(课件)桥梁工程的安全性与耐久性-第1版.ppt

1、桥梁工程安全性与耐久性 展望设计理念进展范 立 础同济大学 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展工程预可研究立项工程工可研究 技术标准、设计任务等工程方案国际竞赛 方案招标工程初步设计 方案比较工程技术设计 施工图工程施工设计？正式开工建设八字方针：经济、实用、安全、美观 大桥建成（过程结束）交付使用 （管理）安全、耐久 保障？基建程序 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念

2、进展展望设计理念进展以美国为例！以中国为例（九十年代）高速公路达2万公里，平均以2500万计，建设费用约为5000亿大桥主跨400米以上，26座（32座）大桥主跨600米以上，12座（13座）大桥主跨800米以上，4座（5座）大桥主跨1000米以上，1座（2座）21世纪5座跨海大桥正开始建设 估计1000亿八十年代末估计维修费用（R.C.B)$1550亿九十年代70万座R.C桥中60加固费用$3500亿21世纪初计划桥梁全面维修 费用$12000亿 反 思！同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念

3、进展展望设计理念进展城 市 高 楼 隐 患上海市为例2001年底统计高层4200余幢至今已呈现各种隐患，追其原因 有：反 思！技术标准滞后无人着急！？管理体制不畅混乱 业主法制意识不强无投资风险意识 运营管理极差修缮资金不投入！设计施工水平不高不思进步 材料偷工减料法规不严 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展进入进入2121世纪世纪我国迎来了海湾大桥工程建设高潮我国迎来了海湾大桥工程建设高潮 苏通大桥工程苏通大桥工程 杭州湾大桥杭州湾大桥 东海大桥东海大桥 沪崇苏长江通道

4、工程沪崇苏长江通道工程 香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展苏通长江公路大苏通长江公路大桥桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展杭州湾跨海工程杭州湾跨海工程 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展东海大桥

5、东海大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展桥梁事故桥梁事故 80%80%以上以上HUMAN ERRORHUMAN ERROR 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展事

6、故分析事故分析 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展结构功能？！结构功能？！规划？！规划？！设计？！设计？！施工？！施工？！材质？！材质？！规范、规程？！规范、规程？！标准？！标准？！自然环境自然环境袭击（风、浪、海啸袭击（风、浪、海啸、地震、船撞、地震、船撞）人为破坏人为破坏功能服务超过极限功能服务超过极限Internal CoursesInternal CoursesExternal CoursesExternal CoursesSafety of BridgesSaf

7、ety of Bridges 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 设计基设计基准期准期结构寿结构寿命期命期 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展结构整体设结构整体设计寿命计寿命各部分设计各部分设计寿命期寿命期 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展

8、望设计理念进展保障桥梁结构安全新理念材质材质环境环境超载超载袭击袭击桥梁结构桥梁结构安全安全Safety质量系统质量系统Quality管理系统管理系统Management维修维修Maintenance加固与修复加固与修复Repair，Retrofit规划规划 设计设计 建造建造 运用运用 美观美观 Planning Design Construction Operation Aesthetic健康检测系统健康检测系统Monitoringsystem诊断评估诊断评估Assesment结构设计要求（结构设计要求（Demands）；）；可检性可检性(Examinability)；可换性可换性(Rep

9、laceability)；可修性可修性(Repairability)；可控性可控性(Controllability)；可持续性可持续性(Sustainability)；可强性（可强性（Retrofittability）What?When?How?人为人为设计寿命期设计寿命期 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展香港汀香港汀 九桥九桥（Ting KauTing Kau Bridge Bridge）同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立

10、础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展塔顶锚索区（钢锚箱）塔顶锚索区（钢锚箱）同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展钢锚箱钢锚箱 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展桥身透视图桥身透视图 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望

11、设计理念进展展望设计理念进展桥面处斜拉索锚碇桥面处斜拉索锚碇 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展锚固墩处的铰支座锚固墩处的铰支座 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展青衣桥台剖面图青衣桥台剖面图 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展

12、结构设计寿命期与结构使用功能的关系 25 50 75 100 0 检测 功能（Performance）倒塌（Collapse）警戒线（Warning Level）目标（Target）小修 中修 大修 加固 1.60 1.40 1.00 计划 年份（Year）同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展质量保证与规范的关系各项工程维修、加固规程与手册设计质量设计中各个项目的相应规范、指南和规定文件材料质量各项工程材料的标准复合材料质量各复合材料的合成标准施工质量施工技术、工艺、操作各

