我國橋梁檢測評價與加固技術的現狀發展

2021-06-26 15:46:04 字數 3878 閱讀 5907

交通部公路科學研究院,張勁泉

公路交通是人類社會生命線工程的重要組成部分,公路橋梁作為公路交通基礎設施的咽喉工程,在公路運輸系統中發揮著至關重要的作用。由於使用荷載和環境因素等的作用,將導致橋梁使用效能衰退、結構安全與耐久性降低,造成橋梁適應性不足,甚至出現橋毀人亡事故。作為人造結構物的橋梁,客觀上也有其「生、老、病、死」的生存過程,採用科學的技術手段與方法對其實施及時有效的養護維修與管理,是保證其健康、安全服役,最大效能發揮其經濟效益的關鍵。

因此,橋梁養護管理技術一直以來都是國際橋梁界的關注的熱點問題。

發達國家的經驗表明,通常橋梁在建成投入使用的20~30年後,將愈來愈多地面臨耐久性降低和安全性不足等問題,且越是經濟發達的國家所面臨的問題越突出。我國自上世紀80年代起開始,公路建設事業步入了高速發展時期,建設了大量各類橋梁,目前公路橋梁總數已突破57萬座,成為僅次於美國的世界第二橋梁大國。隨著服役時間推移和交通運輸事業的持續蓬勃發展,我們所面臨的橋梁養護管理工作任務也日趨艱鉅,客觀上對橋梁檢測、評價、維修加固和養護管理等技術提出了更高的要求。

為適應不斷增長的養護維修市場需求,解決橋梁養護工作中的瓶頸性技術問題,自上世紀60年代開始,我國在公路橋梁領域立體開展了大量科研專案和計畫,尤其值得一提的是,進入21世紀後,我國交通行業主管部門加大了對相關技術研究的支援力度,通過這些專案的實施,形成了較為健全的公路橋梁養護管理技術體系,對保障橋梁安全服役和路網暢通起到了關鍵性支撐作用。

截至2023年底,我國共有公路橋梁570016座/23191812延公尺,其中永久性橋梁552216座/22795222延公尺、半永久性橋梁11502座/270234延公尺、臨時性橋梁6298座/126357延公尺。公路橋梁中混凝土橋梁佔到了90%以上的絕對多數。橋梁數量眾多、總體技術狀況不容樂觀是目前我國公路橋梁的主要特點。

具體表現在以下幾方面:

(1) 公路路網中還有為數不少的半永久性橋梁(數量比:2.0%)與臨時性橋梁(數量比:

1.1%),它們的承載能力普遍偏低,難以適應當前交通運輸需求,其抵抗自然災害的能力較差,安全隱患突出,急需進行「永久化」改造。

(2) 2023年~2023年期間,按2023年以前頒布的不同版本的技術標準設計建造的橋梁,設計荷載標準偏低、橋面寬度狹窄。雖然,在 「六五」、「七五」期間對它們進行了全面的技術改造,但由於當時資金有限,技術改造主要是以加固補強和加寬為主的。這些橋梁經過20餘年的過載交通頻繁執行,普遍老化、衰退嚴重,絕大多數橋梁處於 「帶病」工作狀態。

(3) 八十年代前修建的少筋混凝土橋梁(如:殼體橋、少筋微彎版組合梁橋、二鉸板拱和雙曲拱橋等)、桁架拱橋、剛架拱橋、以及帶掛孔的鋼筋混凝土雙懸臂結構和預應力混凝土t型剛構橋等,由於它們構造與施工上的特點以及結構體系上的弱點,使它們無法適應當前的頻繁過載交通,存在衝剪與壓潰破壞甚至構件掉落的危險。使用中的遼寧盤錦田莊臺遼河大橋掛樑脫落就是乙個典型例證。

