重載道路橋梁安全性評定與管理研究

蔣湘成

摘 要：由于內(nèi)在、外在的原因，道橋在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，或者損傷積累。橋梁損傷不僅會對橋面交通產(chǎn)生影響，而且會對橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成威脅。在橋梁使用過程中，由于橋梁損傷造成的坍塌事故，已經(jīng)引起國內(nèi)、外工程界對橋梁使用安全評定和維護問題的關注。故在本文中主要對重載道路橋梁安全性評定與管理進行了簡單的分析與探討。

關鍵詞：重載道路橋梁；安全性評定；管理

中圖分類號： U445.7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）24-204-2

1 重載道路橋梁概述

重載道路橋梁是指道路橋梁運輸量超過一定標準并且長時間開展貨物重載運輸?shù)牡缆窐蛄哼\輸線路。道路橋梁重載運輸由于在運輸大宗貨物上運量大、成本低、效率高而成為一種現(xiàn)代化的貨運方式，被世界公認為道路橋梁貨運的發(fā)展趨勢，并是世界道路橋梁發(fā)展的重要方向之一。

道路橋梁重載運輸代表著道路橋梁貨物運輸領域的先進生產(chǎn)力，重載道路橋梁的定義伴隨著重載運輸?shù)陌l(fā)展而發(fā)展。進入新世紀，國際重載協(xié)會對于那些想要加入到重載協(xié)會的國家又提出了新的要求，標準是至少應滿足以下三項中的兩項；重載列車牽引質(zhì)量不少于8000t；軸重達到27t；在不少于150km的線路長度區(qū)段上年貨運量不低于4000萬t。從國際重載協(xié)會對重載道路橋梁的定義中可看出，牽引質(zhì)量、車輛軸重和年貨運量是3個最具影響力的因素。對比3次重載道路橋梁標準的變更，最突出的是列車牽引質(zhì)量和車輛軸重不斷增加。國外重載列車的牽引質(zhì)量一般達到2萬t，重載道路橋梁的列車軸重多數(shù)集中在2832.5t，最大已達40t。我國的重載道路橋梁貨車軸重為25t，并已經(jīng)研發(fā)了27t及30t軸重重載列車及其配套技術。

2 重載道路橋梁管理中存在的問題

橋梁作為重載道路橋梁線上的重要組成部分，其安全與否，勢必影響到貨物運輸任務和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著重載運輸?shù)倪M一步發(fā)展，比如列車軸重的加大、機車牽引質(zhì)量的提高及行車密度的增加，勢必對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更多不利影響，使得橋梁的病害越來越顯著，橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命大大縮短。如果不加干涉任其發(fā)展，必然會給橋梁結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。在運營重載道路橋梁線上，如果橋梁發(fā)生故障，修復起來就比較困難，輕則減速慢行，重則中斷交通，勢必影響到運營部門的經(jīng)濟效益。對既有橋涵進行必要的維修管理，可以有效提高橋涵的承載能力和通行能力，滿足新的交通運輸需要。為確保道路橋梁的運營安全，道路橋梁的管理工作顯得很重要，同時也對重載道路橋梁橋梁的管理工作提出更高要求。目前，重載道路橋梁橋梁的管理中存在若干不足之處，主要有：①決策的針對性有待提高。決策者對橋梁的技術狀態(tài)了解不清，制定橋梁的養(yǎng)護維修順序存在盲目性，疏于對一些損壞較嚴重橋梁的養(yǎng)護管理，僅根據(jù)經(jīng)驗制定一些檢查和維修計劃，并且對細節(jié)的工作介紹不詳。按客觀規(guī)律辦事的維修組織管理理念不強，執(zhí)行標準化作業(yè)和落實精細化管理有待提高。②理論研究在實踐應用中有待深化。對重載道路橋梁橋梁進行大量的理論研究工作，這些理論成果在實際深化和轉(zhuǎn)化中不強，例如橋梁檢測新技術、橋梁健康檢測技術、橋梁安全評估和橋梁養(yǎng)護維修技術如何更好地應用到實際中。③管理人員梯隊建設有待完善。對橋梁的管理工作首先得具體到個人，然而目前的管理工作中管理人員的職責及分工不明確，基層的生產(chǎn)任務和安全責任落實不到位，一線技術人員的數(shù)量有限，并且專業(yè)能力及對相關儀器的操作能力和熟練程度有待提高?；鶎尤藛T簡化標準化作業(yè)程序等。管理上的不當使得橋梁在使用過程中出現(xiàn)的各種病害得不到及時消除，不能滿足橋梁的正常使用狀態(tài)，嚴重縮短橋梁使用壽命，甚至發(fā)生橋梁倒塌等重大事故。

3 橋梁損傷評定方法

3.1 承載能力評定法

承載力試驗評定法分為兩種，竣工試驗評定、荷載試驗評定?？⒐ぴ囼炨槍υO計、施工進行檢測，判斷橋梁能否投入使用。荷載試驗適用于不敏感橋梁損傷，這種損傷源于橋梁設計、施工。承載力試驗評定法可以對舊橋損傷程度進行檢測，但檢測精度不夠，不能實現(xiàn)損傷安全評定。目前，承載能力試驗評定法可以檢測出橋梁損傷情況，但不能全面反映橋梁損傷積累情況。

