在國內爲何鋼結構橋樑推廣難?3個共性6個方向也許會解決此問題

現在,交通行業和鋼鐵行業重點協同解決的問題並不是緩解供給側矛盾,而是節能環保和可循環、可持續;現在,公路鋼結構橋樑實現高端發展的必經路徑不是設計領先,而是材料、設計、施工、運輸、養護、回收等這個系統工程的各個環節要並行發展;

現在,鋼橋發展並不缺乏政策性的導向,而在於體制上的體系式創新,打破現有體制對市場化、產業化、規範化和科技創新等的束縛。

在國內為何鋼結構橋樑推廣難?3個共性6個方向也許會解決此問題

三個共性問題

理念問題

我國各省份或各地區市場存在壁壘,相對封閉,部分項目業主水平與擔當意識導致了執行標準規範差異較大、國際動態與發展方向模糊、創新發展戰略推進疲軟、科學發展觀與投資觀落實滯後、全壽命週期成本理念淡薄、綠色交通與環保意識不強、公路基本建設項目功能與質量良莠不齊、有利於高端發展的新理念、新機制不多等,都阻礙了鋼橋的推廣。

尤其是“少花錢多辦事”的思維定勢嚴重,在具體實踐中帶來一定的負面作用,最低價招標導致建設成本難以管控;新興的PPP與企業投資收益回報保障機制尚未形成,從而依舊延續著鋼結構橋樑、混凝土結構橋樑的應用比例嚴重失衡的狀況。

故此,推廣鋼橋,應該理念先行。從行業存在的問題角度來講,先進理念、高質量發展的意識和擔當意識的培養,對於鋼結構橋樑的推廣十分必要。

當前,我國正在推動交通運輸行業質量變革、效率變革、動力變革,具體到鋼結構橋樑的推廣方面,要從業主單位、設計單位的理念入手,強調業主單位和工程師的社會責任感,強化工程的全壽命週期成本理念和可持續發展理念。

標準問題

目前,公路行業涉及橋樑鋼結構的標準規範基本齊全。但是從實踐看,尤其是對中等跨徑的鋼結構橋樑,經驗相對比較少,而且定額測算制定得比較早,需要加以完善。

同時,政府或企業在標準規範體系、標準圖通用圖體系建設與升級的投入方面有待加強。具體表現為:標準落後於建設實踐需求和現有技術水平。

我國的主要技術標準、荷載標準、材料標準等達到了國際先進水平,但在標準化要求、設計壽命要求、高性能材料應用、鋼結構抗疲勞要求、全壽命週期成本要求、結構構造細節要求等方面,與國際先進水平還有一定的差距。

配套問題

現有鋼結構橋樑的技術體系之所以還存在許多問題,原因就是沒有充分發揮鋼結構本身的優勢,克服鋼結構自身的缺陷。其中,很大程度上是配套體系的問題。

例如,工程項目中存在大量的現場焊接;缺乏對設計人員創新工作的激勵機制;配套部品、部件性能及工藝水平還比較落後;存在為創新而創新的現象;高等院校對鋼結構人才的培養比較薄弱。

推廣鋼結構橋樑,需要結構工程與材料工程共同推進技術進步,需要材料、設計、加工、檢測、養護等各環節的共同努力,來實現全壽命週期成本最優。

在國內為何鋼結構橋樑推廣難?3個共性6個方向也許會解決此問題

六個方向

全壽命週期成本

與混凝土結構相比,鋼結構橋樑平均每平方米建設成本要高約17%至25%,但養護成本每平方米要低約12%。在環保和減排等方面,鋼結構優勢明顯,其每平方米的碳排放要低7公斤、能耗要低20 萬千焦耳,而且鋼結構回收率高於90%。因此,按照全壽命週期的成本核算,兩者成本相當,但鋼結構橋樑在環保、社會效益等方面遠高於混凝土橋樑。

標準先行:指導性標準出臺和通用圖的創新編制

2017年9月,《公路橋樑用耐候鋼技術標準》經中國公路學會初審通過,標準由中交公路規劃院主編,鞍鋼、武鋼、哈爾濱焊接研究所、上海振華重工、中科院金屬所等單位參編。

適用於鋼鐵企業、橋樑業主、設計、製造、施工、監理單位,分為6個篇章,涉及適用環境、焊接結構用鋼、高強度螺栓連接副用鋼、支座材料等的分類、技術要求、工藝性能等。該標準為指導性公路橋樑用耐候鋼技術指南,給予交通行業在設計選材、鋼材生產、產品製造等方面的原則性指導。

