公路桥梁养护新技术ppt课件.ppt

公路桥梁养护新技术 公路桥梁养护面临的严重形势公路桥梁的结构类型及受力特点公路桥梁的主要病害特征及成因公路桥梁主要检测手段及加固方法未来的发展方向 预防性养护 近年来我国发生桥梁坍塌事件 一 宜宾小南门桥二 辽宁盘锦田庄台大桥垮塌 养护不当 三 贵州贵阳小尖山大桥垮塌四 贵州遵义珍珠大桥垮塌五 京深高速公路桥坍塌事故六 岷县洮河大桥坍塌事故七 辽宁202国道熊岳大桥八 杭州运河艮山桥九 北京顺义桥梁测重时突然坍塌十 江苏常州公路大桥突然倒塌十一 山西运煤超载 60米桥梁坍塌十二 山西临汾80吨超载货车压断桥十三 湖南省湘西凤凰县堤溪沱江大桥 施工不当 十四 208国道太原市小店区段东柳林桥 管理不当 十五 丹拉高速包头入口引桥倾覆 设计不当 十六 九江大桥垮塌事件十七 黑龙江省铁力市西大桥十八 津晋高速公路匝道桥坍塌事件 管理及设计不当 辽宁盘锦田庄台大桥 田庄台辽河大桥是1972年经国务院总理周恩来亲自批准兴建 由辽宁省交通勘测设计院测量设计的 是国家公路建设重点工程之一 是辽宁省内第一座深水公路桥 专家组认定 该桥在超限车辆长期作用 内部预应力严重受损的情况下 根据对收费口录像等资料调查表明 事故发生前 大连某运输公司一辆自重30吨的大货挂车 载着80吨的水泥 在严重超载情况下通过该桥 该桥在2000年7月被确定通行车辆限重15吨 限速20公里 小时 重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂 致使桥板坍塌 直接原因 更深层次的思考 各级桥梁的养护部门在10年间未对桥梁进行过一次的全面检测 所有的工作仅仅是目测病害 与其说是车辆超载引起的桥梁坍塌 不如说是养护工作不到位导致的悲剧 湖南省湘西凤凰县堤溪沱江大桥 该桥是采用传统工艺修建的大型4跨石拱桥 每跨65米 高42米 横跨沱江 是凤大公路跨度最大的一座桥梁 上部构造主拱圈为等截面悬链空腹式无铰拱 腹拱采用等截面圆弧拱 基础则奠基在弱风化泥灰或白云岩上 混凝土 石块构筑成基础 全桥未设制动墩 直接原因桥主拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求 拱桥上部构造施工工序不合理 主拱圈砌筑质量差 降低了拱圈砌体的整体性和强度 随着拱上荷载的不断增加 造成1号孔主拱圈靠近0号桥台一侧约3至4m宽范围内 即2号腹拱下的拱脚区段砌体强度达到破坏极限而坍塌 受连拱效应影响 整个大桥迅速坍塌 主要原因一是施工单位路擅自变更原主拱圈施工方案 现场管理混乱二政府质量监管不力 太原东柳林桥 一辆总重达183 2吨的货车经过208国道太原市小店区段东柳林桥 重压之下 东柳林桥西半幅桥面整体垮塌 这辆压塌208国道公路桥的六轴货车 车货总重高达183 2吨 超限运输比率为233 1 实际载货量接近三个火车皮 据悉该货车在到达东柳林桥之前已经行驶了200多公里 这是一起典型的超载案件 因此为了保证桥梁的安全 公路管理部门公安部门必须严格执行交通部有关超载的规定 严禁55吨以上货车上路通行 丹拉高速包头入口引桥倾覆 箱梁为大悬臂梁 该联处于弯道与直道交接处 汽车荷载过大 速度又快 因此在汽车自重和箱梁自重 加上离心力及冲击系数的影响下 引起极大的横向扭矩 此时如果盖梁不能提供的足够的抗扭能力 则可能横向倾覆 桥梁缺陷和损坏的原因总结 桥梁结构在施工和使用过程中 常会形成各种各样的缺陷和损伤 产生缺陷和损伤的原因是多方面的 一般而言 有三个大方面的原因 桥梁坍塌的原因 认识不够 由于技术水平的限制 对有些桥梁结构的认识不到位导致的 