橋梁損傷安全評定與維護策略

　　摘 要：橋梁的安全使用是保障交通線路暢通的關(guān)鍵因素，隨著交通荷載量的加大以及橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fù)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(jié)果提出了相應(yīng)的橋梁維護管理對策，以確保橋梁能夠安全使用。

　　關(guān)鍵詞：橋梁損傷 安全評定 維護 管理 策略

　　隨著地區(qū)間交通需求的增加，各類橋梁建設(shè)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(guān)鍵因素。隨著交通荷載量的加大以及橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)果提出相應(yīng)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(fù)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(zhì)等各種作用，橋梁結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)各種形式的損傷，如鋼結(jié)構(gòu)腐蝕、加筋結(jié)構(gòu)中力筋腐蝕、混凝土結(jié)構(gòu)凍害等。這些損傷會大大影響橋梁結(jié)構(gòu)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(yīng)、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(jié)構(gòu)的脆性斷裂。這種疲勞損傷引起橋梁垮塌的后果可能是災(zāi)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(jié)構(gòu)內(nèi)形成循環(huán)變化的應(yīng)力，行駛車輛還會引起的結(jié)構(gòu)振動沖擊作用會減弱構(gòu)件連接，降低橋梁結(jié)構(gòu)剛度，引起結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。尤其在超載情況下，更是加劇了橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的疲勞損傷。地震對橋梁結(jié)構(gòu)的損傷是一種高應(yīng)力、大應(yīng)變的損傷，火災(zāi)、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(shù)

　　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(jié)構(gòu)局部構(gòu)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(shù)人員或?qū)＜夷繙y，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(jié)果粗糙的診斷技術(shù)。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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)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(shù)是用于橋梁損傷診斷的重要技術(shù)，它主要是指在橋梁上建立不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)，并通過現(xiàn)代傳感和通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來時時監(jiān)測橋梁，及時發(fā)現(xiàn)橋梁的損傷與質(zhì)量退化的高科技橋梁損傷診斷技術(shù)。

　　3 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)及損傷評定方法

　　橋梁結(jié)構(gòu)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(quán)算術(shù)平均、加權(quán)幾何平均以及綜合算術(shù)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(jié)構(gòu)狀態(tài)進行綜合評估。三是灰色關(guān)聯(lián)度評估法。通過灰色系統(tǒng)的相關(guān)理論，引用灰色關(guān)聯(lián)度和變權(quán)綜合的概念，對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行綜合評估。四是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。它是通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊系統(tǒng)有機地結(jié)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(zhuǎn)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(yīng)用于鋼構(gòu)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(fù)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(jié)構(gòu)體系加固法、橋面補強層加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、梁板下緣增設(shè)鋼筋法、鋼板粘貼法、更換部分主梁法、增設(shè)縱梁法以及各種裂縫修補技術(shù)等對橋梁上部構(gòu)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(chǔ)法來對橋梁的下部結(jié)構(gòu)進行加固。對于不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)的橋梁，也可以采用不同的方法進行加固處理。如對于鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)剛度，還可以通過增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力束進行改造。對于無法進行加固的構(gòu)件則需要進行相應(yīng)的更換。鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固還要通過采用防腐涂抹措施進行處理?；炷两Y(jié)構(gòu)橋梁的加固則要以預(yù)應(yīng)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(chǔ)的圬工結(jié)構(gòu)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(shù)的綜合運用，來對橋梁結(jié)構(gòu)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(yīng)的方法，對橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進行定期維護和加固。三是采取相應(yīng)技術(shù)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。

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　　5 結(jié)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(jié)果提出相應(yīng)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(fù)以確保橋梁能夠安全使用。

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