钢结构的优越性及综合经济效益
无论是结构性能、使用功能及经济效益上,钢结构都有一定优越性。
钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说比较高,钢结构构件结构断面小、自重轻。一般情况下,高层钢筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0t/m2左右,高层建筑钢结构自重大都在1.0t/m2以下,甚至有的办公室只有0.5~0.6t/m2。结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负载也相应减少,可以降低基础造价,特别是在地质条件较差地区,例如上海、天津等地区,其优点就更为突出。
在高烈度地震区,有设防要求的高层建筑,若自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度。以北京8°抗震设防烈度为例,中等高度建筑采用钢结构,结构自重减轻约1/3,地震作用可减少30~40%,地基上单位面积的负荷面积也可减少25%以上。
根据国外的资料,超高层建筑的技术经济指标见下表:
钢结构 钢混结构 钢筋混凝土结构
自重 1 1.22 1.72
结构面积 0.28 0.37 1
施工期 1 1.33 1.6
耗钢量 1.45 1.23 1
钢结构具有良好的延性,抗震性能好,尤其是在高烈度地震区,使用钢结构就更为有利。钢筋混凝土结构延性的保证在于结构的应力不太高,而钢结构的延性在于使部分构件进入塑性。
结构占有面积(或称为结构平面密度)较小,实际上是增加了使用面积。高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土结构面积的28%。采用钢结构可以增加使用面积4%左右,这实际上是增加建筑物的使用价值,增加经济效益。例如北京的长富宫中心(26层纯框架体系,采用钢结构),钢柱的断面仅为450×450mm,层数和柱网与其类似的钢筋混凝土结构,柱断面约在900×900mm左右。如果按照增加使用面积4%来计算,对于一个5万平米的建筑来说,等于增加了2000m2左右的使用面积,其价值是相当可观的。
施工速度快。采用钢结构可为施工提供较大的空间和较为宽敞的施工作业面。钢结构工程的柱子一般取3~4层为一个施工段,在现场一次吊装。而且柱子的吊装、钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等,可以实施平行立体交叉作业。有时在上部安装柱、框架的同时,下部可以进行内部装饰、装修工程。因此,在保证技术、供应、管理等方面的条件下,可以提前投入使用。国内部分高层建筑钢结构工程施工工期见附表。可见与钢筋混凝土结构相比,30~50层的钢结构工程可以缩短施工工期8~12个月左右。随着高层建筑钢结构的发展、应用、经验的积累,施工速度还可以加快。
我国几幢高层建筑 施工工期比较:
工程名称 上海瑞金大厦 北京香格里拉饭店 上海静安-希尔顿酒店 北京长富宫中心 北京国际饭店 北京国际大厦
层数(地上/地下) 29/1 26/2 43/1 25/3 27/3 29/3
总建筑面积(m2) 36167 56710 52000 50516 97000 47700
结构形式 S SRC S S RC RC
施工周期(月) 20 24 30 30 43 36
(注:S-钢结构,SRC-钢骨混凝土结构,RC-钢筋混凝土结构)
钢结构的质量容易保证。钢结构构件一般都在工厂里制造、加工,精度高。在工地只安装就位,用工省,现场比较文明。减少了沙、石、水泥堆放场地,还减少了模板储运、现场构件预制及钢筋混凝土结构现浇时的湿作业,在闹市区或密集的居民区内,具有很大的优点。
钢结构建筑在使用过程中易于改造,如加固、接高、扩大楼面等内部分割,变动比较容易、灵活。一些发达国家认为:钢结构建筑是环保型建筑,可以重复利用,减少矿产资源的开采。
钢结构可以做成大跨度、大空间。开敞式的大平面办公室60年代后得到较大的发展,有的国家称之为"园林化办公室"。这种办公室要求较大尺寸的柱网布置,并且柱子断面越小越合适。采用12~15m的柱网已经很普遍。钢结构正适合于这种要求,因它可形成较宽敞的无柱空间,便于内部灵活布置。
当然,为了形成开敞空间,采取桁架梁、格构梁、吊挂结构等都是常用的有效方法。