比如美国的华盛顿州的Tokoma索桥 在风脉动作用下共振坍塌 日本明石大桥在拉索上增加了紊流线 管理不善 当桥梁出现病害时未提供及时的养护 加之外围因素的综合作用导致桥梁坍塌 比如辽宁的田台庄大桥坍塌施工不当 项目层层分包 管理混乱 政府质量监管部门缺位 容易导致施工难度较大的桥梁出现坍塌事故 比如湖南凤凰堤溪大桥的垮塌 桥梁养护的目的 桥梁的日常养护就是通过检查掌握桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质 部位 严重程度及发展趋势 弄清出现缺陷和损伤的主要原因 以便能分析和评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响 并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据 对可能发生的事故采取预防性的措施 从上可以看出公路桥梁安全面临着巨大的挑战 如何保证桥梁在运营过程中的安全是目前公路桥梁养护部门的首要任务 因此必须从根本出发 消除桥梁养护工作的惰性 提高养护人员的忧患意识和专业素质 及时的发现事故隐患 防止桥塌人伤的恶性事件发生 小结 公路桥梁的分类及受力特点 按结构形式 1 梁式桥混凝土简支梁桥 T梁和空心板 混凝土连续梁 T梁和箱梁 混凝土连续刚构桥混凝土T型刚构桥悬臂梁桥 1 简支梁桥 主梁以跨为单元 两端设有支座 是静定结构 一般适用于中 小跨度 结构简单 制造 运输和架设均甚方便 多做成标准设计 以便于构件生产工艺工业化 施工机械化 提高质量 降低造价 目前的主要形式为简支T梁桥 一种简支空心板桥 在高速公路中大量的应用 当跨径在20m以下时以空心板为主 30 50m时以T梁为主 这种桥型受力比较明确 在汽车竖向荷载作用下顺桥向主要是弯曲变形和支座处的剪切变形 横桥向板与板之间 梁与梁之间认为是铰接 利用荷载横向分布系数来分配汽车荷载 2 连续梁桥 主梁若干孔为一联 连续支承在几个支座上 是超静定结构 当跨度较大时 采用连续梁较省材料 更适合用悬臂拼装或悬臂灌筑 纵向拖拉或顶推法施工 如京石高速永定河桥 京张高速官厅特大桥均为为预应力混凝土箱形连续梁 这种桥型由于支座处连续 大大减小了跨中正弯矩 同时也使支座处出现负弯矩 在腹板处出现较大的拉应力 必须有合适配束方案 以保证桥梁受力合理 另外由于混凝土收缩 温度变化支座沉降等可引起较大温度次内力 连续梁桥在我省高速公路桥梁中的基本情况 连续梁桥在我省高速公路中大量的应用 基本上所有的大桥特大桥均采用这些桥型 是养护工作重点关注的桥型 主要的结构形式为连续T梁 先简支后连续施工方法 和连续箱梁 多为现浇施工 但由于连续梁增大需要大吨位巨型支座 因此限制了它的进一步发展 右图为京张高速的官厅特大桥 3 连续刚构桥 连续刚构的特点是梁体连续 墩梁固结和柔性桥墩 其梁体连续 墩梁固结的结构形式既保持了连续梁无伸缩缝 行车平顺的优点 又保持了T型刚构不设支座 方便施工的优点 墩身将较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度结为一体 利用柔性高墩大的抗弯刚度保持桥面的平整 利用其小的的抗推刚度来适应桥梁的水平变位 并且由于双墩的 消峰 作用可以减少墩顶负弯矩峰值 从而有效地改善了结构的受力状况 更适合建造大跨度的桥梁 在混凝土的收缩徐变的作用下 T构悬臂端会发生持续的下挠 造成桥梁行车不平顺 带挂梁的T型刚构在上世纪70 80年代修建较多 目前已经很少使用 我省高速公路中连续刚构桥的基本情况 由于连续刚构桥具有大量的优点尤其是无支座 