3.2 結(jié)構(gòu)可靠性評定法

結(jié)構(gòu)可靠性方法源于可靠度理論，該理論通過分析可靠指標，并進行指標之間的比較，得出損傷橋梁的安全結(jié)論。結(jié)構(gòu)可靠性評定方法分為兩種：一種直接計算橋梁可靠指標U，并與可靠指標UT相對應；另一種，基于可靠度評價規(guī)范，直接計算可靠指標，包括：失效、結(jié)構(gòu)分析、荷載、抗力等模型，并以可靠指標計算橋梁結(jié)構(gòu)安全性。目前，歐美國家制定了類似的評估規(guī)范，而中國尚未完成對舊橋梁承載力評定規(guī)范的修訂。

3.3 疲勞斷裂評定方法

疲勞斷裂評定方法認為，在橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)點上，出現(xiàn)細微損傷，損傷持續(xù)積累，使得應變值超過限制，造成橋梁不可愈合變形?；炷敛牧显谕獠凯h(huán)境作用下，受到輕微的拉、壓、剪、切作用，就會在砂漿基體與骨料連接處發(fā)生劣化。目前，勞斷裂評定法在使用復合材料建造的橋梁損傷檢測效果顯著，但對混凝土橋梁的失效性檢驗效果略差。疲勞斷裂法主要用于鋼橋損傷檢測，這是因為鋼橋損傷是由主裂紋增長導致。

3.4 層次分析法

層次分析法源于灰色理論，主要進行橋梁底層工作狀態(tài)評定，適用范圍非常廣泛。層次分析法采用權重形式，進行橋梁結(jié)構(gòu)的綜合分析，分析每個指標（桿件損傷）變化對橋梁結(jié)構(gòu)的影響。層次分析法的評定可以通過專家咨詢、專家評估等方式，讓損傷結(jié)果更加符合客觀實際，并確定重點影響指標。層次分析法可以讓繁雜的評估變得更加簡潔、實用，被廣泛應用于鋼構(gòu)橋梁損傷的測定中。

4 損傷橋梁主體的加固與維護管理策略

4.1 橋梁加固、改造對策

①鋼結(jié)構(gòu)加固。鋼橋損傷后可以通過鋼板加貼進行加固，并利用桿件進行焊接、拴接，以此提高橋梁結(jié)構(gòu)剛度。同時，針對無法加固的構(gòu)建，進行必要地更換，諸如，受腐蝕的下拉索、主纜索股等。鋼橋加固后，需要進行必要調(diào)度防腐涂抹，并采用先進的防腐材料和措施。②混凝土結(jié)構(gòu)加固。混凝土加固方法主要包括：粘貼鋼板法，實現(xiàn)對裂縫的封閉，提高構(gòu)件的承載力；預應力加固法，通過合理布置錨固，通過構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強度和承載力；碳纖維加固法，通過粘貼優(yōu)越的碳纖維，提高混凝土的構(gòu)件強度。上述加固方法實施以后，需要對裂縫進行封閉，防止腐蝕性氣體的侵入，諸如，沿海城市的海風。同時，對加固后的混凝土進行表面涂裝，必要時，更換主梁。③圬工結(jié)構(gòu)加固。圬工結(jié)構(gòu)位于受損橋梁的墩位、臺基處，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性開裂。圬工結(jié)構(gòu)加固主要通過裂縫封閉，預應力修補，以及碳纖維加固。

4.2 提高橋梁安全性的對策

管理部門定期對橋梁進行養(yǎng)護，合理利用養(yǎng)護費用，提高橋梁的持久性、耐用性。管理部門進行橋梁維護過程中，主要采取以下對策：首先定期檢測受損橋梁，利用損傷原理進行安全評定，并利用綜合損傷識別技術，針對薄弱位置，進行重點養(yǎng)護，減少檢測的盲目性，通過橋梁養(yǎng)護效率；其次依據(jù)橋梁損傷情況，采取最優(yōu)養(yǎng)護策略，并且依據(jù)橋梁損傷評定結(jié)果，對通過車輛進行限速、限載、限高，并減少通行車道，或者定期維護受損橋梁，清理排水管、伸縮縫、支座等位置，同時針對橋梁鋼筋、構(gòu)件、拉索、主纜等易損位置，進行定期防腐處理。

總之，在長期使用過程中，道路橋梁非常容易出現(xiàn)損傷情況，傳統(tǒng)的橋梁損傷檢測手段不能進行輕微損傷檢測，需要綜合多種檢測手段，進行相應的承載力試驗，才能準確測定橋梁損傷程度。橋梁損傷程度檢測，需要進行局部、整體、長期的檢測，準確進行損傷位置定位，提高損傷構(gòu)件的識別率，采取現(xiàn)代損傷修復技術進行處理。

參 考 文 獻

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