13、项规程或规定文件养护质量各项工程的养护管理规定维修、加固质量 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 Every Day 工作人员坐在汽车内，巡视引桥 及主桥。Every Week 仔细巡视，注意构件损坏程度。Every Six Months 作详细近距离视察。Every Year 做详细近距离巡视检查。香港路政暑的要求检查 作定时例行巡视工 作，目测检查 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与

14、耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 Every Day in Twice 收拾桥面伸缩缝垃圾。Every Day 打扫桥面、路面。Every Three Months 清理照明系统、清理中央 预留带。Every Six Months 清洗交通标志、桥梁伸缩缝 、栏杆、照明系统。Every Year 对大桥的构件、排水系统作 维修保养。Every Three Years 重新油漆路灯支柱，更换 路灯的灯泡等。香港路政暑的要求维修 例行保养 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念

15、进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安

16、全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立

17、础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展安装健康监测系统 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展范立础摄于范立础摄于

18、 02.8.702.8.7 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 工程结构设计新理念材质材质超载超载袭击袭击环境环境维修维修Maintenance Maintenance 修复修复Repair Repair 更换更换replace replace 加固加固RetrofitRetrofit 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展设计、施工阶段新设计理念思路桥

19、梁生命期内桥梁生命期内风险评估：风险评估：1 1、投资风险、投资风险2 2、设计风险、设计风险3 3、施工风险、施工风险寿命期投资效益评寿命期投资效益评估（经济投资最少估（经济投资最少和施工时间最短）和施工时间最短）结构设计要求：可检性；结构设计要求：可检性；可换性；可修性；可强可换性；可修性；可强性；可控性；可持续性性；可控性；可持续性根据业主要求确定大型桥梁的根据业主要求确定大型桥梁的使用寿命（即耐久性）使用寿命（即耐久性）确定合适的设计要求和施工技术确定合适的设计要求和施工技术因素因素2 2耐久性耐久性总结出与桥梁耐久性相关的各个因素总结出与桥梁耐久性相关的各个因素因素因素1 1耐久性耐

20、久性因素因素n n耐久性耐久性 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展结构设计新理念要求工程师们对结构组成要分析：结构各部件在静、动荷载作用下的易损性；结构中主要传力构件与次要传力构件 可更换部件与不可更换部件 可加固部件与不可加固部件 可控制部件与不可控制部件 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展运营、维护阶段新设计理念思路已建成的桥梁结构已建成的桥梁结

21、构对桥梁进行定期检测对桥梁进行定期检测诊断评估（结构安全诊断评估（结构安全性、经济风险评价）性、经济风险评价）做出科学决策做出科学决策正常正常运营运营加加固固维维修修拆拆除除 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 桥梁使用寿命（耐久性）桥梁寿命期内风险评估地震风险；船撞风险；抗风风险 因素1因素2因素n保证耐久性措施 寿命期投资效益评估结构设计要求；可检性；可换性；可修性；可强性；可控性；可持续性桥梁结构耐久性 确定桥梁方案，结构设计，施工工艺方法等 同济大学土木工程防灾国

22、家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展 项目论证阶段（可行性研究）项目论证阶段（可行性研究）投资风险评估投资风险评估 设计阶段（方案比选）设计阶段（方案比选）技术风险评估（业主可接受风险水平技术风险评估（业主可接受风险水平 与投资效益评估与投资效益评估)施工阶段（施工方案决择）施工阶段（施工方案决择）施工技术风险评估施工技术风险评估 施工费用风险评估施工费用风险评估 施工保障性风险评估施工保障性风险评估 运营阶段（管理系统）运营阶段（管理系统）安全性安全性耐久性耐久性可靠性可靠性状态评估（监测系统）状态评估（监测系统）损伤评估损伤评估使用功能评估使用功能评估桥梁管理系桥梁管理系统统 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展事 故损 失动用积累保险赔偿国家拨款有利于减少事故发生确保工程质量的客观监督风险管理 同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室 范立础范立础桥梁工程安全性与耐久性桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展展望设计理念进展寿命期投资效益评估结构的寿命期成本最低设计、施工方案业主可接受风险水平B.O.T剩余寿命期评估谢 谢！