橋梁檢測與加固方案經濟分析

周丹　陳蘇武　陳強

摘 要：橋梁在使用過程中難免出現質量問題，這種問題是難以避免的。本文基于這一背景，簡單闡述了橋梁檢測與加固的必要性，分析了檢測方案以及加固方案模式，并在此基礎上從經濟性角度分析了加固方案的實施注意事項。旨在完善檢測與加固模式，提升橋梁使用安全性與有效性。

關鍵詞：橋梁；檢測；加固

受到車輛行駛速度、承受應力、環(huán)境、使用年限等因素影響，橋梁必須在使用一段時間后展開檢測，了解其承受極限、結構狀態(tài)以及橋面破損情況等，并根據檢測結果制定合適的加固方案，確保橋梁使用安全性。

1 橋梁檢測方案分析

橋梁的檢測主要目的在于找到橋梁中由于使用或是施工原因存在的一些影響質量安全的漏洞，從而為加固提供現實依據。檢測工作結束后需要對橋梁展開綜合評估，包含對現有質量危險因素的評估、對施工階段各項目實施有效性評估（該項評估需根據橋梁工程資料實施具體分析）、對現場荷載試驗結果的評估這三個方面。只有在評估結果出現之后才能夠進行后續(xù)加固方案的制定，從而計算其經濟性。病害檢測具體實施包含以下幾個方面：

1.1 橋梁極限的測定

橋梁極限指的是在收到荷載作用下橋梁能夠承受的最大強度。當對橋梁實施荷載試驗時，需觀察其受拉區(qū)狀態(tài)，重點在于裂縫是否擴大以及原有不存在裂縫部位是否出現開裂情況。若沒有發(fā)生上述現象則證明橋梁結構能夠承受的強度并沒有下滑。但若在檢測前橋梁曾受到過撞擊（汽車翻車時對橋梁造成的撞擊等），可能引發(fā)內部鋼筋斷裂，此時橋梁內部結構處于受損狀態(tài)，其極限強度必然會減小。

1.2 橋梁結構的測定

橋梁結構測定主要目的在于了解橋梁結構設計是否完善，若發(fā)現結構存在異常變化時需要及時停用該橋梁并進行加固，這類加固需要的經濟成本較高。在荷載試驗下，受拉區(qū)原有裂縫出現擴大痕跡或是產生開裂則證明橋梁原有建造中使用的鋼筋應力較大，但結構使用情況需進一步完善，以免造成斷裂等突發(fā)危險。若沒有發(fā)現受拉區(qū)破損情況，則證明橋梁極限強度仍在可控范圍（安全范圍）內，并且未出現較明顯衰弱現象。

1.3 其它檢測

這類型檢測包含了橋梁在檢測階段的細微查驗，例如查看橋柱、橋面上是否出現了空洞、露筋、開裂或是蜂窩現象，了解其鋼筋是否存在老化可能性，查看露出鋼筋在雨水天氣影響下是否出現了銹蝕情況。

2 橋梁加固方案分析

橋梁加固的方式通常存在許多種，方案選擇需要根據橋梁檢測結果針對性選取適合方案。加固人員首先應了解橋梁受損基本狀態(tài)，其次為橋梁在不加固情況下的耐久力以及承載能力，根據檢測結果判斷下滑程度。從經濟性角度出發(fā)，橋梁的加固方案應該建立在完成目標任務使用經濟投入最少基礎之上，并且在實踐方面注意控制，減少加固過程對來往車輛交通產生的不良影響。通常而言，橋梁加固方案可表現為下列幾種：

2.1 結構受損情況

原有橋梁在結構出現受損情況時，可根據受損程度了解結構使用時間以及能夠承受的最大應力。之后從經濟性角度分析結構是否應更換，若可以更換則使用新結構取代。

2.2 構件截面的擴增

若檢測結果顯示橋梁剛度與強度出現了衰弱跡象，可通過將其構件截面增加面積或擴大方式增強加固程度。這種方式的實施需注意結合有效性，即新擴增部位需要與原有舊結構融合在一起形成一個整體，這樣才能夠保障加固有效性。否則若兩者處于分離狀態(tài)，加固充其量只是稍微提升了承載力而已。

