橋梁損傷安全評定與維護策略

韓冬紅

摘 要：橋梁的安全使用是保障交通線路暢通的關鍵因素，隨著交通荷載量的加大以及橋梁結構自身材料的自然損傷、老化、超載等眾多因素累積的加劇，橋梁結構的健康狀況隨時間逐年下降。因此，對現(xiàn)有橋梁的健康狀況做出正確判斷，并采取有效的維護措施，及時對存在安全隱患的橋梁進行修復勢在必行，它也是提高橋梁的使用壽命，避免或減少事故的發(fā)生的重要手段。本文基于橋梁損傷機理，對橋梁損傷進行安全評定方法進行了闡釋，并根據(jù)實時安全評定結果提出了相應的橋梁維護管理對策，以確保橋梁能夠安全使用。

關鍵詞：橋梁損傷 安全評定 維護 管理 策略

中圖分類號：U441.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0068-02

隨著地區(qū)間交通需求的增加，各類橋梁建設得至迅速發(fā)展，橋梁的安全使用也成為了保障交通線路暢通的關鍵因素。隨著交通荷載量的加大以及橋梁結構自身材料的自然損傷、老化、超載等眾多因素累積的加劇，橋梁結構的健康狀況隨時間逐年下降。因此，為了更好地管理橋梁、確保其在使用時的安全性，避免或減少事故的發(fā)生，就要對現(xiàn)有橋梁的健康狀況做出正確判斷，并根據(jù)實時安全評定結果提出相應的橋梁維護管理對策，采取有效的維護措施，及時對存在安全隱患的橋梁進行修復以確保橋梁能夠安全使用。

1 造成橋梁損傷的因素

造成橋梁損傷的因素主要包括環(huán)境因素、材料性能退化、疲勞、車輛荷載、超載、風的作用、地震的作用、人為因素等幾個方面。橋梁處于自然環(huán)境之中，受自然環(huán)境溫度、水蒸氣、有害的化學物質等各種作用，橋梁結構會出現(xiàn)各種形式的損傷，如鋼結構腐蝕、加筋結構中力筋腐蝕、混凝土結構凍害等。這些損傷會大大影響橋梁結構的耐久性和承載力。橋梁建筑材料性能退化也會降低橋梁的力學性能，如混凝土的碳化、堿骨料反應、氧化、輻射等都會對橋梁造成損傷，并在循環(huán)荷載作用下，逐步形成宏觀裂紋，從而引起橋梁結構的脆性斷裂。這種疲勞損傷引起橋梁垮塌的后果可能是災難性的。車輛荷載和超載也都是橋梁損傷的重要原因，橋梁承受的交通荷載作為一種動荷載，會使橋梁結構內形成循環(huán)變化的應力，行駛車輛還會引起的結構振動沖擊作用會減弱構件連接，降低橋梁結構剛度，引起結構的疲勞損傷。尤其在超載情況下，更是加劇了橋梁結構損傷破壞。此外，風、地震、洪水、滑坡、不均勻沉降等外力作用也是造成橋梁損傷的因素。風引起的橋梁損傷主要來自其動力作用，強風作用時，橋梁會發(fā)生抖振，從而導致橋梁自身結構的疲勞損傷。地震對橋梁結構的損傷是一種高應力、大應變的損傷，火災、爆炸、交通事故、維修養(yǎng)護不當?shù)热藶橐蛩匾捕紩饦蛄旱膿p傷。

2 橋梁損傷形式及診斷技術

橋梁損傷的主要形式包括裂縫、混凝土碳化及鋼筋銹蝕、剝蝕、結構局部構造的破壞及人為破壞等多個方面。對橋梁損傷進行診斷主要有以下幾種診斷方法：一是現(xiàn)場觀測法，這種方法主要依賴于技術人員或專家目測，通過查看橋梁的損傷部位和狀況來綜合評定橋梁損傷程度，這種方法只適用于簡單的損傷評定，是一種具有極強的主觀性且評估結果粗糙的診斷技術。二是承載能力試驗法。這種荷載試驗是一種評定舊橋承載安全的方法，但卻難以全面反映橋梁的損傷累積狀況，對橋梁的損傷狀態(tài)也難以做出細致、系統(tǒng)的評估。三是參數(shù)識別法。它是一種通過采用靜力法或動力法進行結構參數(shù)識別來診斷橋梁損傷的方法，具有較高的識別精度和穩(wěn)定性。靜力法是基于橋梁的靜態(tài)應變、位移測量來進行參數(shù)識別的方法，而動力法是一種通過結構的振動來進行參數(shù)識別與損傷檢測的方法， 兩種方法各具特色，將兩種方法有機結合可以大大提高橋梁的損傷識別效率。四是健康監(jiān)測法。橋梁的健康監(jiān)測技術是用于橋梁損傷診斷的重要技術，它主要是指在橋梁上建立不同規(guī)模的結構監(jiān)測系統(tǒng)，并通過現(xiàn)代傳感和通信、網絡技術來時時監(jiān)測橋梁，及時發(fā)現(xiàn)橋梁的損傷與質量退化的高科技橋梁損傷診斷技術。

