中国公路桥梁现状:规模庞大但钢结构桥梁比例远低于发达国家
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- 2025-01-20
- 钢结构资料库
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现状
公路桥梁:规模庞大、发展不协调
截至2014年底,我国已建成公路桥梁75.71万座,总长4257.89万米。据测算,公路桥梁累计消耗钢材1.36亿吨,为支撑钢铁工业发展做出了应有的贡献。但实际情况是,我国公路桥梁中,钢结构桥梁和钢-混凝土组合结构桥梁的数量和比例及其用钢量比例是学校统计的。全国仅有584座钢结构桥梁和钢-混凝土组合结构桥梁。 ,数量占比仅为0.08%和0.17%,钢材消耗占比仅为1.17%和1.55%,远小于钢筋混凝土桥梁。
在发达国家,日本13万座桥梁中,钢桥约占41%;美国60万座桥梁中的35%;法国钢桥和钢-混凝土组合桥占85%。可见,我国钢结构和钢-混凝土组合结构桥梁的比例远低于发达国家。
公路桥梁用钢:总量有限但潜力无限
近年来,我国每年新建公路桥梁约2.8万座。据2009年测算(当年新建桥梁2.73万座),跨度30米以上桥梁用钢总量(5383座)为1649万吨。还有22,000座小桥。按公路小型桥梁的中位跨度和宽度(18米和17.5米)计算,钢材消耗量约为150万吨。
包括支座、伸缩缝、安全设施及附属设施等配套构件在内,公路桥梁每年可消耗钢材约2000万吨。与钢铁行业的产能(每年12亿吨)相比,桥梁用钢总量有限。影响更小、更小
如果加大公路桥梁钢结构推广力度,将适用结构改为钢结构或钢-混凝土组合结构,据2009年测算,行业全年可增加钢材消耗546万吨。与目前的钢材消耗量相比,增加了约1/3。如何进一步挖掘公路桥梁钢材消费潜力,仍需要各方发挥各自智慧,凝聚各方共同努力。
钢铁行业:大量库存调整供需
中国钢铁工业协会数据显示,2016年1月,全国钢材库存731.13万吨,环比减少50.6万吨,降幅6.47%,各类钢材库存环比减少-月。中国钢铁工业协会也表示,目前我国钢材库存总体得到控制。需要指出的是,由于桥梁钢板是钢厂按照相应的技术标准和尺寸规格定制的,因此不易流通,市场上库存很少。
钢铁行业的根本问题是国内外市场需求下降导致的产能过剩。数据显示,截至2015年,我国粗钢产能约为12亿吨,产能利用率不足67%。 2015年,粗钢产量自1981年以来首次出现年度下降,同比下降2.33%。价格方面,各类钢材价格持续下跌,其中长材价格下跌800元/吨以上,板材价格下跌1000元/吨以上。
根据钢铁工业协会研究和国外经验,当全国人均钢材保有量超过10吨、钢材储存量达到每平方公里2600吨时,行业将面临重大转型。我国目前的钢铁保有量已达到人均7.2吨、2182吨/平方公里(以上数据是根据我国自1949年以来的钢铁产量96亿吨、人口13.3亿、土地面积4.4计算得出)万平方公里)。因此,如何有效化解过剩产能,调整供需,建立适合我国国情的钢铁行业退出机制,是当前影响钢铁行业发展的根本性问题。
晋升
桥梁工程的发展方向
从结构上看,混凝土结构重量大,结构效率低。当跨度增加时,抵抗自身重量所需的材料加倍,导致下部结构工程量增加。钢结构自重小,材料利用率高,并能以较小的自重抵抗较大的外部作用。实际工程中,混凝土结构现场工序较多,质量难以控制。影响其耐久性的因素复杂,性能下降机制尚不清楚。钢结构具有材质均匀、比强度高、工厂化程度高、质量容易控制等特点。安全储备高、耐久性影响因素简单、退化机制简单。因此,钢结构桥梁的使用寿命容易保证。
从成本来看,混凝土桥梁的原材料价格低廉,可以就地获得。另外,其施工技术成熟,人工成本低。因此,混凝土桥梁的建设成本比钢桥低。测算显示,60米以下中小跨混凝土桥梁的造价比钢结构桥梁低490元/平方米至640元/平方米,但随着跨度的增大,价差逐渐缩小。就维护成本而言,钢桥比混凝土桥低。全寿命维护费用约为200元/平方米。需要指出的是,得益于近年来钢材价格的下降,钢结构解决方案与混凝土解决方案之间的价差不断缩小。另外,随着钢桥的推广,钢板加工的边际成本将会降低。钢板加工单价每降低1000元,钢桥建设成本可降低200元/平方米。因此,考虑到未来的发展,从全生命周期的角度来看,钢桥和混凝土桥在造价上并没有太大的差别。
价格低廉的原因是钢结构解决方案和混凝土解决方案之间的价差趋于缩小。另外,随着钢桥的推广,钢板加工的边际成本将会降低。钢板加工单价每降低1000元,钢桥建设成本可降低200元/平方米。因此,考虑到未来的发展,从全生命周期的角度来看,钢桥和混凝土桥在造价上并没有太大的差别。
在环保方面,混凝土的成分和生产工艺比钢材复杂。研究表明,在整个生命周期内,混凝土结构年均碳排放量为82.52 kg/m2,而钢结构年均碳排放量为75.62 kg/m2。
