寧遠(yuǎn)思
大跨度上承式鐵路拱橋優(yōu)化設(shè)計(jì)與建設(shè)管理作用分析
寧遠(yuǎn)思
(中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司 重慶鐵路樞紐東環(huán)線建設(shè)指揮部,重慶 400023)
為解決大跨度上承式鐵路拱橋因初步設(shè)計(jì)存在的概算費(fèi)用不足、結(jié)構(gòu)不合理、施工難度大等問(wèn)題,綜合考慮施工地氣候、材料運(yùn)輸?shù)痊F(xiàn)場(chǎng)因素,采用優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)管理相結(jié)合的方式進(jìn)行有效解決。從橋跨布置及拱上梁優(yōu)化、拱上立柱優(yōu)化和拱座優(yōu)化等3方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);從目標(biāo)管控和過(guò)程管控等2方面進(jìn)行建設(shè)管理,并結(jié)合建筑業(yè)推廣的新技術(shù)開展10余項(xiàng)專題評(píng)估、采用BIM全過(guò)程模擬技術(shù)與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),確立多維度管控辦法。綜合優(yōu)化結(jié)果表明:施工工期減少2個(gè)月;鋼結(jié)構(gòu)減少近1 800 t,混凝土減少近10 000 m3,降低造價(jià)約4 000萬(wàn);實(shí)現(xiàn)零問(wèn)題安全保障;優(yōu)化后橋型更加輕盈美觀、穩(wěn)定簡(jiǎn)約。
大跨橋梁;上承式拱橋;優(yōu)化設(shè)計(jì);建設(shè)管理;多維度管控
隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和橋梁技術(shù)的發(fā)展,拱橋因其跨越能力大、造型美觀等特點(diǎn)尤被關(guān)注,其中上承式拱橋因橋面系構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、節(jié)省墩臺(tái)材料、橋上視野開闊等優(yōu)點(diǎn)[1?3],在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛,如萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋(拱跨420 m上承式鋼筋混凝土拱橋)[4],支井河特大橋(拱跨430 m上承式鋼管混凝土拱橋)[5],北盤江特大橋(拱跨445 m的上承式鋼管混凝土拱橋)[6]等大橋。對(duì)于大跨橋梁建設(shè)應(yīng)包括前期工作、設(shè)計(jì)階段、施工階段和竣工驗(yàn)收等階段,初步設(shè)計(jì)作為橋梁設(shè)計(jì)的第1階段,設(shè)計(jì)承擔(dān)者為了得到經(jīng)濟(jì)、適用和美觀的橋梁設(shè)計(jì)方案,需要有豐富的橋梁建筑理論和實(shí)踐知識(shí),需要對(duì)擬定的各種橋梁方案在使用、經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造、施工及美觀方面進(jìn)行深入細(xì)致的分析和研究[7]。針對(duì)橋梁初步設(shè)計(jì)存在一定的盲目性和偶然性的問(wèn)題,采用優(yōu)化設(shè)計(jì)在橋梁建設(shè)中顯得尤為重要[8?10],優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是從綜合優(yōu)化的角度,考慮各種影響因素,使效益達(dá)到最大化。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的手段與基礎(chǔ)需要通過(guò)健全的建設(shè)管理手段,工程中采用合適的建設(shè)管理方法則可以大幅節(jié)約時(shí)間、費(fèi)用,保證質(zhì)量安全等[11?12]。本文以貴陽(yáng)快速鐵路網(wǎng)林織(新)線上控制性重點(diǎn)工程納界河特大橋?yàn)楸尘埃越鉀Q該橋初步設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題為引線,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)管理相結(jié)合的解決方式,得到多維度管控辦法,以期對(duì)此類橋梁建設(shè)問(wèn)題提供參考和借鑒。
納界河特大橋位于貴州省貴陽(yáng)市清鎮(zhèn)市流長(zhǎng)鄉(xiāng)和畢節(jié)市織金縣自強(qiáng)鄉(xiāng)交界處,處于川貴鐵路的重要連接線上,是貴陽(yáng)快速鐵路網(wǎng)中林歹至織金(新店)鐵路的控制性重點(diǎn)工程,是世界跨度最大、高度最高單線鐵路上承式鋼桁拱橋,該鋼桁拱是由上下游4條箱型拱肋、腹桿、上下平聯(lián)、節(jié)間橫聯(lián)共同構(gòu)成一個(gè)三維的空間結(jié)構(gòu)體系。橋區(qū)處巖溶發(fā)育,有斷層、順層等不良地質(zhì),地質(zhì)條件復(fù)雜。兩岸呈絕壁狀,地形陡峭,且橋址處無(wú)便道;線路位于兩岸山脊上,場(chǎng)地狹窄,交通運(yùn)輸非常困難;橋區(qū)雨霧、雷暴等惡劣天氣年均達(dá)110 d,峽谷瞬時(shí)風(fēng)最高達(dá)9級(jí),對(duì)吊裝和高空作業(yè)等存在極大安全威脅。