行车平顺跨度较大等特点使得在高速公路桥梁中大量使用 我省高速中目前也有大量的连续刚构桥正在使用或者正在施工 比如宣大高速的党家沟大桥 在建的大广高速滹沱河大桥 2拱桥 指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁 所有桥面系的竖向荷载均通过桁架或者吊杆传递给主拱圈 再由主拱圈传递给地基 由于水平推力的存在几乎所有的拱桥都需要较大的桥台 由于拱桥跨度较大 因此被大量应用在山区 丘陵地区或者跨度较大河流高速公路桥梁中 定义 目前我省高速公路建成的拱桥主要分布在山区高速公路或者要求跨度较大的河段可以分成三种 混凝土拱桥 比如宣大高速的海尔洼大桥系杆拱桥 比如青兰高速的南水北调大桥钢管混凝土拱桥 比如京张高速周家沟大桥 拱桥在我省高速公路桥梁基本情况 3斜拉桥 又称斜张桥 是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁 是由承压的塔 受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系 其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁 其可使梁体内弯矩显著减小 降低建筑高度 减轻了结构重量 节省了材料 同时也可以实现较大的跨度 斜拉桥由索塔 主梁 斜拉索组成 国内比较有代表性是苏通大桥 杭州湾特大桥等 定义 4悬索桥 又名吊桥 suspensionbridge 指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸 或桥两端 的缆索 或钢链 作为上部结构主要承重构件的桥梁 其缆索几何形状由力的平衡条件决定 一般接近抛物线 从缆索垂下许多吊杆 把桥面吊住 在桥面和吊杆之间常设置加劲梁 同缆索形成组合体系 以减小活载所引起的挠度变形 右图所示为江阴大桥和润扬长江公路大桥 公路桥梁的病害及成因 1 上部构造的缺陷和病害主梁或主拱圈受拉 压 剪部位开裂 破损 承载力下降 桥面铺装有裂缝 沉陷 龟裂 桥头跳车 防水层排水功能不完善 水渗漏 沿海风浪侵蚀病害引起钢筋 预应力筋锈蚀 混凝土剥离 支座位置不正确或损坏引起倾斜 错台及位移 混凝土老化引起的系列病害等 公路桥梁的通病 公路桥梁的病害及成因 2 下部墩台及基础的病害基础的缺陷和病害主要表现为 承载力不足而使基础不均匀沉陷 基础的滑移和倾斜 以及基底局部冲空 基础结构物的异常应力和开裂 桥墩 桥台缺陷和病害主要表现为 水平 竖向和网状裂缝 混凝土脱落 空洞 材料老化 受外力冲击产生破坏 钢筋外漏和锈蚀 结构变形 位移等 公路桥梁的通病 简支空心板桥 简支空心板桥由于设计及施工均比较简单方便 因此是高速公路跨越较窄的河流 沟壑以及其他线路的主要桥型之一 而且数量巨大 在大量重载交通情况下病害比较严重 是目前我省高速公路养护中的一个重点 他的主要病害表现为 1 碱集料反应2 单板受力3 某个梁的破坏严重 碱集料反应 英文名称 alkali aggregatereaction说明 碱集料反应 简称AAR 是指混凝土原材料中的碱性物质与活性成分发生化学反应 生成膨胀物质 或吸水膨胀物质 而引起混凝十产生内部自膨胀应力而开裂的现象 导致混凝土的崩裂 进而造成钢筋的锈蚀 如果崩裂发生在腹板崩裂和顶板崩裂 其破坏的危害性更大 由于空心板梁顶部处于受压区 如受压区碎裂到一定程度 则易导致空心板梁突然断裂 为此必须予以重视 由于碱集料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生 