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推进公路钢结构桥梁建设正逢其时——《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》政策解读

日期: 2016-07-13
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来源:公路局    2016-07-13

      混凝土和钢材是现代桥梁工程结构两大最主要的材料。混凝土结构具有就地取材、造价相对较低、施工工艺成熟等优点,长期以来在公路桥梁建设中被广泛应用。钢结构具有自重轻、材质均匀、质量稳定、易于工厂化制造、装配化施工、便于回收利用等优点,为世界桥梁界所推崇。钢结构桥梁和混凝土桥梁是现代桥梁结构的两种基本结构型式。法国、日本、美国等国家的钢结构桥梁占比分别为85%、41%和35%,我国受经济社会发展水平和钢材产能制约,钢结构桥梁主要用于特大跨径桥梁。截止2015年底,我国公路钢结构桥梁占比不足1%。

      随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步,我国已经具备推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。当前,钢铁产能过剩、钢材价格下降,是推进钢结构桥梁建设、提升公路桥梁建设品质的良好契机,同时也是落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发〔2016〕6号)要求,促进钢铁行业转型升级的重要举措。为推进钢结构桥梁建设,交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》(交公路发〔2016〕115号,以下简称《指导意见》)。

      一、推进公路钢结构桥梁建设已成为行业共识

      推进公路钢结构桥梁建设,是落实绿色发展理念,实行现代工程管理人本化、专业化、标准化、信息化、精细化的重要抓手,可以有效提升公路桥梁的建设品质,提高结构安全耐久性,降低全寿命周期成本,促进公路建设的转型升级、提质增效。

      目前,在公路行业内外对推广钢结构桥梁呼声很高,一些省份已经开始试点工作,并取得了较好的效果。仅今年上半年,甘肃、河北、湖南等省就先后组织召开了钢结构桥梁研讨会,受到行业各方面的高度关注。国内技术水平较高的设计单位已开始了相关研究,部分单位开始着手研究编制中等跨径钢结构桥梁的通用图。此外,我国钢结构制造企业实力较强,在政策引导下,钢结构桥梁生产能力将有足够保证。现阶段,推广钢结构桥梁的最大障碍,一是建造成本,二是惯性思维。据测算,对中小跨径桥梁,混凝土结构建造成本相对较低,但随着桥梁跨径的增大,钢结构桥梁的造价优势开始显现。从在全生命周期看,钢结构桥梁的造价和耐久性优势更为突出。为此,《指导意见》明确,要坚持政策引导、市场为主的推进原则,政府主要发挥政策引导作用,各地应根据实际情况,因地制宜地制定发展技术路线,更好地发挥市场的主动性,有序推进钢结构桥梁的建设。要选择条件适宜的项目进行试点、示范,总结经验,修订完善相关标准规范,逐步推广钢结构桥梁建设。钢结构桥梁的建设不仅限于新建工程,具备条件的改扩建桥梁、危桥改造等工程也可以采用钢结构桥梁代替原有的混凝土结构桥梁。

      指导意见指出,要通过五年的努力,使得我国公路行业钢结构桥梁设计、制造、施工、养护技术基本成熟,技术标准更加完备,新建的特大、大跨径桥梁以钢结构为主,新改建工程中的常规桥梁,使用钢结构桥梁的比例获得明显提升。

      二、高度重视钢结构桥梁建设的关键问题

      推进公路钢结构桥梁建设是一个系统工程,更是一个重大技术政策。落实《指导意见》必须尊重科学,讲究方式方法,按照客观规律办事,有序推进,切忌一哄而上,不顾实际情况遍地开花、盲目推进,造成不必要的损失和负面影响。为此,《指导意见》明确了七个方面的要求。

      一是要加强桥梁结构方案比选工作。推进钢结构桥梁建设不是排斥混凝土结构桥梁,而是要在适当的情况下选择适当的桥型结构,发挥各种结构的比较优势,达到降低工程全寿命周期成本、提高工程品质的目的。在推进公路钢结构桥梁建设中,一定要强调桥梁方案的比选工作。

