我国公路桥梁检测评价与加固技术的现状与发展30710.docx
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1、我国公路桥梁检测评价与加固技术的现状与发展交通部公路路科学研究究院,张劲劲泉1 引言公路交通是是人类社会生生命线工程程的重要组组成部分,公路桥梁作为公路交通基础设施的咽喉工程,在公路运输系统中发挥着至关重要的作用。由于使用荷载和环境因素等的作用,将导致桥梁使用性能衰退、结构安全与耐久性降低,造成桥梁适应性不足,甚至出现桥毁人亡事故。作为人造结构物的桥梁,客观上也有其“生、老、病、死”的生存过程,采用科学的技术手段与方法对其实施及时有效的养护维修与管理,是保证其健康、安全服役,最大效能发挥其经济效益的关键。因此,桥梁养护管理技术一直以来都是国际桥梁界的关注的热点问题。发达国家的的经验表明明,通常
2、桥桥梁在建成成投入使用用的2030年后后,将愈来来愈多地面面临耐久性性降低和安安全性不足足等问题,且且越是经济济发达的国国家所面临临的问题越越突出。我我国自上世世纪80年年代起开始始,公路建建设事业步步入了高速速发展时期期,建设了了大量各类类桥梁,目目前公路桥桥梁总数已已突破577万座,成为为仅次于美美国的世界界第二桥梁梁大国。随随着服役时时间推移和和交通运输输事业的持持续蓬勃发发展,我们们所面临的的桥梁养护护管理工作作任务也日日趋艰巨,客观观上对桥梁梁检测、评评价、维修修加固和养养护管理等等技术提出出了更高的的要求。为为适应不断断增长的养养护维修市市场需求,解解决桥梁养养护工作中中的瓶颈性性
3、技术问题题,自上世世纪60年年代开始,我我国在公路路桥梁领域域立体开展展了大量科科研项目和和计划,尤其其值得一提提的是,进进入21世世纪后,我我国交通行行业主管部部门加大了了对相关技技术研究的的支持力度度,通过这这些项目的的实施,形形成了较为为健全的公公路桥梁养养护管理技技术体系,对对保障桥梁梁安全服役役和路网畅畅通起到了了关键性支支撑作用。2 我国公公路桥梁的的技术现状状截至20007年底,我我国共有公公路桥梁55700116座/2231911812延延米,其中中永久性桥桥梁5522216座座/2277952222延米、半半永久性桥桥梁115502座/2702334延米、临临时性桥梁梁629
4、88座/12263577延米。公路路桥梁中混混凝土桥梁梁占到了990%以上上的绝对多多数。桥梁梁数量众多多、总体技技术状况不不容乐观是是目前我国国公路桥梁梁的主要特特点。具体体表现在以以下几方面面:(1) 公公路路网中中还有为数数不少的半半永久性桥桥梁(数量量比:2.0%)与与临时性桥桥梁(数量量比:1.1%),它它们的承载载能力普遍遍偏低,难难以适应当当前交通运运输需求,其其抵抗自然然灾害的能能力较差,安安全隐患突突出,急需需进行“永久化”改造。(2) 11950年年19880年期间间,按19981年以以前颁布的的不同版本本的技术标标准设计建建造的桥梁梁,设计荷荷载标准偏偏低、桥面面宽度狭窄
5、窄。虽然,在在 “六五”、“七五”期间对它它们进行了了全面的技技术改造,但但由于当时时资金有限限,技术改改造主要是是以加固补补强和加宽宽为主的。这这些桥梁经经过20余余年的重载载交通频繁繁运行,普普遍老化、衰衰退严重,绝绝大多数桥桥梁处于 “带病”工作状态态。(3) 八八十年代前前修建的少少筋混凝土土桥梁(如:壳体体桥、少筋筋微弯版组组合梁桥、二二铰板拱和和双曲拱桥桥等)、桁架拱拱桥、刚架拱桥、以及带挂孔孔的钢筋混混凝土双悬悬臂结构和和预应力混混凝土T型型刚构桥等等,由于它们们构造与施施工上的特特点以及结结构体系上上的弱点,使使它们无法法适应当前前的频繁重载载交通,存存在冲剪与与压溃破坏坏甚至
6、构件件掉落的危危险。使用用中的辽宁宁盘锦田庄庄台辽河大桥挂挂梁脱落就是一一个典型例例证。(4) 八八十年代修修建的预应应力混凝土土斜拉桥、中中承式和下下承式吊杆杆拱桥,由由于受当时时桥梁建设设技术的限限制,拉索索和吊杆的的防腐层普普遍出现过过早的老化化损坏,钢钢束和锚头头锈蚀严重重;加上当当时对锚固固区的构造造以及抗风风、雨振措措施考虑欠欠合理,安安全系数取取值又偏小小,致使拉拉索和吊杆杆易出现疲疲劳破坏。由由于构造和和手段的限限制,目前前对它们无无法进行更更深入的检检查,导致致拉索和吊吊杆的破坏坏存在极大大的突然性性。广州海海印大桥斜斜拉索和四四川宜宾小小南门桥吊杆断裂裂破坏就是是典型示例例