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形、考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性和適用性,對(duì)擬定的各種橋梁方案進(jìn)行多方面對(duì)比,最終確定主橋采用352 m上承式鋼桁拱橋跨越納界河,初步設(shè)計(jì)橋跨布置如圖1所示,梁部設(shè)置“24 m預(yù)制T型簡(jiǎn)支梁+74 m跨中現(xiàn)澆Π型梁”;拱上設(shè)置混凝土立柱,最短3.7 m、最高52.5 m;主拱為鋼桁拱,最窄為拱頂處寬6 m,最寬為拱腳處寬26 m,矢高65 m,拱跨336 m,矢跨比為0.19。
單位:cm
該橋結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、施工難度大,因初步設(shè)計(jì)方法本身局限性導(dǎo)致設(shè)計(jì)深度不夠,在初步概算時(shí)關(guān)于措施費(fèi)、運(yùn)雜費(fèi)及吊裝費(fèi)等費(fèi)用計(jì)算難度大、準(zhǔn)確度低,致使該橋概算費(fèi)用嚴(yán)重不足,必須要對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。林織鐵路為初步設(shè)計(jì)招標(biāo),當(dāng)施工單位進(jìn)場(chǎng)時(shí),納界河特大橋設(shè)計(jì)深度還不夠,有許多技術(shù)難題需要突破。無(wú)論是工期、質(zhì)量、安全,還是投資控制均對(duì)橋梁的建設(shè)管理提出了更高的要求,如若施工組織不到位,該橋極可能成為全線的“卡脖子”工程。經(jīng)過(guò)分析研究,確定了“纜索吊裝、扣掛分離、散件拼裝”的總體方案,鐵路總公司要求進(jìn)一步深化主橋結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),優(yōu)化拱腳截面寬度及平聯(lián)構(gòu)造,合理選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件材質(zhì),進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)專題研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該橋初步設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)題如下:
1) 橋型結(jié)構(gòu)不合理。主拱為剛桁拱,拱上立柱及主橋梁段均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)自重大,明顯存在頭重腳輕的結(jié)構(gòu)問(wèn)題,且矢跨比大,拱腳處立柱高,所受集中荷載大。整體來(lái)講,此橋型結(jié)構(gòu)不利于拱的受力;
2) 主體結(jié)構(gòu)類型多樣復(fù)雜。主拱為鋼結(jié)構(gòu),拱上立柱為空心薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),梁為預(yù)制T梁,橋梁施工和質(zhì)量控制難度大大增加。尤其是拱上的空心薄壁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),大量的高空混凝土作業(yè)和支架施工,不僅引起安全風(fēng)險(xiǎn)增高,而且現(xiàn)澆混凝土施工會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)的二次污染;
3) 主拱弦桿結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。“目”字形主拱弦桿加工制作困難,連接弦桿的K型鋼管撐現(xiàn)場(chǎng)施焊難度大,工期和質(zhì)量均無(wú)法保證。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析,為解決因初步設(shè)計(jì)引起概預(yù)算費(fèi)用不足的情況,提出優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)管理相結(jié)合的管控辦法,優(yōu)化設(shè)計(jì)是基礎(chǔ),建設(shè)管理是關(guān)鍵,二者相互依賴和制約,必須以此為主導(dǎo)、多維度管控來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo),具體分析策略和管控辦法如圖2所示。
圖2 納界河特大橋問(wèn)題分析策略與管控辦法
工程優(yōu)化設(shè)計(jì)是通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn),使該工程造價(jià)更加低廉、結(jié)構(gòu)更加合理、施工更加便捷,因此優(yōu)化設(shè)計(jì)成為解決投資控制,確保工期、質(zhì)量的關(guān)鍵途經(jīng)[13]。通過(guò)對(duì)初步設(shè)計(jì)方案存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行專題分析,在確保橋梁功能使用和穩(wěn)定性的前提下,對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)、拱上立柱和主梁進(jìn)行優(yōu)化,解決初步概算嚴(yán)重不足的問(wèn)題,最終確定了一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容,圖3為優(yōu)化設(shè)計(jì)橋跨布置。