能耗方面,混凝土结构为214万kJ/m2,钢结构为196万kJ/m2。可见,混凝土结构的单位能耗和排放量均高于钢结构。另外,混凝土结构拆除产生的建筑垃圾会对环境造成较大影响,而钢结构则可以回收利用。冶炼废钢比铁矿石可节能60%、节水40%,废气排放量减少86%,废水排放量减少76%。 %和废渣97%。钢结构的节能减排和无限循环利用的优点是混凝土结构无法比拟的。
综上所述,钢结构桥梁具有优良的结构性能和显着的环境优势。虽然初期建造成本较高,但生命周期成本与混凝土桥梁相差无几。正因为如此,在发达国家近年来新建的桥梁中,钢桥占有绝对的优势。当然,这也与发达国家土地、劳动力和砂石价格较高有关。
钢桥发展新动力
从外部环境看,随着经济下行压力加大、市场需求下降,钢铁产能过剩问题凸显。产能过剩将直接危害行业健康发展,甚至影响民生改善和社会稳定。为此,国务院先后出台了多项指导意见(国发[2013]41号、国发[2016]6号),推动钢铁行业供给侧结构性改革。作为钢铁消费行业,公路钢桥的推广可以引导钢铁技术发展,为钢铁供给侧改革提供转型方向桥梁钢结构设计规范,并能在一定程度上化解部分产能,为钢铁结构调整提供缓冲期。钢铁行业转型,这符合“五个发展理念”的战略内涵。
从内部环境来看,公路桥梁作为公路交通的重要节点和枢纽,其安全与环保是安全交通、绿色交通的重要组成部分。目前,在作业环境和自然环境的双重影响下,我国混凝土桥梁的现状不容乐观。大跨度混凝土桥梁开裂、偏斜、铰接失效、单板断裂、小跨度混凝土桥梁垮塌等问题普遍且频繁。头发。
完整的产业链
钢桥建设包括材料供应、设计、加工、施工、维护五个环节。依托过去一段时间的公路桥梁建设,我国已经建立了较为完整的钢桥建设和养护产业链,特别是苏通大桥、崇启大桥、港珠澳大桥、等,提高了钢桥行业在公路行业的地位。桥梁技术水平。
从材质上看,公路钢桥所用钢材主要是Q345D、Q370E、Q390D等常规钢材。中国钢铁工业协会数据显示,公路桥梁用各类钢材和线材产能充足。此外,在产能过剩的背景下,基于用户需求的特钢定制模式也逐渐被钢铁企业所接受。
在设计方面,最新修订的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)和《公路钢-混凝土组合桥梁设计与施工规范》(JTG/T D64-01-2015)有已颁布实施。
在加工方面,目前桥梁钢结构加工企业产能充足(>210万吨)。随着钢桥梁的推广应用,市场规模将会扩大,可逐步引导有能力的加工企业(如建筑钢结构公司、造船厂等)进入该行业。
施工方面,目前行业桥梁施工企业整体过剩,但除大型施工企业外,公路施工单位普遍不具备钢结构施工资质。市场需求是企业转型最直接的动力。以需求拉动、政策引导为补充,加快桥梁施工企业向钢桥转型,推动钢桥施工设备和标准升级,钢桥施工技术和人才跟上提升进程短期内将建设钢桥。在维护方面,与混凝土桥梁相比,钢桥维护措施简单、效果明确、操作方便。通过合理的指导和培训,可以在短时间内建立较为完善的钢桥养护技术体系和养护队伍。
建议
公路钢桥推广缺乏动力的根本原因在于长期的惯性思维和地方保护主义。在短缺经济时代,钢材的短缺使行业形成了混凝土结构优先的惯性思维,培养了大批混凝土结构专业人才,影响到了今天。混凝土和水泥工业可以直接带动当地经济。受地方保护主义影响,业主通常优先推荐混凝土结构。因此,要从根本上改变工程惯性思维和地方保护主义,行业需要统筹国民经济、环境保护、节能减排、可持续发展等大局,出台有针对性的指导意见,推动提高公路桥梁建设理念。 。
建议采取以下措施:
尽快出台指导意见,从业主和设计单位入手,鼓励中小跨度桥梁采用钢-混凝土组合结构和大跨度桥梁采用钢结构,提高公路桥梁性能同时削减部分钢铁产能。
充分认识钢结构桥梁大规模推广面临的各种风险,避免因产能快速扩张、技术水平参差不齐而导致桥梁防腐问题加剧、钢结构加工质量问题频发等带来的不利影响。
加强钢结构桥梁基础理论研究,开展桥梁钢性能、钢桥可靠性、疲劳可靠性、耐久性可靠性及措施研究。
加强《公路钢结构桥梁设计规范》和《钢混凝土组合桥梁设计与施工技术规范》及相关规范的宣传贯彻,开展钢结构设计人员专项培训,加快设计规范落地公路波形钢腹板桥和公路波形钢涵设计规范的编制进展为大规模推广应用奠定了基础。
加快钢结构和组合结构常规桥梁总体设计图纸研发,加强计算分析和制图程序研发,钢结构桥梁信息模型技术(BIM)研发和应用,进一步推进桥梁标准化设计和加工,不断探索钢结构桥梁、波形钢腹板桥、波形钢涵洞的应用潜力。
加强钢结构专业技术人员培训,加快钢结构桥梁专用施工设备研发,编制配套标准规范,提高施工企业技术水平。
引导建立公路钢结构桥梁加工市场体系,培育公路钢结构桥梁加工企业,降低钢结构桥梁建设成本。
重点开展钢桥养护技术的研发、养护队伍的培训,建立完整的钢桥养护规范体系,保证钢桥的使用寿命。
研究制定公路桥梁特钢标准,开发公路桥梁特钢材料及相关产品桥梁钢结构设计规范,提高公路钢桥梁使用性能。
开展钢结构在既有公路桥梁加固改造中的应用研究,扩大钢结构在公路桥梁领域的应用范围。 (来源:《中国公路》作者:文/中国公路桥梁钢结构应用推广课题组赵俊利、李文杰、冯申)
公路桥梁钢结构推广
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