7、。(5) 改改革开放后后,我国公公路建设的的高速发展展初期建设设的不少桥桥梁也存在在安全与耐耐久性方面面的隐患。比比如:近二二十年,我我国在大江江大河上、深深沟峡谷间间修建了为为数众多的的预应力混混凝土连续续梁和连续续刚构桥,由由于在设计计和施工上上存在一定定的缺陷或或不足,致致使这些桥桥梁在投入入使用1到到6年后,普普遍暴露出预应应力管道压压浆不饱满满或漏压浆浆、后期预预应力损失失偏大,主主梁跨中下下挠过大、梁梁体斜向和和纵横向开开裂等危及及桥梁正常常使用与耐耐久性的缺缺陷与病害害;再如:我国近些些年修建的的高速公路路上,采用用预制安装装施工方法法修建了大大量的钢筋筋混凝土和和预应力混混凝土
8、空心心板梁与小小箱梁桥,这这些桥梁在在投入使用用以后,普普遍出现了了梁端支承承受力不匀匀、支座滑滑脱造成梁梁体受力不不均,横向向联接薄弱弱、铰缝纵纵向开裂,单单板或单梁梁受力特征征显著,在在当前频繁繁重载交通通下,存在在极大的安安全隐患。(6) 我我国地域辽辽阔,区域域经济发展展水平和自自然环境差差异较大,造造成不同地地区的桥梁梁病害和损损伤表现出出较强的区区域分布特特点。如沿沿海地区的的钢筋混凝凝土和预应应力混凝土土桥梁,普普遍存在钢钢筋锈蚀、混混凝土保护护层层离或或剥落等耐耐久性问题题;西北、华华北地区由由于季节性性河流较多多、温差较大大,下部结构构的磨蚀与侵蚀蚀问题较突突出;东北北等寒冷
9、地地区,混凝凝土桥梁结结构的冻融融损伤问题题较典型;南方地区区的基础冲冲刷和水毁毁问题较严严重。 (7) 近近些年来,由由于经济的的快速发展展,公路交交通流量出出现了持续续迅速的增增长,加之之在我国的的货物运输输车辆中普普遍存在、屡屡禁不止的的超载现象象,极大地地增加了路网中桥桥梁结构的的负担,低低等级公路路上的桥梁梁压垮现象象时有发生生,高速公公路桥梁也也普遍暴露露出过早损损坏的不正正常现象。(8) 历历年桥梁调调查结果显显示,我国国桥梁有相相当一部分分处于“带病”工作甚至至在“危险”状态。虽虽然交通运运输部每年年都安排大量量资金用于于国省道危危旧桥梁的的改造和技技术提升,但但随着我国国经济
10、的快快速发展,近近些年我国国公路交通通的通行量量和单车荷荷载重量均均呈快速增增长趋势,加加之我国目目前公路桥桥梁中荷载载等级较低低(汽20级以以下)的桥桥梁总数大大,尤其是是农村公路路上的桥梁梁技术状况况相对较差差,致使公公路桥梁中中的危桥比比例不降反反升。表22-1列举了近近些年全国国危桥调查查的基本情情况,其中中1999920005年统计计结果不含含农村公路路,20006、20007两年年统计农村村公路后,危危桥的数量量及其所占占比例均有有大幅上升升。近五年全国国危桥的基本情况 表2-1年份永久性桥梁梁总数危桥数量危桥所占比比例(%)座数延米座数延米按座数按延米1999年年23077788
11、0056661445116049911.932.002000年年240633086551112517618663322.152.162001年年284111710649970410131135790093.573.362002年年299399711612218710804439104433.613.372003年年310777312466614310443337843393.363.042004年年321622613376641613303346888884.143.512005年年336611814747754214659953738844.35 3.64 2006年年53362202039
12、990926309441778117411.822 8.72 2007年年57001162319118129862333068770417.300 13.233 总的看来,我国公路桥梁的总体技术状况不容乐观。我国虽已成为世界桥梁大国,但在桥梁的养护管理方面还有很多不足和亟待解决的技术和管理问题。随着国民经济的持续发展,这些问题会不断的暴露和显现出来,并成为制约公路交通事业持续健康发展的关键因素,也将成为我国走向世界桥梁强国过程中必须突破的一个关键环节。3 近年来来的主要进进展为解决我国国公路桥梁梁养护管理理工作中的的关键技术术问题,我我国交通主主管部门围围绕桥梁养养护的各个个环节,持持续立体开