其结果造成混凝土耐久性下降 严重时还会使混凝土丧失使用价值 且由于反应是发生在整个混凝土中 因此 这种反应造成的破坏既难以预防 又难于阻止 更不易修补和挽救 产生碱集料反应的原因及危害 1 混凝土骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅 例白云石 蛋白石 玻璃质二氧化硅 结晶不完整的二氧化硅矿物等 当含量大于5 时 对混凝土构件可能会产生损害2 混凝土中碱含量超过一定量 一般控制在3kg m3之内 3 水 原因 骨料膨胀裂缝后使截面削弱 裂缝处易渗水 锈蚀钢筋受压区因骨料膨胀而损坏 达到一定程度后 可能会出现突然破坏 梁端因骨料膨胀而损坏 有可能产生斜压破坏形态 危害 单板受力 单板受力 是一种综合性病害 其特征为 铰缝混凝土被剪坏 并逐步破碎而脱落 在桥面铺装层上沿铰缝方向产生不规则的纵向裂缝 严重时形成一条破碎带 雨雪水常通过破碎后的铰缝渗入板底 留下明显的渗水痕迹 当重型车辆通过 单板受力 的空心板时产生明显弹性下挠 使其与两侧的空心板上下错位 形成台阶 待重车过后 这种错位消除 又恢复原状 如果长期经受超过设计标准的重型车辆作用 使 单板受力 现象逐渐加重 进入这种病害 后期 阶段 则弹性下挠逐渐变成塑性变形 单板受力 的空心板与两侧的空心板之间形成永久性台阶 影响形成及结构安全 单板受力的成因 除了结构自身的原因以外单板受力与下面几个因素息息相关 超载车辆的原因施工方面的原因桥面防水性能不好 雨雪等渗入铰缝砼支座脱空行车轨迹太规则 空心板梁底纵缝 其产生原因可能是施工质量问题 也可能是由于空心板一般不设通风孔 排水孔 空心内部积水和内外温差造成空心板梁底纵缝 T梁的病害 腹板径向开裂 多见于早期建造的T桥 支座处剪切破坏横隔板混凝土脱落桥面纵向裂缝 T梁病害的原因 1 T梁高度偏低 导致其整体刚度不足 挠度过大 2 车辆超载严重 老的设计荷载标准偏低不能满足新的增长需要 3 施工质量不佳 造成收缩裂缝 4 桥面排水不佳 造成边梁混凝土渗水 钢筋锈蚀严重 5 桥面不平整导致桥梁振动增大 加剧破坏程度 T梁桥面纵向裂缝 拼装式T梁 由于横隔板拼缝处下缘焊接钢板脱焊 导致横向整体性差而使桥面产生错动裂缝 连续刚构桥 箱梁 的病害及成因 一是主梁的跨中下挠问题 主跨270的虎门大桥辅航道桥 建成5年后 在2004年已下挠19cm 远超过原设计预留10cm的徐变预拱度 而且下挠还在持续 二是箱梁的裂缝问题 包括主梁箱腹板边孔靠近现浇段及中孔1 4L一3 4L段出现的斜裂缝 主梁箱底板跨中部分张拉锚固后出现的纵向开裂裂缝及墩顶横隔板的竖向和横向裂缝等 目前一些大跨径预应力砼连续刚构桥出现的病害主要集中在两个方面 主梁下挠的原因 对混凝土徐变的影响程度及长期性估计不足 大流量的交通荷载持续作用使得只考虑恒载的桥梁徐变计算方法有待改进预应力损失 大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁若预应力度较小则徐变变形可能增大 导致主梁下挠变形加大 另外从己加固的一些连续刚构桥中发现 孔道的压浆有时不饱满 存在着一些孔隙 有的则浆体分离 孔道一经戳破即有水流出 处于这样孔道中的预应力束肯定会发生锈蚀 导致有效预应力的降低 不但会引起梁体下挠 而且有可能出现受弯竖向裂缝 也降低了抗主拉应力的能力 荷载的长期效应的影响 荷载长期作用下 混凝土的弹模降低 与钢筋的粘结力变小钢筋应变增大 导致箱梁的持续下挠 箱梁开裂原因分析 对于大跨径桥梁 在主拉应力较大的梁段 往往设置了竖向预应力筋 能大大抵消荷载作用引起的主拉应力 