中国桥梁工程学术研究综述·2021

为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域（包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等）的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理：桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状;桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术;桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究;桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展;同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望,以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。（北京工业大学韩强老师提供初稿）     

新时代桥梁智能建造及智慧服务体系研究北大核心

面向数字中国建设重大战略需求,针对桥梁智慧服务、建养并重的发展态势,以物联网、标识解析、大数据、云计算等现代科学技术的深化应用为基础,总结参建的多项重点桥梁智能建造与智慧运维工程及重点科研项目的构建要素、内涵与特征,逐步构建桥梁建造的智慧服务体系。研究结果表明:可以工业互联网桥梁基础信息追溯为基础框架,以信息模型为载体实现数据共享和业务集成;可实现桥梁施工过程数智化升级,并实现数字孪生驱动的桥梁智能建造;可搭建智慧工地,以提升生产效率;可实现桥梁运营期智慧运维监测;可形成桥梁智能建造智慧服务一体化综合管理平台,从而打造我国交通基础设施数字化转型与智能化升级的先进样板。     

新型矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构形式与绿色建造

随着国家践行“双碳”战略和工业化建筑时代的到来，桥梁作为生命线节点工程正在向着装配化、工业化的方向大步迈进，而钢管混凝土组合桁梁桥作为一种高性能组合结构桥梁形式在承载性、承灾性及装配化等方面具有优势，融合“工业化建造”“绿色建材”理念是实现钢管混凝土组合桁梁桥绿色建造的有效手段。为此，从高传力体系、高承载力结构构造及高承载力节点构造等方面阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的构造优势，证明其是一种高承载性能桥梁结构形式，从高韧性与高经济性方面进一步论述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的优势所在，并就抗震性能、工程经济性与常规混凝土梁桥进行类比；而后从全预制件装配单元、预制件现场快速拼装角度阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁的工业化建造理念，提出与快速拼装相适应的构造措施，并对具有绿色高强优点的碱激发UHPC混凝土应用于钢管混凝土组合桁梁桥进行了构思和设想；最后通过典型工程实践证实了钢管混凝土组合桁梁桥具有轻质高强、力流传递明确的显著特征和高效的装配建造性能。     

全过程自适应桥梁智能建造体系研究与应用

回顾我国桥梁的发展历程可以发现,为满足工程需求开展的技术创新在不断推动着桥梁产业向前发展,桥梁产业的发展反过来又对技术创新提出了更高、更新的要求。21世纪以来新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,工业化与信息化、智能化正深度融合,"工业4.0""中国制造2025"等国内外战略纷纷明确了智能制造的发展目标,传统建筑业也将迎来深刻变革。为此,面向技术现状及未来需求,围绕桥梁智能设计、智能施工及装备、装配式结构及高性能材料、智能管养等方面,提出了全过程自适应桥梁智能建造技术体系,全面开展桥梁智能建造技术研发与实践,进一步提高我国桥梁建设水平。     

“桥梁工业化及快速施工桥梁”专刊导语

正随着我国城镇化水平的不断提高,交通基础设施建设投入进一步加大,确保交通基础桥梁设施的优质、高效和安全建造,尽可能减少建设过程中对周边环境及交通通行的影响,降低生产过程中废水或废物的排放,并结合智能传感和数字化技术,使桥梁工业化与信息化深度融合,实现产业升级,是目前桥梁界及政府管理部门关注的焦点,也是世界土木建筑业的一个发展趋势。因此,研究和发展高性能混凝土、组合材料和结构、快速施工桥梁技术,发挥理论研究和科技创新在桥梁工程建设中的先导作用,不断提高我国桥梁建设水平和品质,加快大型公路及城市桥梁工程建设速度,实现桥梁结构建造的预制装配工业化,是现阶段桥梁工作者的梦想和使命。     

某高速公路 25 m 跨钢板组合梁设计与数值模拟研究

钢板组合梁结构轻质高强、施工快捷、全生命周期内绿色环保,是实现桥梁上部结构工业化建造的有效途径之一。以某高速公路25 m中等跨径钢板组合梁为工程背景,首先介绍了结构设计情况,然后基于有限元数值模拟软件,研究了结构受力特点,并计算得到了结构基频和最不利状态下的钢板应力。计算结果可为类似结构提供参考。     

新加坡城市桥梁建设印象

通过对新加坡+座典型城市桥梁的介绍,反映出新加坡桥梁建设在设计理念和建造手法上的特色,并在桥梁美学与桥梁结构、桥梁景观的结合方面提供了很好的案例.总结了新加坡建国50余年来在桥梁建设方面的成就,在介绍工业化发展的新加坡城市建筑的基础上,阐述了近20年来,新加坡在常规城市桥梁的建造上,与建筑行业的发展趋势相对应,积极引进工业化的发展理念,大力建造反映工业化发展理念的城市桥梁的情况.详细介绍了新加坡在工厂预制装配式钢筋混凝土桥梁和预应力混凝土桥梁方面的成果.     