13、开展了较系系统的研究究和技术推推广工作,极极大地丰富富和完善了了技术成果果,形成了了较完善的的技术体系系,提高了了行业技术术水平,推推动了行业业科技进步步。尤其是是“十五”以来,依依托西部交交通建设科科技项目、部部省联合攻攻关项目和和部交通应应用基础研研究项目等等科研项目目平台,交交通运输部部针对制约约公路桥梁梁养护管理理的瓶颈性性技术问题题,把握行行业热点问问题和国际际前沿,从从基础理论论研究、应应用技术研研发、成果果转化与推推广等方面面设立百余余项科研项项目,取得得了一系列列技术成果果与突破,主主要有以下下几个方面面:(1) 桥桥梁养护检检查、技术状况况评价与养养护管理技技术“七五”“、八
14、五”和“九五”期间,通过过“公路桥梁梁使用功能能评价方法法”、“公路桥梁梁管理信息息系统”和“公路桥梁梁周期费用用分析与状状况预测模模型研究”等一系列列部重点项项目和国家家推广项目目“公路桥梁梁管理系统统推广”的实施,构构建了我国国公路桥梁梁技术状况况和使用功功能评价方方法与标准准体系。在桥梁技术术状况评定定方面,其主要成果是是:构建了了通过对桥桥梁各部件件技术状况况的综合评评定,确定定桥梁的技技术状况等等级的评定定方法。本本方法的核核心内容将将桥梁各组组成部件作作为“串联”系统,依依据缺损程程度、缺损损对使用功功能的影响响程度、缺缺陷发展变变化状况进进行量化评评分,采用用标度法并并叠加发展展
15、趋势修正正的方法,对对桥梁各部部件进行技技术状况评评定(详见见表3-1),并并在专家调调查评估、层层次分析和和模糊评估估的基础上上,依据桥桥梁各部件件重要程度度采用权重重理论,对对桥梁的技技术状况做做出综合评评定。桥梁技术状状况综合评评定模型: (3-1)式中:、 为桥面系的的评分值及相应的权重重;、为上部结构构的评分值及相应的权重重;、为下部结构构的评分值及相应的权重重。 桥梁部部件缺损及及技术状况况评定方法法 表3-1缺损状况及及标度组合评定标标度缺损程度及及标度程度小大少多轻度严重重标度0 1 2缺损对结构构使用功能能的影响程程度无、不重要要小、次要大、重要012 0 11 2 11 2
16、 3 22 3 4以上两项评评定组合标标度 0 1 2 33 4缺损发展变变化状况的的修正趋向稳定发展缓慢发展较快101 0 11 2 3 1 22 3 4 1 2 33 4 5最终评定结结果0 1 2 3 44 5桥梁技术状状况及分类类完好良好较好较差差的危险一类二类三类四类五类在桥梁使用用功能评定定方面,其主要成成果是基于于桥梁结构构缺损状况况、荷载标标准足够性性和桥面收收缩状况三三个方面,在系统分分析国外公公路桥梁使使用功能评评价方法的的基础上,采用层次分析理论和专家调查评估方法,提出了适合我国国情的桥梁使用功能评定模型。这成为指导我国公路养护部门制定桥梁养护、维修和改造计划,确定养护维
17、修资金投放优先次序的重要技术依据。也为维护使用者利益和安全,保证投资效益,确定桥梁养护、维护与改善需求提供了技术手段。公路桥梁使使用功能评评定模型: (3-2)式中:为桥桥梁使用功功能评定值值,以0100表表示,数值值越小,功功能缺损越越大,维修修或改善需需求越大;、为结构缺缺损状况,载载重标准不不足和桥面面收缩功能能相应的权权重;、为上述三三项功能的的缺损值,采采用055整数权度度评分,值值越大缺损损越小;、分别为与与公路类别别、交通量量、绕行距距离因素相相关的重要要性系数。图3-1 桥梁养护管理综合系统上述成果形形成了我国国公路养养护技术规规范(JJTJ 0073-996)、公公路桥涵养养
18、护规范(JTG H11-2004)和公路桥梁技术状况评定标准(报批稿)的核心技术依据,依据成果开发了桥梁养护管理综合系统(CBMS),并通过国家推广项目进行了推广应用,在31个省市建立了桥梁养护管理系统,入库桥梁达23万余座。这些技术成果的形成和推广应用,大大提升了我国公路桥梁日常养护工作的科学性、有效性和经济性,形成了桥梁养护的基础理论体系和应用技术平台。近10多年年以来,我我国特大桥桥建设事业业的蓬勃发发展,大型型桥梁所具具有的复杂杂性和特殊殊性对养护护管理工作作提出了更更高的要求求,特大桥桥养护管理理技术应运运而生,交交通部也专专门立体开开展了梁桥桥安全预警警技术和监监测系统等等方面的研
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