2.3 外應力的施加

橋梁出現裂縫情況原因多在于所受應力不均造成，此時的加固方案可從外應力方面著手，對原結構加大外應力，讓原有橋梁受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而達到減輕裂縫部位所受應力程度效果，從另一角度增強橋梁強度與剛度。

2.4 受力體系的改變

橋梁受力體系在加固中可以通過改變將原有受力程度減輕，從而減少橋梁受力作用，將裂縫之類的破損情況保持在現有狀態(tài)，減緩破損惡化速度。

3 檢測與加固經濟方案研究

3.1 橋梁本身壽命

橋梁的壽命周期會受到多種因素影響，當需要對橋梁實施檢測與加固時，首先應了解該橋梁在使用環(huán)境中這些因素對橋梁影響的所占比重。通過比重計算對橋梁的加固能夠維持的有效時間，同時在三種成本的分析下決定出經濟性方案。橋梁壽命周期影響因素如下：

3.1.1 社會成本

社會成本也可以被稱為環(huán)境成本，主要為環(huán)境污染為橋梁帶來的損失。這類損失程度相對而言微乎其微，但卻會隨著社會狀態(tài)、污染程度等方面的變化而產生改變。例如當環(huán)境異常時，酸雨這類具有一定腐蝕作用的雨水不僅對花草樹木以及人類產生影響，其同樣會作用于橋梁混凝土，對橋梁表面產生輕微腐蝕。此時的加固方案需針對這類環(huán)境因素展開分析，在橋梁表面涂抹防腐蝕材料等。同時需計算經濟成本以及在此加固時間。

3.1.2 機構成本

機構成本包含了設計成本、建造成本以及維護成本。設計成本主要指加固方案的設定方面，當檢測人員得出橋梁檢測報告之后，加固操作人員應設計出完整的加固方案，期間花費的成本即為設計成本。建造成本指的是加固方案的實施階段所花費用，包含人工操作費用、材料使用費用、機械設備租賃費用等。維護成本指的是橋梁加固維護費用，主要指在加固方案實施之后隔段時間為定期維護所花成本。

3.1.3 用戶成本

用戶成本包含用戶耽擱成本以及維護事故成本。在橋梁加固維修期間，需要行駛在這座橋上的車輛通行道寬變窄，在可能出現堵車的情況下會產生用戶成本。在維護期間，就我國目前橋梁維護保養(yǎng)來看，通常是取1～2個車道展開作業(yè)維護，車輛在剩余車道上行駛。這種維護模式雖然可以保障車輛仍舊在橋面上通行，但由于車道數量的減少，該路段事故產生幾率也會隨之增加，進而產生事故成本。

3.2 加固時機設定

對橋梁的加固時機設定需要建立在對多方面因素的綜合考慮基礎之上，例如車流量時段高峰期、節(jié)假日、氣候條件等等。加固時機的選擇必須對橋梁進行至少一周時間的觀測，了解其行駛狀況。加固時機測定可通過回歸分析建立出行駛質量模型：

線性模型：RQI=6.757-0.46IRI

也可以建立一個非線性模型：RQI=5.0exp（-0.0573IR）

上述公式中RQI維五分制算法，表示行駛質量指數；IRI表示國際平整度指數，其單位為m/km。

3.3 養(yǎng)護費用計算

橋梁的維修養(yǎng)護主要是對危害橋梁正常使用的部分進行預防以及修繕工作。例如橋面伸縮縫裝置、橋面鋪裝層、橋面防水設施的更換與修補，這些都屬于橋梁的維修養(yǎng)護范疇，由此發(fā)生的費用計為橋梁每年的維修養(yǎng)護費用。同時橋梁營運一段時間后還要對其進行一定程度的大修，對存在病害的部位、構件進行補強、維修，以保證其后相當長時間內橋梁正常營運。

4 結束語

綜上所述，橋梁的檢測有效程度直接影響到后續(xù)加固工序實施有效性，因此對橋梁的加固首先應保障檢測結果準確性，并將結果按維修保養(yǎng)差異性分類。加固方案的制定不僅需要保障橋梁日后使用安全性，還需要考慮到經濟成本，在有效加固條件下盡可能減少不必要經濟支出?？傊?，相關研究人員還需加大投入力度，根據橋梁實際狀況制定出針對性經濟方案，提升檢測與加固有效性。

參考文獻

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