如圖3,在交界墩處增設(shè)2×48 mT構(gòu)混凝土梁,將初步設(shè)計(jì)的24 m預(yù)制T梁和74 m的現(xiàn)澆Π形梁變更為鋼混結(jié)合梁。通過(guò)在拱外設(shè)置T構(gòu),取消了2個(gè)最高最重的拱上立柱,并且利用懸臂段承擔(dān)相鄰節(jié)段的一部分自重,亦可將拱上T構(gòu)梁懸臂段自重傳遞到拱腳處地基上,經(jīng)過(guò)計(jì)算約減少25%拱上荷載。鋼混結(jié)合梁的應(yīng)用,在大幅減輕主梁自重的同時(shí),也將320 m高的高空支架現(xiàn)澆作業(yè)施工工序取消,極大程度降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)連接主拱上鋼混結(jié)合梁段,形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu),增加了橋梁縱向穩(wěn)定性,解決了原方案墩頂(立柱)縱向位移超標(biāo)的問(wèn)題。
單位:cm
拱上梁的優(yōu)化,使得拱上荷載大量減小,為優(yōu)化拱柱和拱圈截面提供了條件。初步設(shè)計(jì)中拱上立柱采用空心薄壁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),如圖4(a)所示,立柱最高52.5 m,左右側(cè)弦桿節(jié)間對(duì)稱設(shè)置立柱,在弦桿上設(shè)置混凝土底座,左右側(cè)通過(guò)“K”型混凝土撐連接。此方案使得主拱承受荷載大,支架現(xiàn)澆混凝土立柱施工難度大、周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)高。為解決上述問(wèn)題,如圖4(b)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中將立柱調(diào)整為鋼箱結(jié)構(gòu),最大高度33 m,分節(jié)制造、現(xiàn)場(chǎng)組拼吊裝。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn),鋼箱結(jié)構(gòu)方案不僅減少了立柱數(shù)量,降低了主拱承受荷載,而且降低了施工難度,縮短了施工工期。同時(shí),通過(guò)優(yōu)化拱上立柱,使之適應(yīng)于優(yōu)化后的橋跨布置和拱上主梁,使橋型更加輕盈美觀、穩(wěn)定簡(jiǎn)約,與周圍環(huán)境更加和諧。
主梁上荷載通過(guò)拱上立柱傳遞到主拱圈,主拱圈上荷載主要由拱座承受,因此拱座一般體積大、自重大[1]。本橋初步設(shè)計(jì)中拱座采用C50高性能混凝土近18 000 m3,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn),能達(dá)到C50混凝土所需的母材極少,特別是貴州地區(qū)無(wú)優(yōu)質(zhì)的河砂,工程用砂基本均采用機(jī)制砂。但對(duì)于C50的高性能混凝土,機(jī)制砂很難滿足各項(xiàng)指標(biāo),因此若拱座采用C50混凝土,則需要遠(yuǎn)購(gòu)河砂,增加大量工程費(fèi)用。拱上荷載的減小也為拱座優(yōu)化提供了條件,在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),將拱座混凝土標(biāo)號(hào)從C50調(diào)整為C40,并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析驗(yàn)證了可行性。圖5為按照規(guī)范[14]繪制出C40與C50混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線,可知c40,k=0.83c50,k,c40,t=0.91c50,t,2種標(biāo)號(hào)混凝土力學(xué)性能差別不大,因此,可通過(guò)降低混凝土標(biāo)號(hào)有效解決拱座存在問(wèn)題。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)此項(xiàng)優(yōu)化后,不僅機(jī)制砂完全能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo),而且僅此項(xiàng)優(yōu)化節(jié)約工程費(fèi)用近700萬(wàn)元。
(a) 初步設(shè)計(jì)空心薄壁混凝土結(jié)構(gòu)方案;(b) 優(yōu)化設(shè)計(jì)鋼箱結(jié)構(gòu)方案
圖5 混凝土單軸壓/拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線
