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第一章：现代加速桥梁建设简介

1.1 快速建设和早期桥梁交付

这本书涉及新的施工技术。 随着大容量机械，新材料和新管理方法的出现，我们现在能够制造桥梁组件并提升其位置。 新结构可以描述为应用：加速施工，快速施工，模块化施工，机械化施工或现成施工。全年需要基础设施的改进和维护，其中包括快速更换和修复数千座桥梁。 虽然我们大多数人都听说过加速桥梁建设（ABC）的表达，我们很少知道复杂的细节。 在这本书中，我们试图提供最新的数十亿美元建筑行业的最新知识。

这个介绍性章节给出了书章的主要特征，其中描述了ABC的个别专业主题。 因此，这里给出了该主题的概述。 主题涵盖了ABC的需要，传统方法的差异，现有技术，工作范围，以及实现快速交付的许多优点和现有限制。 使用点系统，表1.2（a）和1.2（b）给出了与常规建筑相比，对于ABC的项目的优先选择方法。 电子表格也可以使用表中给出的相同标准。 资金限制，审查其他结构学科的进展，在几个美国州建立的显着的ABC项目，建议，以及加速建设的实践守则的需要得到解决。

本介绍性章节后的章节将涉及以下主题：

ABC概念（第2章），ABC结构系统（第3章），引入创新ABC技术（第4章），模块化桥梁结构问题（第5章），故障后快速桥接插入（第6章） 规划和解决建筑问题（第7章），上层建筑的预制（第8章），下部结构和施工管理的预制（第9章），替代性的ABC方法和资金评估（第10章），美国土木工程师协会 ）基础设施评估，章节审查，河流桥梁和结论（第11章）。 其他信息在本书末尾的附录中提供。

第一部分介绍了各种主题，包括ABC的背景，传统桥梁建设（CBC）的缺点，促进ABC，分类适用的桥梁，典型的跨度长度，选择项目为ABC，其多种类型和成功的模块化建设。

1.1.1背景

美国拥有世界上最大的公路网络。它的经济很大程度上取决于在50个州的车辆旅行和货物分配。建筑业对国家经济有贡献。它是一个主要的行业，如汽车制造，为熟练和非熟练工人提供许多工作。它还有助于日益需要开发新的建筑材料，机械和电气设备，用于架设的起重吊车和用于运输的特殊拖拉机。建筑由分析和设计方法支持，需要特殊的软件和图形，从而在信息技术和计算部门产生支持性工作。因此，它对经济有深远的影响。快速建设将有利于旅行和商业，因为每年完成桥梁的数量增加，建筑的可用性更早具有专业经验的团队处理更多的桥梁工作。

ABC包括一系列设计，施工和承包实践，加快建设，提高安全性，最大限度地减少交通中断。桥梁工程，无论是传统的还是使用ABC，都与公共领域相关联。

桥梁是日常交通的必要条件;进入工作场所，市场，餐馆，学校和医院;连接城镇与城市;也是为了国家的防卫。

与传统设计相比，桥梁部件的结构设计几乎没有变化，因为原理和数学定理没有改变。然而，使用ABC的任何拼接和接头的引入影响甲板板和桁材的几何形状和构造，并且需要在分析和设计中考虑。这种情况的一个例子是在节段桥构造中遇到的构造载荷。

ABC是一个相对较新的主题。它更多的是一门艺术而不是一门科学。各方面的研究正在进行中，并正在由管理机构和专有建筑公司监督。施工管理技术在尽可能快地完成桥梁的过程中发挥重要作用，而不降低桥梁的质量或预期寿命。

1.1.2 新技术abc的使用

全国60万座桥梁中大约有四分之一需要修复，修理或全部更换。然而，现场施工对移动性和安全性可能有重大影响。

在许多情况下，施工期间交通弯道和临时桥梁的直接和间接成本可能超过结构本身的成本。例如，大城市中心或交通量大的公路上的全车道关闭可能对该地区的商业和工业活动产生重大的经济影响。

部分车道封闭和与相邻交通相邻的其他桥梁活动也可能导致安全问题。由于潜在的经济和安全影响，尽量减少交通中断是一个目标，应该在规划桥梁相关建设项目时提高到更高的优先级。 （第6章论述了美国和国外桥梁大量失效的原因，这可以通过引入ABC的新技术来防止）。

1.1.3 美国一定在机械化桥梁建设中走在前列

机械化桥梁建设（MBC）是ABC的一个分支，其中精密的建筑设备和机械，如大容量，长臂起重机和自走式模块化运输（SPMT）。 国际桥梁工业正在向MBC转移，因为它节省了劳动力成本，加快了施工，提高了质量。这种趋势在许多国家是显而易见的，并且在预应力混凝土桥梁（这是中跨跨段和部分长跨度桥梁的最经济的解决方案）领域特别加速。

