者:裝配式橋梁主要有幾種類型?

  林樹枝:裝配式橋梁主要有三種類型,即:木結構橋梁、預制裝配式鋼筋混凝土橋梁和鋼結構橋梁。

  中國建設報記者:請您介紹一下這三種裝配式橋梁結構的特點。

  林樹枝:中國是最早應用木結構的國家之一。木結構在唐朝已形成了一套完整的制作方法,北宋李誡主編的《營造法式》,是中國也是世界上第一部關于木結構建造的法規。在現代,復合木結構技術的發展,為木結構拓寬了應用領域。現代復合木結構采用膠合木,膠合木與成材相比,強度大,而且結構均勻,內應力小,不易開裂和翹曲變形,還有較高的耐火性能,可解決大跨度、耐候防蛀等問題。利用膠合木,國內已建成了許多木結構橋梁。國內最長的木結構橋梁——蘇州胥江木結構桁架拱橋采用膠合木桁架拱體系,全長達108米,主拱跨度達75.7米,是目前世界上跨度最大的木結構橋梁。

  預制裝配式鋼筋混凝土橋梁由裝配式梁體、裝配式橋墩和裝配式墩臺組成,裝配式梁體采用節段拼裝。隨著起重設備能力的提升,大節段整體吊裝方法越來多地用于橋梁建設,優點是減小了拼接縫的數量,將主要的梁體制作轉移到工廠內生產,減少了現場施工的難度,在保證施工質量的同時,加快了施工速度。城市高架橋若采用傳統的滿堂支架現澆方法,會造成橋下交通阻斷,影響地面交通,給城市居民的生產、生活造成很不利的影響,因此,城市高架橋的建設不僅需要綜合考慮質量、工期、美觀、環保等方面的要求,還要考慮保證道路的通暢。預制裝配式橋梁可以很好地解決這些問題,很適合在城市密集區施工。

  鋼結構橋梁的優點主要體現在以下七個方面:第一,鋼結構構件強度高、斷面小、自重輕,適用于建造結構復雜、荷載很大、跨徑很長的橋梁,采用鋼結構橋梁,可以實現無障礙跨越鐵路、高速公路、城市交叉口等;第二,鋼材具有良好的塑性和韌性,延性好、抗震性能好,適合用于地震高烈度區、地震重點設防區;第三,鋼結構可實現標準化設計、工廠化生產、裝配化施工,制造精度高、質量穩定可靠、運輸和吊裝方便、施工工期短;第四,施工過程中容易進行加固、接高、擴寬等改造工作;第五,鋼結構構件中一般都設計許多空腔,有利于管線的布置;第六,鋼結構節能環保,材料可回收再利用;第七,鋼結構橋梁易于維修、改造、回收再利用。

  譬如,2008年4月,有關單位對1908年建成的上海外白渡橋進行維修,外白渡橋南北兩個跨橋第一次分離。拆移后,外白渡橋兩個跨橋分別送至工廠維修,在蘇州河上“消失”了9個月,經過修繕后,外白渡橋“鶴發童顏”,重新屹立在蘇州河上。

  中國建設報記者:鋼結構橋梁不僅優點多,在很多城市已經成為一道亮麗的風景線,請問,鋼結構橋梁有幾種類型?

  林樹枝:鋼結構橋梁主要包括鋼桁梁、鋼箱梁和鋼混組合梁3大類型。

  鋼桁梁是傳統的鋼結構型式,適應性強、結構受力明確,易于檢查維修,長期占據著特大跨徑橋梁的優勢地位,但其用鋼量較大,造價相對高。

  鋼箱梁結構自重相對較輕,在橫風作用下穩定性好,但結構內部應力狀態復雜,箱梁內部檢測、維修難度較大,養護費用相對較高,鋼橋面板疲勞問題仍需要進一步研究改進。

  鋼混組合梁結構發揮了混凝土材料的抗壓性能和鋼材的抗拉性能,規避了鋼橋面鋪裝的疲勞問題,但其結構自重較大,限制了其在特大跨徑橋梁的應用,不過,在中等跨徑橋梁中,優勢明顯。

  譬如,港珠澳大橋采用了16公里長的鋼箱梁和6公里長的組合梁,是國際上建設規模最大的海上鋼結構長橋。鋼箱梁和組合梁具有自重輕、承載能力高、整體性強、耐久性和抗震性能好等優點,很符合港珠澳大橋“標準化、大型化、工廠化、裝配化”的建設理念。

  中國建設報記者:中國建筑金屬結構協會發布的《2019年中國鋼結構建筑行業報告》顯示,2018年,規模以上的鋼結構企業完工的鋼結構橋梁項目僅有18個,您認為是什么原因?