      在公路工程建设项目可行性研究和初步设计阶段,应该对各种技术上满足要求、经济上可行的桥梁结构进行综合比选,比选不仅要考虑建设成本,还要考虑项目环境条件、养护成本、工程实施风险等因素。比选方案既要包括混凝土T梁、箱梁等结构,也要包括钢箱梁、钢桁梁、钢混组合梁等钢结构。从工程经验看,钢结构桥梁自重轻的特点,尤其在特大跨径桥梁、高地震烈度区桥梁中优势明显,应该优先选用。对于弯坡斜等特殊形状的桥梁,受力条件复杂,适宜钢材各向同性的优势发挥,也应该优先选用钢结构。对于其他桥梁,包括新建、改扩建工程和危桥改造工程中拆除上部结构重建的桥梁等,应该根据其跨径和所处环境,选择适合的钢结构桥梁或混凝土结构桥梁进行全面比较,择优选用。

      在技术经济比选时,特别要注意切合项目建设的实际条件,避免在不具备条件下,强行推进一种结构桥梁,不必要的增加建设成本,造成安全风险隐患。

      二是要做好钢结构桥梁的选型工作。钢结构桥梁上部结构主要包括钢桁梁、钢箱梁和钢混组合梁3大类,钢桁梁是传统的钢结构型式,适应性强、结构受力明确、易于检查维修,长期占据着特大跨径桥梁的优势地位,但其用钢量较大,造价相对较高。钢箱梁结构自重相对较轻,在横风作用下稳定性好,但结构内部应力状态复杂,箱梁内部检测、维修难度较大,养护费用相对较高,钢桥面板疲劳问题仍需要进一步研究改进。钢混组合梁结构发挥了混凝土材料的抗压性能和钢材的抗拉性能,回避了钢桥面铺装的疲劳问题,但其结构自重较大,限制了其在特大跨径桥梁的应用,在中等跨径桥梁中优势明显。每一类结构,根据细部结构差异又可以分为多种结构类型,每种结构有其各自的特点和适用范围。合理的选型,对更好的适应桥梁结构所处自然环境,提高结构的安全耐久性,降低全寿命周期成本影响重大,在具体工作中,应结合项目的实际情况,选择最适合的桥梁结构,充分发挥结构特性,扬长避短,取得最佳效果。

      三是要加强钢结构桥梁的构造设计。钢结构桥梁断面尺寸小,构造设计对桥梁结构的安全和耐久性影响显著。应针对钢结构桥梁的构造特点,重点做好细部构造设计。要加强节点、截面过渡和连接部的细部设计,做到结构连续均衡,避免造成断面突变和过分应力集中,减少结构疲劳损伤。要针对钢结构抵抗腐蚀问题,完善排水系统设计,切实做到不渗不漏,防止桥面水对钢结构的腐蚀,要在排水系统材料选择、结构设计和施工安装等方面,强调精细化设计。要针对钢结构桥梁自重轻的特点,加强上部结构的抗倾覆构造设计和验算,保证结构稳定性,对于箱型等整体性断面,支点间距不宜小于结构宽度的60%。要完善防火构造措施,提高结构应对火灾的能力。

      近年,钢铁行业在提高钢材抵抗自然环境腐蚀方面做出了大量的努力,耐候钢就是典型成果之一。耐候钢生产成本较一般钢材提高不多,但可以依靠其自身性能抵抗一般环境下的侵蚀,甚至做到免涂装,大幅降低后期养护成本。美国、日本的钢结构桥梁已经开始广泛推广耐候钢。我国目前已经具备了耐候钢的生产能力,并开始向国外出口,这是一种值得推广的材料。据有关媒体报道,国内耐候钢已经开始了实桥试验,取得了较好的效果。