因而曾经一段时间 上部主梁纵向预应力钢束布置采用了新型配索方式 提出了只采用顶板索 底板索 仅在边跨的端部由于受力的特殊要求设置了部分弯起索的配索方案 由于在实际中取消了下弯束 竖向预应力钢束又起不到预期的效果 因此无法达到计算值 从而导致腹板主拉应力过大 引起腹板开裂 腹板斜裂缝 昼夜温差大 箱梁内外温差可以导致箱梁产生纵向裂缝 低温浇筑混凝土保温养护提出更高要求 养护不当可能造成裂缝 施工过程中 在混凝土强度没有达到张拉条件的情况下进行了构件张拉时 易造成横向拉应变超过混凝土的实际极限抗拉应变而产生纵向裂缝 由于合拢段最后浇筑新旧混凝土的收缩量不一致导致纵向裂缝可能由于灌浆时压力太大超过计算值造成纵向裂缝可能箱梁横向刚度不足 过大的横向挠度 在箱梁底板易产生纵向裂缝 跨中底板较薄 当施工等原因削弱较大时底板无法承受压应力而开裂此外 在施工过程中 波纹管的位置的偏差 顶板保护层厚度不够等也是造成纵向裂缝产生的重要原因 箱梁顶板和底板纵向裂缝 拱桥的病害及成因分析 石拱桥 多产生由于基础沉陷而引起的拱圈横向开裂 而位于半填半挖路段的石拱桥则易产生顺桥向裂缝 侧向外倾等 桁架拱桥 一般主拱圈矢跨比 断面尺寸均过小 由于荷载的增加 易产生变形 使得拱圈拱腹部位钢筋保护层开裂 脱落 钢筋锈蚀 双曲拱桥 除主拱圈易产生类似桁架拱桥的病害外 其拱波一般由于未配置钢筋加上拱肋间的横向联系较弱 而在波顶产生裂缝 此外 拱上填料填筑不当或因桥面漏水使其产生膨胀 则容易造成拱上建筑中侧墙的外倾 严重威胁桥梁的稳定 钢管混凝土拱桥 实践表明对于该种结构计算方法并不成熟 管节点焊缝疲劳问题没能很好的解决 吊杆寿命也难以估计 同时由于钢管和混凝土膨胀系数不一致导致拱脚开裂系杆拱桥 所有的吊杆均存在不同程度的腐蚀现象 除了从设计上加以改进以外 施工时必须注意保护 防止破坏防水层 养护中要注意防止吊杆进水 桥梁各种病害加固方法 目前随着公路桥梁通车里程的不断增加 运营时间的增长 加之环境恶化 汽车超载等客观原因的存在 导致了大量的公路桥梁是带病运行 因此大量的公路桥梁需要进行加固 以保证桥梁的安全运行 目前 公路桥梁加固设计规范 JTGTJ22 2008 给出的加固方法主要有 增大截面法粘贴钢板法粘贴纤维复合材料法体外预应力法改变结构体系法 增大截面法 该方法适用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土 钢筋混凝土受压构件 以提高受弯构件的抗弯承载力 抗剪承载力和刚度 提高受压构件的正截面承载力和刚度 比如 钢筋混凝土简支梁桥当竖向刚度不足 导致的跨中挠度较大时 可以采用增加梁截面高度的方法进行加固 当桥梁的荷载变化桥墩的竖向承载力不足时 可以考虑增大桥墩的截面进行加固 分竖向加固和横向加固 改变结构体系的方法 常用的方法包括 多孔简支梁改为连续梁 单孔简支梁改为支撑梁 中 下乘式拱桥改为拱 斜拉组合体系 连续刚构桥改变为矮塔斜拉桥 带挂梁的T形刚构改变为连续刚构 增加其他结构而使的原结构受力发生改变的方法 粘钢板和粘贴纤维复合材料加固法 这两种方法适用于钢筋混凝土的受弯 受拉和受压构件的加固 是被动加固的代表方法 目的是通过补强截面将构件进行加固 进而对整个结构进行加固 体外预应力加固法 主动加固 体外预应力 也称体外索 加固是通过增设体外预应力索对既有的混凝土梁体主动的施加外力 以改善原结构的受力状况的加固方法 这种方法具有很好的通用性 基本上所有的梁桥均可以采用这种方法加固 由于桥梁结构的自重较大 一般为带载加固 所以后加的补强材料 比如钢板 纤维布等等均只承担活载的作用 存在严重的应力滞后现象 属于被动加固的策略 