  林樹枝:我認為,目前推廣鋼結構橋梁的主要障礙是建造成本、慣性思維的問題。根據對中小跨徑橋梁的測算,混凝土結構建造成本相對較低,但隨著橋梁跨徑的增大,鋼結構橋梁的造價優勢開始顯現。從全生命周期看,鋼結構橋梁造價和耐久性優勢更為突出。

  此外,鋼結構橋梁的防腐、防銹也是人們擔心的問題之一。近年來,鋼鐵行業在提高鋼材抵抗自然環境腐蝕方面做了大量的努力,耐候鋼就是典型的成果之一。耐候鋼生產成本較一般鋼材提高不多,但可以依靠其自身性能抵抗一般環境下的侵蝕,甚至做到免涂裝,大幅度降低后期養護成本。美國、日本的鋼結構橋梁已經開始廣泛推廣耐候鋼。可喜的是,我國目前已經具備了生產耐候鋼的能力。

  其實,世界上有很多使用年限超過100年的鋼結構橋梁,只要養護得好,并不存在鋼結構銹蝕的情況。譬如,1849年完工的匈牙利布達佩斯鏈子橋,1983年竣工的紐約布魯克林大橋,1937年5月建成通車的美國金門大橋等等。

  鋼結構橋梁和混凝土橋梁是現代橋梁結構的兩種基本型式。法國、日本、美國等鋼結構橋梁占比分別為85%、41%和35%。以往,我國受經濟社會發展水平和鋼材產能制約等因素影響,鋼結構橋梁主要用于特大跨徑橋梁,截止到2015年底,我國公路鋼結構橋梁占比不足1%。為推進鋼結構橋梁在我國的規模化應用,2016年,交通運輸部專門發布了《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》。隨著我國鋼鐵產能的提高和橋梁建造技術的進步,我國已經具備推廣鋼結構橋梁的物質基礎和技術條件。

  中國建設報記者:請您介紹一下福建省在城市橋梁工程領域推廣鋼結構的情況。

  林樹枝:為進一步拓寬鋼結構推廣應用領域、促進建筑業高質量發展,2019年10月22日,福建省住房和城鄉建設廳、福建省發展和改革委員會聯合發布的《關于在城市橋梁工程領域推廣鋼結構的通知》要求:“各地應當結合經濟發展和自然條件,在跨江、跨河、跨越城市主次干道的城市橋梁、立交橋、過街天橋、棧橋步道等城市橋梁工程項目先行先試,支持選擇采用鋼結構。”福建省已將推進城市鋼結構橋梁建設作為提升橋梁建設品質、促進建筑行業轉型升級的重要舉措。以廈門為例,已經建成的全國首條空中自行車道——廈門云頂路自行車道快速道以及全長28.9公里、貫穿廈門島東西方向的山海健康步道,均采用鋼結構橋梁。

  中國建設報記者:請您談一下鋼結構橋梁的應用前景。

  林樹枝:我國是產鋼大國,但不是鋼結構應用強國。在橋梁工程中應用鋼結構的比例較低,與發達國家相比,還有很大的差距,也就是說,鋼結構橋梁的發展還有很大的空間。隨著政府對鋼結構應用的鼓勵和扶持,特別是我國經濟持續高速增長,規模大、跨徑長的特大型橋梁等大批建設項目待建,為鋼結構橋梁提供了廣闊的應用前景。

  《交通強國建設綱要》強調,要堅持綠色發展,促進資源節約集約利用,要把生態環境保護理念貫穿到交通基礎設施規劃、建設、運營和養護的全過程。在橋梁建設中,推廣應用裝配式建造模式,對節能減排、綠色環保,對減輕橋梁在建造、使用、拆除的全生命周期內的環境資源壓力,意義非常重大,橋梁的裝配式建造也已越來越成為全社會的共識。

  當前,《交通強國建設綱要》已經發布,指導思想、發展目標已經明確。我們要群策群力,為早日把我國建設成交通強國而努力奮斗。



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