工程建設(shè)管理是指運(yùn)用有效的管理技巧對(duì)建設(shè)施工過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程、全方位管控,實(shí)現(xiàn)消耗最小的資源、目標(biāo)最大化的手段[15]。合理有效的建設(shè)管理是實(shí)現(xiàn)預(yù)期工程目標(biāo)的前提,在工期、質(zhì)量、安全及投資等方面具有顯著的控制效果,能夠使建設(shè)工程本身的效益與環(huán)境、社會(huì)效益的綜合效益最大化。為確保該橋優(yōu)化設(shè)計(jì)方案能夠更好地實(shí)現(xiàn),并進(jìn)一步提升建設(shè)管理效率,提出從目標(biāo)管控和過(guò)程管控兩方面展開工程建設(shè)管理,并依據(jù)這2方面形成專題評(píng)估目標(biāo)手段、BIM仿真技術(shù)(Building Information Modeling)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的多維度管控辦法。通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)多維度管控辦法,在施工全過(guò)程中應(yīng)用了建筑業(yè)推廣使用的10項(xiàng)新技術(shù)[16]中八大項(xiàng)、二十小項(xiàng)目(如表1),最終確保了大橋的施工質(zhì)量,相繼獲得鐵路局示范工點(diǎn)、安標(biāo)工地等稱號(hào),為獲得中國(guó)建設(shè)工程魯班獎(jiǎng)提供重要支撐。
表1 納界河特大橋應(yīng)用新技術(shù)列表
施工前,應(yīng)當(dāng)組織設(shè)計(jì)單位、咨詢單位編制切實(shí)可行的指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì),并對(duì)該橋進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,認(rèn)真分析安全、質(zhì)量及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素,確定重大風(fēng)險(xiǎn)源,完善安全方案及技術(shù)措施。本橋建設(shè)通過(guò)以上手段,對(duì)施工單位的施工組織和風(fēng)險(xiǎn)管理起到了重要的指導(dǎo)作用。
施工中,應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織專家、咨詢單位開展一系列針對(duì)重大方案的會(huì)審評(píng)估。本橋建設(shè)中積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、確定辦法、研究并評(píng)估方案,主要包括纜索吊裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工;拱座大體積混凝土的施工與裂縫控制;拱腳連接方案的設(shè)計(jì)和選用;拱腳預(yù)埋段的精確定位;鋼結(jié)構(gòu)的加工精度控制及工藝性評(píng)定;鋼桁拱的吊裝與線型控制方案研討;鋼桁拱合攏方案的設(shè)計(jì)與施工控制;拱上立柱精度與鋼桁拱線型關(guān)系研究及其誤差消除;T構(gòu)與鋼桁拱變形協(xié)調(diào)分析與控制;拱上立柱墩頂縱向位移分析與控制等10余項(xiàng)專題評(píng)估。根據(jù)評(píng)估結(jié)果,進(jìn)而設(shè)立階段與總體目標(biāo)進(jìn)行管控,其中每項(xiàng)評(píng)估目標(biāo)都緊緊圍繞優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容和橋梁特點(diǎn)要求設(shè)立,如纜索吊裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工專題是為了更好地提升優(yōu)化后拱上梁施工進(jìn)度等。
過(guò)程管理是對(duì)整個(gè)建設(shè)過(guò)程中每個(gè)施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管控,從而實(shí)現(xiàn)全面管理[17]。施工過(guò)程中嚴(yán)格要求并監(jiān)督施工單位,按審批的施工組織設(shè)計(jì)及專項(xiàng)施工方案組織各工序施工,將安全標(biāo)準(zhǔn)施工要求貫徹落實(shí)到每個(gè)施工環(huán)節(jié)。納界河特大橋除了嚴(yán)抓施工細(xì)節(jié)外,提出采用BIM仿真技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的管控手段。
BIM仿真技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的多維模型信息集成技術(shù),可以對(duì)工程規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化和可視化表達(dá)。BIM仿真技術(shù)的應(yīng)用可改進(jìn)傳統(tǒng)項(xiàng)目管理方法,更好地推行工程項(xiàng)目全生命期管控,滿足工程建設(shè)不同階段對(duì)質(zhì)量管控、工程進(jìn)度和投資控制需要[18]。如圖6利用BIM技術(shù)對(duì)橋梁建設(shè)全過(guò)程進(jìn)行模擬,對(duì)可能發(fā)生碰撞的節(jié)點(diǎn)及時(shí)研究出針對(duì)性優(yōu)化方案,確保橋梁建設(shè)安全和工期可控,并采用專業(yè)大型纜索吊裝設(shè)備,分工段組織評(píng)審和驗(yàn)收,確保了吊裝安全等。同時(shí),利用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)重點(diǎn)吊裝區(qū)域?qū)嵭?4 h監(jiān)控,使得最大風(fēng)險(xiǎn)源——高空吊裝拼裝作業(yè)實(shí)現(xiàn)可視化操作,消除了指揮與操作銜接的最大盲區(qū),確保全程安全作業(yè)。
圖6 采用BIM技術(shù)模擬施工過(guò)程