管线布置方便。在钢结构的结构空间中,有许多孔洞与空腔,而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线,这样使管线的布置较为方便,也增加了建筑净高,而且管线的更换、修理都较方便。
尽管高层建筑钢结构具有上述的优越性,但是,也有一定的缺点。关于钢结构造价较高的问题,需全面、正确地用综合效益来分析。钢结构的防火性能比较差,必须做防火及防锈处理,增加了造价。高层建筑钢结构的造价构成见下表:
项目 理论最佳构成(%) 实际平均构成(%)
防 火 16 30
防 锈 12 10
运输和安装 8 7
制造费用 28 23
钢材价值 32 27
设计费用 4 3
钢结构的造价与许多因素有关,如钢铁的生产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等,所以要具体分析。
基本建设投资=建筑工程费+设备购置安装费+动迁费+土地购置费+其它
土建工程费=上部结构费+装饰装修费+基础(地下部分)
从表中可以看出上部结构仅占土建造价的30%左右,占总投资的7~10%。据分析,采用钢结构和混凝土结构的差异只占总投资4%以下,而且目前各种杂费所占比例越来越大,例如征地费、动迁费,越繁华的地段越高;而装饰装修费和设备费在某些工程中经常超过结构费用。随着技术的发展,轻质材料的应用,设计方法的改进,钢结构的造价也会降低,比钢筋混凝土造价高的问题,也就不明显了。
在工程项目建设中桥梁施工是个重要环节,桥梁建设发展的关键在施工技术水平。下面是由我整理的桥梁工程技术论文范文,谢谢你的阅读。
桥梁工程施工技术
摘要:在工程项目建设中桥梁施工是个重要环节,桥梁建设发展的关键在施工技术水平。科学技术在不断的进步,施工机具、设备和建筑材料都在发展,桥梁施工技术也得到了不断地改进、提高。为桥梁施工技术水平的不断提高,本文浅谈了桥梁施工方法及桥梁的几项施工技术。
关键词: 桥梁 施工 技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
前言
在我国古代桥梁的兴盛年代,其间在桥梁型式、结构构造方面有着很多创新,可谓“精心构思,丰富多姿”。宋代之后,建桥数量大增,桥梁的跨越能力、造型和功能又有所提高,在桥梁施工方面充分表现了我国古代工匠的智慧和艺术水平,成为我国桥梁建造史上的宝贵财富。解放初期,我国的公路、城建部门在恢复、改造和新建公路与城市道路上改建和新建了数量可观的桥梁,使通车里程比解放前有了成倍的增长。随着科学技术的进步,施工机具、设备和建筑材料的发展,桥梁施工技术得到了不断地改进、提高。
一、现浇连续梁
1、支架法就地现浇连续梁一般要求
支架法就地现浇连续梁的支架施工,安装前必须进行支架刚度、强度及稳定性等计算,确定立杆间距及横杆间距,并对杆件进行逐根质量检查。基础处理是现浇梁支架体系的关键部位,桥梁全长范围内地基承载力必须满足连续梁施工的全部荷载,并须保持支架不产生变形,不得发生沉降现象,否则,进行加固处理。若地基所处路段为软土路基地段,地基承载力较低,地基采用三七灰土换填、压实处理,换填厚度根据计算荷载确定,以提高地基承载力。处理后的地基,经地基承载力检验合格后,方可进行支架搭设施工。支架底设置底托。
2、施工控制
施工控制的目的是确保结构的安全和稳定,使成桥后桥面系线形达到设计要求,并且使结构的内力分布与设计理想的状态基本吻合。在确保结构稳定的前提下,采用变形与应力双控,以变形控制为主,兼顾应力的发展情况。全桥都要进行变形、施工挠度与标高控制。
控制方法:以整体承载能力和抗倾覆稳定为主;加强纵横斜拉剪刀撑布置,增加外侧斜支撑或者斜拉筋,提高抗倾覆稳定性;高宽比特别悬殊的(大于5的)独立支架,应优先选用大型型钢支架。立杆接头错开布置,每个水平面接头不得大于总立杆数的50%。立杆接头扣件索紧牢固,或者加楔塞紧;加强纵横斜拉剪刀撑布置,约束立杆变形;水平杆接头扣件索紧牢固,或者加楔捆绑牢固,确保有效;水平拉结杆步距不得大于计算值;加强纵横斜拉剪刀撑布置,约束立杆变形。针对性保证措施:
(1)地基碾压整平,达到承载力要求。
(2)支架基础高于周围地面20cm~30cm,周围设置截水沟,防止雨水流进,施工中严防水侵泡。
(3)对碾压碎石基础而言,应设置纵横交叉枕梁(方木或者型钢),提高整体受力效果;格外加强高低差方向斜拉剪刀撑;顺桥向高低差形式的,应将支架与墩台身间采用较强的刚性连接;横桥向高低差形式的,设法在支架高边一侧增加斜支撑和矮边增加斜拉筋;通过预压检测和检验计算成果,为施工调差提供准确参数,荷载集中部位横梁严格检查验收。