      四是要做好钢结构的可维护性设计。及时发现病害、及时维护,对提高桥梁结构的耐久性具有重大帮助。钢结构桥梁在完善结构构造措施方面,较混凝土结构更具优势。在钢结构桥梁设计时,应将检修构造作为桥梁结构设计的必须内容,统筹考虑,做到构件可达、可检、可修、可换,以更好地保证结构的使用寿命和安全性。钢结构桥梁的管理养护单位应健全养护管理制度,有针对性的加强养护,配备管理人员和设备,提升管理养护水平,保证桥梁安全运行和结构耐久。

      五是要推进钢结构工业化、标准化、智能化建造。钢结构桥梁适宜工厂化制造、工业化生产、装配式施工,符合现代桥梁建设发展趋势。应通过结构标准化、加工智能化,更好地提升钢结构桥梁建造品质,降低建设成本,提高生产效率。应从设计阶段开始,统筹考虑钢结构桥梁标准化设计、工厂化制造、装配式施工等问题,合理划分构件和节段。对现场拼装方案要进行专项设计,现场拼装可以采用焊接连接,也可以采用栓接、铆接等方式,尽量减少施工现场焊接、防腐涂装,增强施工操作的便利性,保证质量耐久性。

      六是要加强标准规范制修订和人才培养。当前,我国公路行业涉及钢结构桥梁的标准规范、定额基本齐全,人员和技术储备基本满足建设的需要。但从实践看,由于公路钢结构桥梁目前主要应用于特大跨径桥梁,大跨径、中等跨径桥梁的设计、施工经验相对较少,定额测定时间也较早,与实际应用存在一定的差距,需要发挥各参建单位的力量,运用市场机制,不断积累和完善。交通运输部也将积极组织、推进标准定额的制修订工作。

      七是要优化建设组织形式。钢结构桥梁设计要与制造加工紧密配合,更好的发挥各自的优势。传统的混凝土结构桥梁建设普遍采用现场预制或现浇方式,其发包方式已不能适应钢结构桥梁工业化制造的要求。为此,《指导意见》明确,钢结构鼓励采用设计施工(含制造)总承包的方式发包,促进设计与施工、制造的深度融合,最大限度的发挥钢结构桥梁的优势。针对钢结构桥梁养护的专业特性,鼓励采用专业化养护发包的方式,提高钢结构桥梁的养护质量,降低全寿命周期成本。

      三、充分发挥各方面的力量

      推广钢结构桥梁建设作为公路行业一项重大技术政策,需要加强组织领导,转变以往固有观念,调动各方面力量,形成行业合力。《指导意见》指出:

      各省级交通运输主管部门要加强对这项工作的领导,分析本地区桥梁结构特点、技术储备、钢结构制造条件和建设经验等实际情况,结合地区经济社会发展要求和资源禀赋,研究建立适合本地区的钢结构桥梁推广应用工作机制和技术路线,在试点的基础上,总结经验,逐步推广。

      省级交通运输主管部门应逐步建立钢结构桥梁构件制造单位的信用评价制度,将信用管理作为市场管理、提高工程质量的重要手段。交通运输部将根据信用评价的实施效果,适时将钢结构制造单位的信用评价纳入到公路建设行业信用评价体系中。

      项目建设单位应针对项目的实际情况,分析钢结构的适用条件,以及在应用钢结构中需要解决的关键问题,组织开展专题研究,形成实用型成果,指导项目建设。要通过一段时间的技术积累,逐步完备钢结构桥梁建设技术。在推进公路钢结构桥梁建设中,公路建设、设计、施工等各单位要充分利用市场和社会的力量,发挥专家的智慧,为推进钢结构桥梁建设提供技术支持和保障。

      钢结构标准图的编制是现阶段推进公路钢结构桥梁建设的重要措施。交通运输部将积极支持有能力的设计单位与钢结构制造单位通力配合,编制钢结构桥梁的标准图,推进钢结构桥梁的普及。

     




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