(4) 八十年代修建的預應力混凝土斜拉橋、中承式和下承式吊桿拱橋,由於受當時橋梁建設技術的限制,拉索和吊桿的防腐層普遍出現過早的老化損壞,鋼束和錨頭鏽蝕嚴重;加上當時對錨固區的構造以及抗風、雨振措施考慮欠合理,安全係數取值又偏小,致使拉索和吊桿易出現疲勞破壞。由於構造和手段的限制,目前對它們無法進行更深入的檢查,導致拉索和吊桿的破壞存在極大的突然性。廣州海印大橋斜拉索和四川宜賓小南門橋吊桿斷裂破壞就是典型示例。

(5) 改革開放後,我國公路建設的高速發展初期建設的不少橋梁也存在安全與耐久性方面的隱患。比如:近二十年,我國在大江大河上、深溝峽谷間修建了為數眾多的預應力混凝土連續梁和連續剛構橋,由於在設計和施工上存在一定的缺陷或不足,致使這些橋梁在投入使用1到6年後,普遍暴露出預應力管道壓漿不飽滿或漏壓漿、後期預應力損失偏大,主梁跨中下撓過大、梁體斜向和縱橫向開裂等危及橋梁正常使用與耐久性的缺陷與病害;再如:

我國近些年修建的高速公路上,採用預製安裝施工方法修建了大量的鋼筋混凝土和預應力混凝土空心板梁與小箱梁橋,這些橋梁在投入使用以後,普遍出現了樑端支承受力不勻、支座滑脫造成梁體受力不均,橫向聯接薄弱、鉸縫縱向開裂,單板或單梁受力特徵顯著,在當前頻繁過載交通下,存在極大的安全隱患。

(6) 我國地域遼闊,區域經濟發展水平和自然環境差異較大,造成不同地區的橋梁病害和損傷表現出較強的區域分布特點。如沿海地區的鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁,普遍存在鋼筋鏽蝕、混凝土保護層層離或剝落等耐久性問題;西北、華北地區由於季節性河流較多、溫差較大,下部結構的磨蝕與侵蝕問題較突出;東北等寒冷地區,混凝土橋梁結構的凍融損傷問題較典型;南方地區的基礎沖刷和水毀問題較嚴重。

(7) 近些年來,由於經濟的快速發展,公路交通流量出現了持續迅速的增長,加之在我國的貨物運輸車輛中普遍存在、屢禁不止的超載現象,極大地增加了路網中橋梁結構的負擔,低等級公路上的橋梁壓垮現象時有發生,高速公路橋梁也普遍暴露出過早損壞的不正常現象。

(8) 歷年橋梁調查結果顯示,我國橋梁有相當一部分處於「帶病」工作甚至在「危險」狀態。雖然交通運輸部每年都安排大量資金用於國省道危舊橋梁的改造和技術提公升,但隨著我國經濟的快速發展,近些年我國公路交通的通行量和單車荷載重量均呈快速增長趨勢,加之我國目前公路橋梁中荷載等級較低(汽—20級以下)的橋梁總數大,尤其是農村公路上的橋梁技術狀況相對較差,致使公路橋梁中的危橋比例不降反公升。表2-1列舉了近些年全國危橋調查的基本情況,其中1999~2023年統計結果不含農村公路,2006、2007兩年統計農村公路後,危橋的數量及其所佔比例均有大幅上公升。

近五年全國危橋的基本情況表2-1

總的看來,我國公路橋梁的總體技術狀況不容樂觀。我國雖已成為世界橋梁大國,但在橋梁的養護管理方面還有很多不足和亟待解決的技術和管理問題。隨著國民經濟的持續發展,這些問題會不斷的暴露和顯現出來,並成為制約公路交通事業持續健康發展的關鍵因素,也將成為我國走向世界橋梁強國過程中必須突破的乙個關鍵環節。

為解決我國公路橋梁養護管理工作中的關鍵技術問題,我國交通主管部門圍繞橋梁養護的各個環節,持續立體開展了較系統的研究和技術推廣工作,極大地豐富和完善了技術成果,形成了較完善的技術體系,提高了行業技術水平,推動了行業科技進步。尤其是「十五」以來,依託西部交通建設科技專案、部省聯合攻關專案和部交通應用基礎研究專案等科研專案平台,交通運輸部針對制約公路橋梁養護管理的瓶頸性技術問題,把握行業熱點問題和國際前沿,從基礎理論研究、應用技術研發、成果轉化與推廣等方面設立百餘項科研專案,取得了一系列技術成果與突破,主要有以下幾個方面:

(1) 橋梁養護檢查、技術狀況評價與養護管理技術

「七五」「、八五」和「九五」期間,通過「公路橋梁使用功能評價方法」、「公路橋梁管理資訊系統」和「公路橋梁週期費用分析與狀況**模型研究」等一系列部重點專案和國家推廣專案「公路橋梁管理系統推廣」的實施,構建了我國公路橋梁技術狀況和使用功能評價方法與標準體系。

在橋梁技術狀況評定方面,其主要成果是:構建了通過對橋梁各部件技術狀況的綜合評定,確定橋梁的技術狀況等級的評定方法。本方法的核心內容將橋梁各組成部件作為「串聯」系統,依據缺損程度、缺損對使用功能的影響程度、缺陷發展變化狀況進行量化評分,採用標度法並疊加發展趨勢修正的方法,對橋梁各部件進行技術狀況評定(詳見表3-1),並在專家調查評估、層次分析和模糊評估的基礎上,依據橋梁各部件重要程度採用權重理論,對橋梁的技術狀況做出綜合評定。

橋梁技術狀況綜合評定模型:

3-1)

式中:、 為橋面系的評分值及相應的權重;、為上部結構的評分值及相應的權重;、為下部結構的評分值及相應的權重。

橋梁部件缺損及技術狀況評定方法表3-1

在橋梁使用功能評定方面,其主要成果是基於橋梁結構缺損狀況、荷載標準足夠性和橋面收縮狀況三個方面,在系統分析國外公路橋梁使用功能評價方法的基礎上,採用層次分析理論和專家調查評估方法,提出了適合我國國情的橋梁使用功能評定模型。這成為指導我國公路養護部門制定橋梁養護、維修和改造計畫,確定養護維修資金投放優先次序的重要技術依據。也為維護使用者利益和安全,保證投資效益,確定橋梁養護、維護與改善需求提供了技術手段。

公路橋梁使用功能評定模型:

3-2)

式中:為橋梁使用功能評定值,以0~100表示,數值越小,功能缺損越大,維修或改善需求越大;、、為結構缺損狀況,載重標準不足和橋面收縮功能相應的權重;、、為上述三項功能的缺損值,採用0~5整數權度評分,值越大缺損越小;、、分別為與公路類別、交通量、繞行距離因素相關的重要性係數。

天津市橋梁加固改造的必要性與橋梁檢測評定

鋼筋混凝土橋梁長期在自然環境 大氣腐蝕,溫度,濕度變化 和使用環境 荷載作用與頻率的增加,材料與結構的疲勞 作用下,會逐漸產生損壞現象,這是乙個不可逆轉的過程。隨著我國國民經濟的發展,公路交通事業快速發展,交通運輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重量越來越大,重型車輛日益增多,在現有的公路橋梁中,數以...

監測與檢測評價檔案

附件4檔案編號 職業病危害因素監測與檢測評價檔案 年度 用人單位 職業衛生管理負責人 聯絡 電子郵箱 目錄1 生產工藝流程 2 職業病危害因素檢測點分布示意圖 3 可能產生職業病危害裝置 材料和化學品一覽表 表4 1 附 化學品安全中文說明書 標籤 標識及產品檢驗報告等 4 接觸職業病危害因素彙總表...

職業病危害因素與檢測評價檔案

附件4檔案編號 年度 用人單位 職業衛生管理負責人 聯絡 電子郵箱 目錄1 生產工藝流程 2 職業病危害因素檢測點分布示意圖 3 可能產生職業病危害裝置 材料和化學品一覽表 表4 1 附 化學品安全中文說明書 標籤 標識及產品檢驗報告等 4 接觸職業病危害因素彙總表 表4 2 5 職業病危害因素日常...