3、待浇混凝土的梁段搭设新的暖棚, 与已浇注混凝土梁段的暖棚之间, 挂保温帘分隔保温管道压浆:
(1)已施工的现浇梁段的暖棚、外模、底模不拆除,也不前移,用于已浇梁段的预应力管道的保温。待浇混凝土的梁段搭设新的暖棚,与已浇注混凝土梁段的暖棚之间,挂保温帘分隔保温。采取覆盖和包裹保温措施后。
(2)预应力孔道内的浆液,其强度达到25MPa前,保持其温度位于0℃以上。
(3)压浆前,孔道及两端必需密封,用高压水或高压风将管段内吹沈干尽,管道内不得存水。然后进行压浆。
(4)预应力孔道注浆的保护主要是泌水问题,浆体要求不泌水,适当早强,减少受冻的可能性、微管的膨胀性。浆体搅拌时,不能用热水与水泥直接搅拌,水泥应保温,不露天存放。为了使浆体不泌水,适当早强采取以下方式:
a采用1000r/min的高速搅拌装置,降低水灰比至0.3以下;
b增加保水性材料(如粉煤灰、硅灰)减少泌水;
c添加高效减水剂降低水灰比;
d应用毛细水泌水试验,检验浆体的泌水性能。
二、悬臂式现浇
1、悬臂式现浇一般要求
托架采取自支撑体系构件设计。墩身施工时按要求在墩身相应位置预先埋设托架钢桁件。结构需要经过严格的受力计算。托架预压:
(1)托架使用前对托架进行预压,以检测托架的强度及稳定性,同时测量托架的非弹性变形值和弹性变形值。
(2)预压的荷载大小按照托架承载的混凝土重量,然后再考虑施工荷载和施工的安全系数来计算。
(3)卸载的顺序按照压载的反顺序进行并且作好观测记录,对预压期间获得的数据进行分析,找出非弹性变形值和弹性变形值,归纳出回归方程作为调整立模变高的依据。挂篮设计:包括主桁架、底模平台、模板系统、锚固系统、走行系统设计满足施工荷载、稳定性、安全性、可操作性。
2、悬浇梁施工技术措施
技术措施:
(1)挂篮的安装运行及使用均为高空作业,要采取全面的安全保证措施;现场技术人员必须检查挂篮的位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键受力部位的情况,发现问题及时解决。
(2)检查预留孔位置的准确性及孔洞是否垂直;浇筑混凝土前后吊带用千斤顶顶紧,且受力均匀,以防承重后与已浇筑梁段产生错台。
(3)施工中加强观测标高,轴线及挠度等,整理出挠度曲线。
3、悬臂梁施工注意事项
悬臂段施工必须把安全工作放在头等位置。在施工中,除做好防护平台,安全网等措施外,特别要对施工人员进行交底,提高安全意识,避免可能出现的各种落物等危险因素。
三、加强桥梁施工质量管理
1、应重视结构的耐久性问题
桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化,从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化,既影响了使用又增大了经济损失。
2、加强混凝土质量管理
首先,施工单位要严格按照国家建材标准采购材料,并由始至终地保证水泥材料的质量稳定、不变质,对于大体积混凝土,要采用水热化低的水泥;其次,在施工过程中,施工工人必须按照强度等级、抗渗等级配比混凝土,还有充分控制好混凝土入模时的温度,进行分层浇筑以及设计合理的养护措施,通过在混凝土表面覆盖草席、草帘等确保降低温度应力,避免混凝土出现温度裂缝;再次,在浇筑混凝土时一定要振捣充分,尤其是腹板内预应力管道比较集中的地方更要做到不欠振、不漏振,确保混凝土浇筑密实。
3、加强桥梁结构质量管理
首先,施工单位要仔细精确地做好测量工作,放线定位工作要做到准确无误,不能出现丝毫偏差。在桥墩、桥台施工完成后,要将桥梁的平面位置完全确定下来;其次,由于桥梁结构形式很多,施工工序和技术较复杂,要求的施工工艺较精确,因此,施工单位必须严格按照设计图纸进行施工,从混凝土的振捣、养生、到预应力的张拉等都要严格管理和控制,以确保桥梁结构的承载能力;再次,还要着重注意桥梁外观的美观平滑,不能出现由于施工手段的缺陷或混凝土振捣不均而引起的外观质量欠缺。
结束语
总之,在桥梁建设中,我们应该根据实际情况来选择适宜的施工方法和技术。现代桥梁建设的施工技术发展突飞猛进,不断地涌现出了先进的技术、设备和高科技材料。当然在建设的过程中我们会遇到各种新问题,这就需要我们不断探求新方法、新技术。
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写作思路:可以根据现如今中国桥梁建设的发展水平进行阐述,可以从技术创新体制建设方面这个角度出发进行描述,中心要明确等等。
正文:
现如今,我国的桥梁建设事业飞速发展,如何利用现有的设备来满足人民对交通便利的需求,成为桥梁建设所要面对的主要问题。相信随着施工施工技术的发展、经验的积累及计算软件的普及,会出现更多更好的公路桥梁施工方法。
由于我国仍处于社会主义初级阶段,我国桥梁施工单位与其他一些企业一样,工作任务仍要靠上级直接下达命令,所要做的科研项目和技术改进还要靠有关部门立项拨款才可进行后续工作,而当桥梁施工完成后又往往束之高阁,只有一小部分能产生应有的可观效益。自从中国加入世贸组织以来,由于受国际关系的影响,我国桥梁建设行业与真正的国际标准要求还是存在很大的距离。这使得企业在桥梁施工的技术创新方面的紧迫感和积极性都大打折扣。
首先,在技术创新体制建设方面出现了缓慢进展的局势。虽然国家有关部门已经明令要求大型桥梁施工单位要建立以技术为中心的一种系统的创新体系,但仅仅有一小部分的企业响应了国家的号召,大部分桥梁施工单位仍选择维持旧有的施工技术体制,甚至有些企业仅仅在表面上建立了技术中心,而实际上却没有按新的体系运行。
其次,桥梁施工单位对技术创新工作的重视程度还是不够。由于施工建设市场的不完善和一些不良的施工风气的影响,许多人认为只要能拿下桥梁施工工程就可以把一系列的任务都能完成,这也就造成了他们重经营轻技术问题的产生。
除了以上两个方面,施工技术创新的投入还是不够。这也就导致了技术创新的积极性不够,多数桥梁施工单位对于科技的投入量不够,技术进步速度受到不同程度的影响,造成了产业升级相应滞缓。
施工人员可以利用强制式来对混凝土的拌制,需要注意的是拌制时间一定要达到施工要求,拌制时间既不能太长,也不能太短。因为搅拌时间如果过短,那么混凝土的混合将不会均匀,而搅拌时间如果过长,那么将会破坏混凝土原材料的结构。
同时,在混凝土搅拌的过程中,一定要严格的控制加水量和外加剂的用量。只有科学的控制水灰比例,减少混凝土的干缩量。只有把混凝土拌制均匀,才能达到混凝土的设计强度,从而满足桥梁施工的需要。
良好的混凝土施工技术不仅能降低混凝土内部的温度,还能减少混凝土的内外温差,这样会使由温度造成的裂缝产生几率得到降低。施工人员可以利用插入式振动器的振实来进行混凝土浇筑的过程,在这个环节,是不允许过振现象所导的混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中问题的出现,也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、裂缝等质量问题。
在每次地振捣部位振动直到混凝土停止下沉不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆,才可以徐徐提起振动器。总之,混凝土的振捣应引起施工人员足够重视,只有混凝土振捣的结果符合要求,才能使桥梁的施工质量得到保证。
裂缝是桥梁施工的主要病害,那么对于防止裂缝产生的关键在于混凝土的养护。混凝土浇筑收浆完成后应及早进行洒水养护,保持混凝土表面处于湿润的状态。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土空心板在浇筑完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝。
在桥梁工程的施工期间,预应力的检查结果一切正常。但在后期的相邻标段的现浇梁施工时,却发现梁顶面的高程出现异常,这很可能是由于边墩顶内侧支座脱空造成的。在对桥梁预应力问题的处理中,桥梁施工单位面临着巨大的压力, 桥梁的基础、桥墩、现浇梁施工的各个工序都会造成预应力问题的发生。
在桥梁可以通车后,气温回升会造成桥梁弯处梁不同程度发生了支座脱空现象, 使桥面伸缩缝受到严重的损害而使路面无法正常行车。支座脱空的处理方法是十分困难和复杂的,需要将箱梁整体起顶后进行支座位移,同时要对墩帽及桥墩进行加宽处理,基础要增加钻孔桩。匝道被迫封闭,处理时间长达半年。
局部蜂窝问题的产生主要是因为混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎达到了最低点。在桥梁的使用过程中,如果发生局部蜂窝问题,会导致它所承受能力极大地减少,并且遭受腐蚀而造成重大的损伤的几率更大,大大地降低了桥梁施工工程的承载力和耐久性。
现如今,我国的桥梁施工建设如火如荼,如何利用现有的施工技术来满足人民对交通便利的需求成为桥梁建设所要解决的主要问题。相信随着施工技术的发展、经验的积累,会出现更多更好的桥梁施工方法,为国家和人民的财产安全提供更有效的保障。