在过去的几十年中，已经开发了几种用于预应力混凝土（PC）桥梁的高科技建造方法并使其技术成熟。 示例包括：

增量发射。跨度跨度铸造与可移动脚手架系统（MSS）。 平衡悬臂悬臂梁悬臂梁MSS。 跨段宏观节段铸造。全轨预制轻轨运输和高速铁路桥梁。 新一代派生方法。

尽管他们在国外的扩散，高科技桥梁施工方法很少在美国使用。美国桥梁工业仍然专注于第一代方法，如预制桁架，匹配铸造段，以及带有旅行者的就地铸造。

高昂的人工成本和长的项目持续时间限制了设计建造采购的优势，并且对机械化桥梁结构的熟悉度不利地影响了美国桥梁工业的出口能力。

新一代桥梁施工方法可以通过与外国合作伙伴的合作，特别是与发明这些方法的人合作，在美国实现

1.1.4 常规施工的缺点

被困在交通拥堵，劳动时间的损失，以及在桥梁重建和修复期间数以百万计的乘客经历的汽油浪费每天导致不适。这些已经成为CBC的常规功能。

随着时间的推移，混凝土甲板有更大的磨损和钢梁的疲劳。例行检查每年为修理和修复设置额外的桥梁（参考Khan，M.，2010，桥梁和公路结构的修复和修复，McGraw-Hill。），以及用于修复所有列出的有缺陷的桥梁的国家公路机构的库存增长。

将基础设施维持到所要求的标准需要数十亿美元的资金。返回应该在延缓的月份和涉及结构完整性的长期多年的桥梁工作中提供最小的不适和交通中断。桥梁是运输系统的瓶颈。桥梁组件的简单缺陷和轻微损坏可能需要几英里的高速关闭，因为绕道并不总是一个选项。

双向桥优选为在每个方向上的单向旅行，具有独立的人行道和宠物。这有助于在将来的维护和避免与任何一侧的中间屏障碰撞。

ABC的施工管理体系不同。设计建造（D-B）系统作为承包商的奖金。传统的和ABC桥梁将被设计成承受长期与风，雪和其他环境负载相同的长期活荷载。对于较轻密度的材料，构件横截面将较小，并且静载荷和热和地震力将较低。差别在于施工荷载的大小和性质。

（我们失败的基础设施和交通问题在第7章讨论）

1.1.5提升ABC

关于ABC主题的科学文献的综述表明，某些方面得到更详细的阐述，例如：
bull;介绍和选择设计构建工程团队。
bull;常规现场工作转移到工厂。
bull;改进预制方法。
bull;运输部件，如使用长车辆和SPMT。
bull;使用大容量起重机和设备。
bull;利益相关者和公路机构之间及时协调，以便与公用事业公司进行必要的设计批准和协调。
bull;承包商和顾问，任何特殊分包商和材料或产品供应商共同处理施工管理。
bull;熟练劳动力的可用性及其与快速类型的桥梁设计和建造相关的培训。
bull;计划采用利用成本效益分析的替代方法。
bull;修改施工期间的进度检查技术。

许多今天的桥梁建设和更换项目在交通繁忙的地区发生，其中绕行和桥梁关闭严重影响人们和货物在运输电影上的流动。加速桥梁构造的最常见的方法之一是使用预制的桥元件和系统（PBES）来构造桥梁。这些是事先预制的或者事先与实际的桥接位置相邻，然后在需要时移动到位，导致桥接器仅在短时间内闭合。通常，这些PBES由混凝土（增强的，预张紧的，后张紧的或它们的组合）构造。

特别适用于ABC的结构和其他相关方面的独特主要特征如下：

轻质材料：便于从减少的静载荷运输和架设。预制桥台墙：快速施工和回填（常规施工不需要）。

预制墩柱：快速施工（常规施工不需要）。

高强度钢梁和高性能混凝土：较轻的钢梁尺寸和更耐用的甲板适合运输方便。它们的耐久性降低了生命周期成本。

预制甲板面板：快速施工，避免昂贵的模板（常规施工不需要）。

预制预应力梁：适用于中小跨度。弹性轴承垫：允许在梁端有六个自由度。

部分现场组装的桥梁部件：轻松降低到位（通常不需要常规结构）。

机器人特性：快速混凝土浇注在多个接头和拧紧螺母和螺栓（常规结构不需要）。

在接头中使用高早强浆料：在浇注混凝土后一周内允许活荷载。使用SPMT和大容量起重机：ABC运输和安装的基本特征（传统施工不需要）。

快速公用事业协调：快速提供桥照明和标志。

预制方法板：需要准备路基（不需要常规施工）。

（促进ABC，第3章介绍了施工管理的设计建造方法，第4章介绍了现代混凝土技术，第5章介绍了桥梁和技术问题的预制，第8章介绍了ABC的利益相关者）。

1.1.6 必要桥梁结构的建造和维护

小说和电影中突出了桥梁的重要性。一个明显的例子是河上的桥。大部分虚构的阴谋是基于在1943年建造在Mae Klong（在20世纪60年代改名Khwae亚伊）的铁路桥梁之一。在建造期间，约有13 000名战俘死亡，并沿着铁路埋葬。