1) 針對(duì)橋梁初步設(shè)計(jì)引起概預(yù)算不足等工程問(wèn)題,可通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)管理相結(jié)合的方式進(jìn)行有效解決。納界河特大橋初步設(shè)計(jì)問(wèn)題解決效果顯著,其中施工工期減少2個(gè)月;鋼結(jié)構(gòu)減少近 1 800 t,混凝土減少近10 000 m3,降低造價(jià)約4 000萬(wàn);實(shí)現(xiàn)了“零事故、零差錯(cuò)、零缺陷”的安全質(zhì)量管理。
2) 對(duì)于上承式拱橋設(shè)計(jì),通過(guò)橋跨布置、拱上主梁、拱上立柱和拱座等方面進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)結(jié)構(gòu)受力、材料消耗和橋型美化等方面有顯著作用。同時(shí),優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮施工地氣候、材料運(yùn)輸?shù)纫蛩亍?/p>
3) 建設(shè)管理可從目標(biāo)管控、過(guò)程管控2方面進(jìn)行,通過(guò)多種常規(guī)技術(shù)和新技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行多維度管控。納界河特大橋建設(shè)管理中,通過(guò)專項(xiàng)評(píng)估設(shè)立目標(biāo)管控、利用BIM全過(guò)程模擬技術(shù)和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程管控的方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和可視化管理,極大程度保證了橋梁在整個(gè)建設(shè)中安全作業(yè)、工期可控。
[1] 裘伯永, 盛興旺, 喬建東, 等. 橋梁工程[M]. 北京: 中國(guó)鐵道出版社, 2001. QIU Boyong, SHENG Xingwang, QIAO Jiandong, et al. Bridge engineering[M]. Beijing: China Railway Press, 2001.
[2] 張曄芝, 吉海燕, 潘成赟. 新型高鐵雙肋鋼桁拱橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力性能[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2014, 11(1): 17?23. ZHANG Yezhi, JI Haiyan, PAN Chengyun, et al. Research on the structure characteristic and mechanical behavior of a new type steel truss arch bridge with high speed railway[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2014, 11(1): 17?23.
[3] XU L, WU Y P. Nonlinear stability analysis of Qijiadu long-span deck-type CFST arch bridge[J]. Advanced Materials Research, 2010, 163?167: 1685?1691.
[4] 謝幼藩, 趙雷. 萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋420 m鋼筋混凝土箱形拱的施工穩(wěn)定性分析研究[J]. 橋梁建設(shè), 1995(1): 77?81. XIE Youfan, ZHAO Lei. Analysis on construction stability of 420 m reinforced concrete box arch of Wanxian Yangtze River bridge[J]. Bridge Construction, 1995(1): 77?81.
[5] 沙權(quán)賢. 支井河特大橋總體施工方案研究[J]. 國(guó)防交通工程與技術(shù), 2007, 5(3): 44?46. SHA Quanxian. The general construction plan for the Zhijing River mega bridge[J]. Traffic Engineering and Technology for National Defence, 2007, 5(3): 44?46.
[6] 鄭益新, 張鴻昆. 滬昆客專北盤江特大橋勁性骨架施工控制研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2015, 12(3): 496?501. ZHENG Yixin, ZHANG Hongkun. Study on construction control of the stiff skeleton of Beipanjiang long span bridge on Shanghai-Kunming high-speed railway[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2015, 12(3): 496?501.
[7] 范立礎(chǔ). 橋梁工程[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001. FAN Lichu. Bridge engineering[M]. Beijing: People’s Transportation Press, 2001.
