橋梁工程建設(shè)新技術(shù)發(fā)展趨勢研究

魏 青 李偉清

0 引言

隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的交通事業(yè)蒸蒸日上，各種重型車輛，尤其是工程用重型運輸車的不斷出現(xiàn)，使橋梁負(fù)荷日趨加重，橋梁的交通運輸作用也更加重要，隨著橋梁工程建設(shè)發(fā)展起來的新技術(shù)也越來越多，如何更好的進(jìn)行橋梁的管理、施工和設(shè)計，是值得我們思考的問題。在橋梁工程建設(shè)技術(shù)中發(fā)展趨勢有如下幾個方面。

1 橋梁施工管理軟件中新技術(shù)的應(yīng)用

橋梁工程管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)在世界范圍開展了近 30年，開發(fā)了不少先進(jìn)的橋梁項目管理軟件。國外項目管理軟件經(jīng)歷了 3個階段:第一階段為基本功能階段，如進(jìn)度控制、投資控制、質(zhì)量管理、資源管理、資金管理、采購管理等，是對基層工作流程的模擬，在一定程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減輕基層項目管理人員的工作強度。第二階段的軟件具有兩個功能:1)分析和預(yù)測功能，滿足項目管理業(yè)務(wù)的要求及中層管理人員的業(yè)務(wù)需求;2)計算機網(wǎng)絡(luò)的使用和通訊功能，包括工期變動分析、成本變動分析、資源變動分析、資源替代分析、不可預(yù)見事件分析(如惡劣氣候、匯率變動、市場物價變動、分包商情況變動等)，分析各種變動對項目可能帶來的影響。在分析基礎(chǔ)上產(chǎn)生的預(yù)測功能主要包括進(jìn)度預(yù)測、投資預(yù)測、資金需求預(yù)測等，并有相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。第三階段是基于因特網(wǎng)的項目管理:一方面使傳統(tǒng)的項目管理軟件能在因特網(wǎng)上運行，從而擺脫操作系統(tǒng)、操作地點的限制;另一方面是整個項目管理業(yè)務(wù)與因特網(wǎng)的結(jié)合，如通過因特網(wǎng)進(jìn)行文檔管理、視頻會議、在線討論等。盡管所有這些功能大多在前兩個階段中出現(xiàn)過，但把它們與Web技術(shù)集成，卻是一件技術(shù)上、操作上都相當(dāng)困難的任務(wù)。這個階段的軟件提供了一個基于因特網(wǎng)的“虛擬”項目環(huán)境。相比之下，國內(nèi)在這方面的研究較晚，目前我國項目管理軟件的發(fā)展還處于第一階段，某些軟件具備或正向第二階段軟件的分析和預(yù)測、數(shù)據(jù)通訊發(fā)展，沒有基于因特網(wǎng)的第三階段軟件。

可見，充分利用計算機來加工和處理橋梁施工管理中所涉及的大量數(shù)據(jù)和信息已成為當(dāng)今橋梁施工管理的發(fā)展方向，開發(fā)基于 Web的面向?qū)ο蟮目梢暬⒓苫臉蛄菏┕す芾硐到y(tǒng)顯得尤為重要。

2 橋梁檢測新技術(shù)

橋梁檢測是一門直接服務(wù)于工程實踐的技術(shù)學(xué)科，涉及到橋梁的設(shè)計計算理論、試驗測試技術(shù)、儀器儀表性能、數(shù)理統(tǒng)計分析、現(xiàn)場試驗組織等方面，具有較強的綜合性、應(yīng)用性和復(fù)雜性。近 20年，隨著橋梁工程的飛速發(fā)展，新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)。光纖傳感技術(shù)是 20世紀(jì) 70年代中期發(fā)展起來的一門新技術(shù)，經(jīng)過短短的 20多年時間的快速發(fā)展已取得了長足的進(jìn)步，測量各種參數(shù)的光纖傳感器也應(yīng)運而生。隨著更多穩(wěn)定性好、可靠、耐久、經(jīng)濟、更適合橋梁結(jié)構(gòu)特點的光纖傳感器的研制成功，光纖傳感器在橋梁工程領(lǐng)域中將會得到更加廣泛的應(yīng)用。光纖光柵傳感技術(shù)是光纖傳感技術(shù)發(fā)展的最高階段。光纖傳感器主要用于:橋梁結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測、既有橋梁結(jié)構(gòu)的工作性狀監(jiān)測、服役時間較長的橋梁結(jié)構(gòu)的損傷檢測。把光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到橋梁檢測中給橋梁健康監(jiān)測和安全評價注入了新的活力，國外經(jīng)過幾十年的研究，已形成了比較成熟的技術(shù)，但其昂貴的價格阻礙了它在中國的應(yīng)用和發(fā)展。因此，在今后的研究中，需要從原理、制作工藝等方面著手研制高性能、低價格的傳感器以滿足國內(nèi)市場的需求。

3 橋梁加固新技術(shù)

加固新技術(shù)主要有以下三種:

1)SRAP加固方法。

SRAP加固方法是一種新的導(dǎo)入預(yù)應(yīng)力概念的橋梁加固方法。其利用 SR增強材料的高強特性和 AP樹脂砂漿防腐防水、粘合力強的特點，通過特殊的方法對SR高強材料施加預(yù)應(yīng)力，從而達(dá)到對橋梁的加固。預(yù)應(yīng)力的施加:把膨脹螺栓錨固于梁底兩端，軟鋼絲的兩端用螺旋扣環(huán)固定于膨脹螺栓上，通過把絲扣反向的螺旋扣環(huán)旋緊施加預(yù)應(yīng)力。

2)植筋加固橋面技術(shù)。

在橋面破壞修復(fù)中，通常是先完全鑿除舊橋面再換鋪新橋面，這樣不但費工費時，而且經(jīng)濟效益也不理想。對此，有人提出采用植筋技術(shù)，在舊橋面上直接加一層新橋面，這樣不僅充分利用了舊橋面，而且縮短施工時間，經(jīng)濟效益也很顯著。采用植筋技術(shù)，對舊橋面進(jìn)行簡單的清潔處理，然后平行舊橋面鋼筋，按計算深度和規(guī)定間距鉆孔，再將鋼筋植入孔內(nèi)，再采用同級別的混凝土填孔，并澆筑新的橋面層。

3)填芯法加固雙曲拱橋。

填芯法加固就是在雙曲拱橋拱波內(nèi)腔填筑混凝土拱波、拱板、拱肋和新的鋼筋混凝土形成整體，通過增加拱圈的斷面面積來提高拱橋的承載能力，同時又增加了原雙曲拱橋的整體性，且修補了原拱波中的裂縫。

4 碳纖維片修復(fù)補強橋梁混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)

碳纖維是在幾千攝氏度的高溫下經(jīng)特殊工藝制造出的一種高科技產(chǎn)品，碳纖維片材包括碳纖維布和碳纖維板，碳纖維布是連續(xù)碳纖維單向或多向排列，未經(jīng)樹脂浸漬或少量樹脂浸漬的布狀碳纖維制品。碳纖維板是連續(xù)碳纖維單向或多向排列，并經(jīng)樹脂浸漬固化的板狀碳纖維制品。它具有高強、輕質(zhì)、抗腐蝕、耐老化、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。其拉伸強度約為鋼材的 7倍 ～10倍。碳纖維片可以用環(huán)氧樹脂粘貼在混凝土的表面，形成一體，共同工作。20世紀(jì) 80年代中期開始研究把碳纖維片材用于混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)補強，利用碳纖維片的高強和可粘貼的性能，把碳纖維片用環(huán)氧樹脂粘貼在被補強的混凝土結(jié)構(gòu)表面，與原混凝土結(jié)構(gòu)形成一體共同承受荷載，使混凝土結(jié)構(gòu)得到了有效的加強，這種方法不僅施工簡便，不受酸、堿鹽等的腐蝕，耐久性好，而且基本不增加結(jié)構(gòu)的重量，不影響結(jié)構(gòu)的外觀。因而引起了廣泛的關(guān)注，迅速擴展到歐洲、美洲及歐美等發(fā)達(dá)國家相繼針對碳纖維片用于混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)補強的應(yīng)用技術(shù)和材料性能進(jìn)行了大量的試驗研究，提出了很多具有實用價值的研究成果，使碳纖維修復(fù)補強技術(shù)得到迅速發(fā)展，已廣泛用于橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)補強。

5 橋梁設(shè)計施工新技術(shù)及應(yīng)用

波形鋼腹板組合箱梁減輕大跨度 PC橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土重量是橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)革新的一個重要組成部分。法國首先提出用平面鋼板代替箱形截面混凝土腹板，通過箱形截面內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力作用，大大減輕了自重。能較大地降低材料用量和造價是波形鋼腹板組合箱梁結(jié)構(gòu)的主要特點。工程對比計算表明:與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁相比，波形鋼腹板 PC組合箱梁的混凝土減少22%，縱向鋼筋減少 33%，普通鋼筋減少 10%。由于不需要混凝土模板，相應(yīng)減少了鋼筋和模板的操作工期。充分利用了混凝土抗壓及波形鋼腹板質(zhì)輕、抗剪強度高等特點;加之又采用了體外預(yù)應(yīng)力索，免除了在混凝土腹板內(nèi)預(yù)埋管道的復(fù)雜工藝，減少了預(yù)應(yīng)力鋼筋用量。與過去的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，波形鋼腹板組合箱梁的結(jié)構(gòu)更加合理，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前在法國已建成了 3座波形鋼腹板式 PC組合箱梁橋，取得了較好的效益。但國內(nèi)在波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁方面的研究成果還很少，在工程實踐上還是空白。

6 結(jié)語

隨著技術(shù)和材料制造工藝的發(fā)展，將有更多的新工藝、新方法、新材料運用于橋梁中，各種不同的方法都有各自的技術(shù)優(yōu)勢，我們要靈活運用，積極開拓，把各種方法運用到不同的橋型設(shè)計和施工當(dāng)中去，實現(xiàn)橋梁工程建設(shè)管理、施工、設(shè)計的經(jīng)濟性和可靠性。

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