现在使用的旧桥建筑技术正在改变。有数百万的不同宽度，高度和跨度长度的高速公路服务于州际，动脉和局部位置。通常，跨度长度和位置控制要选择的桥的类型。相关的构造问题将随着所涉及的大量参数而变化。例如，与宽阔河流上建造的桥墩的基础施工容易获得的桥梁构造问题将不同于建造在小溪或地面立交桥上的问题。

ABC方法适用于几乎所有的桥梁，但在不同程度。尽管建筑结构基本上包括使用钢，混凝土和木材或砖石的板，梁和柱，但是桥包括梁，桁架，拱或电缆及其变型。除钢以外，铝用于小跨度桥梁和人行桥。混凝土梁通常用于桥梁的预制和预应力，而它们大多是建筑物中的钢筋混凝土。建筑物的活荷载很少超过用于人行桥的活荷载。考虑到车辆载荷和卡车交通，桥梁中的活载荷往往非常高。

1.1.7 ABC跨距长度分类

跨度长度，活荷载和极限荷载决定了桥梁选择，如板梁桥，桁架桥，拱桥，斜拉桥，悬索桥或分段桥。板梁桥是最常见的类型。根据现场要求，桥梁通常比建筑物长得多。选择较长的跨度以避免太多的桥墩，这有时阻碍交通流。然而，当替换桥时，经常使用现有的子结构。如前所述，ABC的施工时间较短，不同材料和构型的施工持续时间与跨度长度成比例变化很大。每种类型的跨度使用不同的混凝土和/或钢梁选择和安装方法：

bull;小跨度（小于60英尺）：木材钢筋混凝土，钢和预应力混凝土梁

bull;中跨（大于60英尺，小于120英尺）：钢和预应力梁

bull;长跨度（大于120英尺且小于300英尺）：高性能钢（HPS），混合梁和钢桁架

bull;超长跨度（300-600英尺）：节段式结构和斜拉桥。
1.1.8 ABC的桥梁类别

桥梁工程师需要在陆地，山谷，河流和沿海地区设计一个广泛的桥梁类型，这带来了许多挑战。 环境负荷和土壤条件趋于不同。 表1.1介绍了现代桥梁类别。 当使用ABC方法时，它们中的一些对于亚结构和上部结构都有特殊的要求。分析和结构设计方面在大多数情况下基于计划中的直的，倾斜或弯曲的甲板的几何形状是不同的。

1.1.9 多种类型的结构设计

ABC适用于各种各样的结构变化。 常规桥梁需要更多的时间来构造，但即使这些类型的桥梁也使用部分ABC方法与预制部件。 甲板通常使用模板和湿混凝土建造。 高早强混凝土可用于最小化固化时间。 新桥梁的规划方面与替换桥梁或桥梁的拓宽相比是不同的。

图1.1显示了ABC的构建顺序。

构建方法可概括如下：

bull;部分ABC：不需要模板

bull;完全ABC：预制，部分在工厂组装

bull;超级ABC：现场完全组装。

在新的位置的新桥梁：除了建筑负荷，对于维护和保护交通（MPT）几乎没有任何交通问题。约束较少，桥梁工程师可以运用规划原则并使用最新的设计和施工规范

现有位置的替换桥梁：现有交通路线将受到不利影响。 Detours如果可用，将延长旅行距离和持续时间。一个选择是分阶段替换桥。一般来说，使用现有的结构，只更换轴承和整个上部结构。

桥梁加宽：这种类型的施工是困难的，因为它需要额外的基础和基础和新的翼墙。需要将旧结构与新的加宽甲板结合。维护和保护交通，而重型建筑正在进行需要更多的时间。有些车道需要关闭。劳动还需要避免任何事故。夜间工作更加困难和危险。

甲板更换仅：在承载沉重平均每日交通（ADT）的桥梁上，磨损表面不会持续很长时间。通常大约每20年更换部分破裂的甲板，即在桥梁的寿命期间多次更换。

尽管优选在现有梁上使用预制甲板面板，但是保持甲板在支撑梁上的连续性并且在具有现有剪力连接器的位置处恢复板和梁之间的原始全复合动作是困难的。由于缺乏连续性，甲板中的弯矩将更高。现有桥梁的修复和修复：这可能需要轴承升级，例如用新的地震标准的地震隔离轴承替换它们。大梁和甲板需要提升，以用相同高度的新轴承更换旧轴承。

1.1.10选择合适的桥梁工程

ABC不会是每种情况下的最佳解决方案，例如：

bull;经验丰富的劳动力不容易获得，

bull;预制厂房设施有限，

bull;SPMT或重型起重机不可用。

传统的建筑方法仍然在许多项目上被遵循，并且将需要很长时间，ABC被国家交通部门（DOT）完全采纳或执行。大多数项目需要提前完成，将使用有限的，如果不是总ABC。以下信息（在表1.2a和1.2b中列出，由作者准备）可以帮助

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