而体外预应力加固属于主动加固的思想 最主要的是从根本上解决了后加补强材料应力滞后的缺点 最近提出的横向张拉预应力加固的方法 利用横向很小的拉力实现了钢绞线的张拉 将预应力的加固又向前推进了一步 体外索加固的优点 通过设置体外束可以弥补原来桥梁钢绞线的锈蚀 确保桥梁的承载力增大主梁的正应力储备 经过增加体外索可以有效的减小跨中的正应力可以有效的改变腹板的主拉应力的状况 因此可以抑制或者减缓裂缝的开裂速度对于连续梁桥和连续刚构桥主梁下挠有一定的弥补作用 体外索加固需要注意的事项 体外索的锚固体外索的转向体外索的防腐 几种常用的体外索布置形式 1 简支梁桥抗弯能力不足或主梁挠度过大时 宜优先采用施加体外预应力 增大截面 简支变连续等加固法 2 个别主梁 板 出现严重病害 而其他主梁良好 可采用更换主梁加固 3 提高承载能力幅度不大时 可采用粘贴钢板或纤维复合材料加固 4 梁 板 横向联系不足时 可采用增强横梁 增设横向预应力或加强桥面横向联系等方法加固 5 主梁斜截面抗剪能力不足时 可采用粘贴钢板或纤维复合材料加固 6 预制预应力混凝土箱梁 板 底面沿纵向预应力钢束位置开裂时应先将裂缝进行封闭处理 1简支梁桥 1 箱梁的刚度不足且产生严重下挠时 应采用施加体外预应力进行加固 也可以采用改变体系法进行加固 2 箱梁的抗剪承载能力不足时 可采用增大截面 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料或增设竖向预应力等方法进行加固 3 箱梁的抗弯承载能力不足时 可采用体外预应力 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料或增大截面等方法进行加固 4 箱梁顶 底面因承载力不足纵向开裂时 可采用粘贴钢板 粘贴纤维复合材料或新增肋等方法进行加固 5 箱粱齿板局部承压不足引起的齿板破坏或锚固区箱梁局部开裂时 可采用增大截面或粘贴钢板等方法进行加固 6 悬臂端牛腿开裂时 宜采用粘贴钢板 粘贴纤维复合材料或施加体外预应力等方法加固 2 连续梁 刚构 桥 悬臂梁桥 由于拱桥的类型繁多 对于拱桥的加固 必须具体问题具体分析 拿出合理的加固方案 才能保证加固的效果 现简要叙述如下 拱桥的加固 1 圬工拱桥可采用增大主拱截面 调整拱上建筑恒载以及增强横向整体性等方法加固 2 双曲拱桥可采用增大截面或改变截面形式 粘贴钢板和纤维复合材料 以及增强横向整体性等方法加固 3 桁架 刚架 拱桥可采用增强横向整体性 粘贴钢板和 纤维复合材料 施加体外预应力 以及增大构件截面等方法加固 4 钢筋混凝土箱板 肋 拱桥可采用增大截面 调整拱上建筑恒载 增加拱肋 增强横行整体性 以及粘贴纤维复合材料等方法加固 5 钢管混凝土拱桥可采用外套钢管混凝土增大截面 粘贴纤维复合材料 更换吊杆或系杆 改善桥面系结构 以及增强横向整体性等方法加固 钢桥及钢 混组合桥梁的加固 未来桥梁养护的发展方向 随着经济和社会的发展 公路交通量越来越大 重型交通越来越多 远远超出了某些桥梁设计时的预期 导致了桥梁使用年限降低 病害加重 因此必须在养护工作中做到预防性养护 看到养护工作的存在的不足 积极利用新的技术手段 避免桥梁出现病害 或者当桥梁刚刚发生病害时可以得到及时的养护维修 防止有小病转成大病 保证桥梁的安全运营 目前桥梁养护管理中普遍存在的问题 日常养护技术进步 1 日常检查手段2 无损检测技术的进步3 桥梁管理系统的研究4 桥梁健康监测系统的研究5 养护新规范 日常检查内容 日常检查也叫例行检查或叫经常检查 一般一月一次 由路段检查人员或桥工班或护桥人员进行扫视检查目的是 