3 橋梁結構狀態(tài)及損傷評定方法

橋梁結構狀態(tài)評估的方法主要有以下幾種：一是常規(guī)綜合評估法。它是一種概念清晰、計算簡單的評估法，通過加權算術平均、加權幾何平均以及綜合算術與幾何平均等計算方法進行綜合評估。二是模糊綜合評估法。通過模糊數(shù)學、隸屬函數(shù)等建立多層次模糊綜合評估模型，對橋梁結構狀態(tài)進行綜合評估。三是灰色關聯(lián)度評估法。通過灰色系統(tǒng)的相關理論，引用灰色關聯(lián)度和變權綜合的概念，對橋梁結構狀態(tài)進行綜合評估。四是模糊神經網絡法。它是通過將神經網絡和模糊系統(tǒng)有機地結合對橋梁混凝土面板性能進行評估的一種方法。五是層次分析法。它是將半定量或半定性問題轉化為定量計算的一種橋梁安全性評價模型。這種方法有效應用于鋼構橋梁損傷的測定中，使橋梁安全性評估更為簡潔、實用。六是承載能力評定法。它包括竣工試驗評定和荷載試驗評定兩種，這種方法雖然可以檢測出橋梁損傷情況，但對橋梁損傷積累情況卻不能全面反映。七是疲勞斷裂評定法。它主要用于檢測鋼橋等復合材料建造的橋梁損傷，不適用于混凝土橋梁的失效性檢驗。

4 損傷橋梁的加固與維護管理策略

4.1 橋梁加固、改造措施

橋梁加固改造形式很多，通常采用改變結構體系加固法、橋面補強層加固法、預應力加固法、梁板下緣增設鋼筋法、鋼板粘貼法、更換部分主梁法、增設縱梁法以及各種裂縫修補技術等對橋梁上部構造進行加固，采用加樁法、旋噴法、鋼筋鹼套箍法、托換法、擴大基礎法來對橋梁的下部結構進行加固。對于不同材質結構的橋梁，也可以采用不同的方法進行加固處理。如對于鋼結構橋梁加固措施主要通過加貼鋼板來提高強度，根據(jù)桿件實際損傷情況，通過焊接或栓接來提高結構剛度，還可以通過增設體外預應力束進行改造。對于無法進行加固的構件則需要進行相應的更換。鋼結構橋梁的加固還要通過采用防腐涂抹措施進行處理。混凝土結構橋梁的加固則要以預應力加固、粘貼鋼板、碳纖維加固等方法來進行?；炷翗蛄涸诩庸毯筮€要采取對混凝土表面進行涂裝的防腐措施來保護橋梁。對于拱橋和橋梁墩、臺、基礎的圬工結構加固上述方法以及裂縫封閉等方法也同樣適用。

4.2 橋梁安全維護管理對策

在對橋梁進行養(yǎng)護管理的過程中，要通過合理利用養(yǎng)護費用、妥善安排養(yǎng)護時間來確保橋梁安全、提高橋梁的持久性和耐用性。一是要以橋梁損傷原理為依據(jù)，定期檢測和評定受損橋梁的安全性，通過多種橋梁損傷識別技術的綜合運用，來對橋梁結構的健康狀況進行檢驗和評價，提高橋梁養(yǎng)護效率。二是要以橋梁損傷的具體情況為依據(jù)采用相應的方法，對橋梁結構破損進行及時修補，同時采取清理泄水管、支座、伸縮縫以及限制車輛等多項措施，來對受損的橋梁結構進行定期維護和加固。三是采取相應技術手段定期對橋梁拉索等固件進行腐蝕檢測，并在檢測出問題后及時對受損橋梁進行防腐處理。

5 結語

總而言之，要通過綜合運用多種檢測手段對橋梁損傷進行精確評估，并根據(jù)實時安全評定結果提出相應的橋梁維護管理對策，采取有效的維護措施，及時對存在安全隱患的橋梁進行修復以確保橋梁能夠安全使用。

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