基于BENTLEY的桥梁快速智能建造BIM系统解决方案研究

针对桥梁快速智能建造问题,基于BENTLEY系列软件及其平台的技术支持,架构桥梁全生命周期BIM系统解决方案。从桥梁BIM三维结构设计与力学计算、施工现场模拟、项目资料管理及施工工作包、参与各方协同工作管理、碰撞检查、4D施工进度模拟和分析、工程算量和成本管理、施工控制和施工监测、竣工图纸管理及数字化移交运营管理等方面深入研究与实践。     

无伸缩缝桥梁在浙江省实践及适用性研究

为了解决中小跨径桥梁频发更换伸缩缝引发交通中断的难题,以及改善车辆过桥时"跳车"引起不适的行车体验,为此,浙江省建造了三座不同结构形式的无伸缩缝桥梁。首先对已建三座无伸缩缝桥梁的建设条件、结构形式和运行状况等进行了分析、调研和总结,针对出现的病害提出了改进、预防措施;然后采用有限元数值分析方法,研究了对比了整体式桥台桥梁和普通桥梁的受力机理和主要影响因素。最后,结合浙江省地基情况和分类,得出如下结论:沿海如宁波、温州、绍兴、杭嘉湖等软弱土地基地区,适宜建造整体式桥台无伸缩缝桥梁;衢州、舟山和丽水等多山地丘陵地区,土质较好,适宜建造半整体式桥台无伸缩缝桥梁。     

跨海桥梁深水设置基础建造技术进展

设置基础是能够较好适应恶劣海洋环境并成为大跨度跨海桥梁首选的一种基础形式,但在国内的应用和研究还很少。通过对国内外主要跨海桥梁的深水设置基础建造技术的现状进行分析,探讨了我国跨海桥梁深水设置基础技术发展需要在设计理论、大型施工装备、施工技术方面进行深入研究掌握的关键技术,以期对我国日后跨海桥梁在深海、厚软土、强震、强风浪、急流等复杂恶劣环境下桥梁基础的设计和施工有所借鉴。     

上海公路桥梁桥墩预制拼装建造技术

为了解决上海地区公路桥梁桥墩建造采用现浇工艺带来的诸多不利影响,上海城投公路投资(集团)有限公司引入了专业化工厂预制、现场快速化拼装的建造技术。该技术减少了现场施工作业量,进而减少了环境影响;降低了施工人数,进而降低了安全风险;缩短了施工工期,进而减少了对繁忙交通的影响。在解决建设和民生矛盾的基础上大幅提高了上海国际大都市形象。     

桥梁混凝土节段梁钢筋数字化制造技术研究

钢筋作为桥梁混凝土节段梁生产过程中的主要材料,其制造方法的改进是提高桥梁建设质量的重要途径。传统基建行业钢筋加工方法自动化程度低,不仅造成材料浪费,且影响桥梁建设进度和质量。新技术和新设备的发展为钢筋制造提供了新的方法。基于BIM技术和智能装备的视角,针对传统加工方法的不足,采用“软件+硬件”相结合的思路,系统地研究了钢筋智能制造的成套解决方案。即以BIM技术为基础,建立钢筋模型并进行可视化模拟,同时基于整数规划算法开展套料优化,进而建立钢筋模型智能建造的数据源;以智能设备作为智能建造数据源的“执行者”,直接读取数据源的下料单,实现钢筋的智能建造。以桥梁混凝土节段梁的钢筋制造为例,验证本文方法的可行性和有效性。结果表明,BIM技术和智能装备相结合的钢筋智能制造方法使得材料的余料率最低,降低了制造成本;同时实现了钢筋半成品和网片的智能化加工,提高了钢筋加工的进度和质量,增强了桥梁的防震减灾能力,真正实现了软件与硬件结合的钢筋智能制造。智能制造技术高效率、低成本、高质量地完成钢筋制造,推动整体基建行业智能制造技术的发展。     