國內技術水平較高的設計單位已開始了相關研究,部分單位已開展了鋼結構橋樑通用圖的編制,如中交公規院、河北省交通設計院、安徽省交通設計院、甘肅省交通設計院等。河北省院主要編制25米至40米跨徑鋼-混凝土工字組合梁和80米、120米、150米波形鋼腹板PC組合箱梁通用圖,安徽省院和甘肅省院主要編制中等跨徑鋼-混凝土工字組合梁通用圖。中交公規院將於2018年上半年發佈6種橋型50套圖,均實現BIM參數化建模及出圖。

依託PPP模式創新公路建設模式與機制

探索和推進公路建設項目業主的“市場化、企業化、專業化、職業化”。項目業主位於建設市場的頂端,它決定著建設行為和建設水平。中國高速鐵路的建設機制、模式是成功的,確保了高鐵整體建設達到了國際先進以上水平,部分領域達到國際領先。中國高鐵建設體制是成功的,體現了國家的發展意識,值得思考與借鑑。

探索和推進“資本+技術”為引領的全產業鏈服務方案機制,解決交通建設的機制創新。這是推進我國公路建設與運營管理發展跨越“中等水平陷阱”邁向高端的必要路徑,是交通基礎設施建設“走出去”、推進“一帶一路”建設的必要路徑,也是與國際市場接軌的需要,更是中國公路、橋樑發展的高端路徑。

探索和推進“投資+全產業鏈服務方案+高端對接+談判簽約”的全總包模式。在公路和獨立特大橋的新建、改擴建項目以及特大型跨海通道工程的項目建設計劃中,探索和推進“投資+全產業鏈服務方案+高端對接+談判簽約”的全總包模式,實現項目業主的“市場化、企業化、專業化、職業化”。

探索推行全產業鏈服務方案,包括:項目管理、融資投資、規劃研究、標準規範、研發創新、材料裝備、設計施工、高端製造、健康安全、環境保護、品質壽命、工程監理、運營管理、檢測養護及拆除回收等全過程服務方案。

在全產業鏈服務方案實施過程中,政府和主管部門應致力於做好交通發展規劃、全產業鏈解決方案審批、項目建設徵地等條件保障、服務方案提供者的回報落實、工程項目竣工驗收審計等。

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探索推進公路建設的新型評價機制

目前的評價機制更多的是針對企業等市場的信用評價制度,應搭建基於“設計使用壽命+全壽命週期成本+QHSE”的全過程評價機制,在准入、監督、二次評價等環節,實施安全為首、對標國際的評價行為,評價避免各類問題的疊加和沉澱。通過評價實現工程各環節的可控、可調、最優,也通過評價淘汰不符合鋼結構橋樑發展宗旨的業主和業態。

智能化的應用普及

以智能化為主要設計建設手段的鋼橋,行業普及度亟待提升。普及包括兩個層面的動作——第一個層面是明確鋼橋領域智能化的程度。必須是一套製圖、選型、拼接等建設各個環節的高度兼容,加載分析處理、資源匹配、深度學習、果斷決策、嚴格執行等功能的智能化工具、項目管理手段以及成套體系。這套體系通過磨合,結合技術的不斷創新,將面對不斷升級。

第二個層面是智能化手段的普及與推進,比如,加速推進BIM、橋樑三維非線性分析軟件等創新技術的應用。利用企業資源覆蓋和貫通渠道推廣應用的同時,更需要頂層在政策層面的支持,以及標準層面的推薦、指導。

耐蝕鋼橋無塗裝

國內大型鋼企大部分已經具備免塗裝可確保耐蝕性鋼種的生產研發及供貨,穩定鏽層的關鍵技術已經得到解決。國內耐大氣環境的西藏墨脫大橋、陝西黃延車行橋等工程實現了無塗裝,2015年通車至今,應用良好。免塗裝是降低鋼橋推廣應用成本的重要舉措。

跨海大橋也具備耐候鋼不塗裝應用的條件。鏽蝕程度和鏽層穩定性取決於橋面距離水面的高度,鞍鋼在對海洋氯離子做的相關測算工作顯示,距離內陸越遠,氯離子含量呈幾何級數下降,距離海面越遠,氯離子含量呈更大的幾何級數下降。可見,根據可靠數據、解決鏽層穩定等問題後,跨海大橋可以採用免塗裝耐候鋼建造。

摘自《中國公路》雜誌2018年第3期,文/本刊記者 謝博識 劉傳雷 裝配化鋼結構橋樑產業技術創新戰略聯盟。


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