[8] 楊克鑒, 李鳳芹, 張亞麗. 大跨度上承式鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2008, 25(12): 66?71. YANG Kejian, LI Fengqin, ZHANG Yali. Research on the design of large span deck steel tube concrete arch bridge[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2008, 25(12): 66?67.
[9] 李紅學(xué), 郭紅領(lǐng), 高巖, 等. 基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究[J]. 工程管理學(xué)報(bào), 2012, 26(6): 48?52. LI Hongxue, GUO Hongling, GAO Yan, et al. BIM-based optimization of design and construction for bridge projects[J]. Journal of Engineering Management, 2012, 26(6): 48?52.
[10] 楊綠峰, 歐偉, 張偉. 橋梁結(jié)構(gòu)兩層面承載力設(shè)計(jì)與優(yōu)化的策略和方法[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2016, 29(7): 62?71. YANG Lufeng, OU Wei, ZHANG Wei. Investigation on strategy and method of two-level load carrying capacity design and optimization for bridge structures[J]. China Journal of Highway and Transport, 2016, 29(7): 62?71.
[11] 強(qiáng)茂山, 溫祺, 江漢臣, 等. 建設(shè)管理模式匹配關(guān)系及其對(duì)項(xiàng)目績(jī)效的影響[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 43(1): 160?166. QIANG Maoshan, WEN Qi, JIANG Hanchen, et al. Key relationships in project delivery system and their effect on project performance[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2015, 43(1): 160?166.
[12] 邰昊. 重慶軌道交通軌道梁橋建設(shè)管理系統(tǒng)初步研究[D]. 北京: 北京交通大學(xué), 2011. TAI Hao. Preliminary research of Chongqing rail traffic track beam bridge construction management system[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2011.
[13] 程耿東. 工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京: 水利電力出版社, 1984. CHENG Gengdong. Introduction to optimum design of engineering structures[M]. Beijing: Water Resources and Electric Power Press, 1984.
[14] GB 50010—2010, 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB 50010—2010, Design of concrete structure[S].
[15] 上海鐵路局. 鐵路工程建設(shè)管理探索與實(shí)踐[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2013. Shanghai Railway Bureau. Exploration and practice of railway engineering construction management[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2013.
[16] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010. Ministry of Housing and Urban and Rural Construction of People’s Republic of China. The new ten technology of construction[M]. Beijing: China Construction Industry Press, 2010.
[17] 唐任仲, Mejabi O. 過(guò)程管理技術(shù)[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2002, 36(3): 256?259. TANG Renzhong, Mejabi O. Techniques of process management[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2012, 36(3): 256?259.
[18] 張飛漣, 郭三偉, 楊中杰. 基于BIM的建設(shè)工程項(xiàng)目全壽命期集成管理研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2015, 12(3): 702?708. Zhang Feilian, GUO Sanwei, YANG Zhongjie. Research on the life cycle integrated management of construction projects based on BIM[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2015, 12(3): 702?708.
(編輯 陽(yáng)麗霞)
Effect analysis of optimization design and construction management on long-span deck railway arch bridge
NING Yuansi
(Construction Headquarters of the East Loop Line of Chongqing Railway Hub, China Railway Chengdu Group Co., Ltd, Chongqing 400023, China)
This paper aimed at the problems of insufficient cost, unreasonable structure and difficult construction due to the preliminary design of the long-span deck railway arch bridge. The construction site factors such as climate and material transportation were considered, and the method of combining optimization design and construction management has been proven to be effective in solving this problem. The optimization design of bridge span layout, beam on the arch, upper column on the arch, arch seat and so on were carried out. More than 10 thematic evaluations were conducted by combining with the new technology popularized in the construction industry. BIM process simulation technology and digital video surveillance system was adopted, and the method of multi-dimensional control was established. Results of comprehensive optimization shows that the construction period is reduced by 2 months, security aspect is no problem absolutely, the steel is reduced by nearly 1 800 ton, the concrete is reduced by nearly 10 000 m3and the cost is reduced by about 40 million. After optimization the bridge is more lightsome and beautiful, stable and simple.
long-span bridge; deck arch bridge; optimization design; construction management; multi- dimensional control
10.19713/j.cnki.43?1423/u.2018.08.018
U24;TU721+.2
A
1672 ? 7029(2018)08 ? 2040 ? 07
2017?12?19
寧遠(yuǎn)思(1971?),男,河南寧陵人,高級(jí)工程師,從事鐵路建設(shè)管理;E?mail:ningyuansi@126.com