公路工程装配式混凝土桥梁地方质量检验评定标准的编制工作简介

装配式混凝土桥梁作为工业化建造技术的一种实践方案已经在上海、长沙、成都、无锡等多个城市高架桥建设项目中进行了应用,但目前尚未发布公路工程行业质量检验评定标准。为推进装配式混凝土桥梁技术在南京和江苏公路工程桥梁建设中的应用,需要制定地方性《装配式混凝土桥梁质量检验评定标准》,为工程质量的过程控制及交、竣工质量验收提供评定依据。     

深中通道钢壳混凝土沉管隧道智能建造体系策划与实践

根据深中通道海底沉管隧道工程建设实际,分析深中通道钢壳混凝土沉管隧道工业化、智能化建造面临的主要技术挑战,包括沉管钢壳制造、沉管自密实混凝土浇筑、钢壳沉管自密实混凝土密实度定量检测、钢壳管节长距离浮运安装等。为保障沉管隧道全过程高质量建设、降低工程建设风险、保障项目总工期,提出"标准化、工业化、装配化、智能化、精细化"建设理念,策划深中通道沉管隧道智能建造体系,围绕沉管钢壳智能制造、混凝土智能浇注、智能检测、管节智慧安装及智慧工地建设等方面进行探索和实践。     

铁路隧道智能化建造装备技术创新与施工协同管理展望

为配合郑万高铁实施的基于全工序机械化配套的隧道安全、快速、高质量修建技术,针对超前支护、钻爆开挖、初期支护、二次衬砌等关键工序开发系列化智能装备,并系统性地总结和提炼钻爆法隧道智能建造装备的4大支撑技术,即围岩参数识别与处理系统、三维空间定位与量测系统、大数据处理与共享系统、智能控制决策系统,是实现隧道全生命周期智能化的基础与前提; 同时,运用先进的传感技术、互联网、大数据分析和人工智能技术,研究施工协同管理平台,借助隧道大容量通信网络和隧道智能建造协同管理平台,实现隧道内装备与装备、装备与环境、装备与围岩的互联互通互动,为隧道智能建造提供装备保障。     

赣州快速路桥梁工程总体设计与创新技术

赣州中心城区快速路网由"四横六纵一环"14条快速路组成,其中新建快速路约161 km,互通立交11座。桥梁总体设计遵循"标准化设计、工厂化预制、装配化施工"的绿色建造理念,大规模采用桥梁预制拼装技术,建成江西省首座全预制拼装高架桥。重点介绍该项目桥梁工程的总体设计和创新技术。科研中开展了新型桥墩连接技术、新型减振伸缩装置和新型钢混组合盖梁等课题研究,并进行了模型加载试验和实桥测试,在工程应用中取得了良好效果。     

香港城市桥梁建设的创新和发展

该文论述了近些年来香港城市桥梁的发展沿革,介绍了几座特大跨径城市桥梁在结构选型上的创新,在城区环境下建造城市桥梁的创新,在城市桥梁建造和管理理念上的创新,并对我国城市桥梁建设提出了相关启示和建议,力求促进城市桥梁建设的健康发展。     

培育智能建造试点城市 打造建筑业高质量发展标杆——住房和城乡建设部建筑市场监管司负责人解读《关于征集遴选智能建造试点城市的通知》

<正>近日,住房和城乡建设部印发了《关于征集遴选智能建造试点城市的通知》,明确了开展智能建造城市试点的工作目标、重点任务和工作要求等内容。为更好引导各地开展智能建造试点工作,住房和城乡建设部建筑市场监管司负责人对通知进行了解读。     

全预制拼装技术在市政高架工程上的应用及思索

发展桥梁全预制拼装技术有利于节约资源、减少污染、提升生产效率,促进桥梁建设的工业化。受制于技术标准、工程造价和配套产业链等因素影响,市政高架桥梁建造方式仍以现场浇筑为主,坚持市场主导、政府推动和分阶段推进,力争到2020年使装配式市政高架占新建市政高架面积的比例达到30%以上。     

高风险铁路隧道超前地质预报影响隧道建造成本分析

为探讨超前地质预报对高风险隧道建造成本的影响,将高风险铁路隧道的建造成本估算得更合理,对高风险铁路隧道超前地质预报纳入工序管理增加的隧道建造成本进行定量分析。通过分析得知高风险铁路隧道的超前地质预报对隧道的建造成本影响较大,建议将高风险铁路隧道的超前地质预报费用从安全生产专项费用中剥离,并将超前地质预报引起隧道建造成本增加的费用纳入工程造价标准体系管理。