确保结构功能正常 使结构能得到及时的养护和小修保养或紧急处理 对需要检修和一些重大问题作出报告 新养护规范的实施进一步规范了日常的养护行为 为日常养护提供了新的技术支持 桥梁无损检测技术 采用声波CT法 超声回弹综合法 声波反射法 声波散射法 预埋法 反张法以及地质雷达检测等各种技术的综合应用 对桥梁的混凝土构件强度 裂缝 有效预应力 波纹管注浆质量等进行质量无损检测 为桥梁工程提供图视化 可靠性好的检测结果 通过检测对预应力桥梁的混凝土质量和预应力体系的客观评价 为施工期桥梁质量过程控制及已投入运营的病害桥梁加固设计提供科学的依据 常规检测 表观检测 主要从总体上清楚 全面地了解桥梁目前的情况 裂缝深度 用超声单面平测法探测混凝土裂缝深度 表面强度 用超声回弹综合法检测混凝土强度 桥面砼密实度 用红外热像仪的热图像推断混凝土内部及表面情况钢筋的锈蚀及混凝土氯离子含量的检测 也是评价混凝土质量的重要手段通过上述几种手段的综合运用 对桥梁做出客观评价 混凝土整体浇筑质量检测 采用声波CT成像技术与地质雷达检测技术 检测桥梁混凝土的均匀性 密实性 强度以及内部欠实等问题 对混凝土的整体浇注质量进行综合评价 波纹管注浆质量检测 使用地质雷达和声波反射法对波纹管进行综合检测 可以准确检测波纹管通道位置以及波纹管注浆密实度 桥梁管理系统的研制 一 国内外对桥梁管理系统的研究过程桥梁管理系统 BridgeManageSystem 始于1968年美国国家桥梁档案数据库 NBI 综合性桥梁管理系统的出现则是在上个世纪80年代 到目前为止 大部分西方发达国家都拥有适合本国桥梁管理需要的桥梁管理系统 比较有代表性的有美国的POINTS系统和BRIDGIT系统 丹麦的DANBRIO系统 日本的J BMS和欧洲的Brime项目等 国内桥梁管理系统的开发始于80年代初期 国家和省公路研究院所 大学研究机构在吸收国外经验的基础上 根据我国的实际情况 开展了公路桥梁管理系统的研究工作 目前国内较为典型的桥梁管理系统主要有公路桥梁管理系统CBMS 现在交通部CBMS推广工作组提供的主要软件产品为 CBMS3000 中国公路桥梁管理系统 CEBMS2008 中国高速公路桥梁管理系统 CSBMS 斜拉特大桥综合管理系统 SBMS 悬索特大桥管理系统 桥梁管理系统组成 中国桥梁管理系统 数据资源管理 统计汇总 桥梁评价与决策 费用分析 维护方案优化 系统的功能 该系统可评价和管理高速公路的主线桥 跨线桥 通道桥和匝道桥 并根据高速公路桥梁的管理特性 提供沿线桥梁诊断 状况登记 评价决策 GIS查询 资金分配 养护检查计划等综合管理功能 桥梁管理系统在我省的应用 鉴于在建和已建的高速公路中 桥梁数量多 桥型复杂 养护任务日益繁重 为促进我省高速公路桥梁养护与管理的现代化 科学化 在省交通厅的领导下 省高速公路管理局于2009年开始部署建立我省高速公路桥梁管理系统 引进CBMS2008 中国公路桥梁管理系统 公路桥梁管理系统 实践证明 桥梁管理系统作为桥梁养护管理工作的重要组成部分 推广和应用这项工作 结合数据库建设进行建库 建立全省高速公路桥梁的初始 数据档案 通过实施定期检查 将全面动态地了解桥梁健康发展状态 对促进高速公路桥梁养护管理工作的规范有序 实现养护工作的计算机化 实施桥梁动态管理 提高高速公路桥梁养护管理水平和信息化水平 为领导决策服务具有重大意义 桥梁健康监测系统的研制 随着计算机技术 通讯技术及各类传感技术的发展而发展起来的大型桥梁健康监测系统 力求对桥梁结构进行整体行为的实时监控和结构状态的智能化评估 在结构经过长期使用或遭遇突发灾害之后 通过测定其关键性能指标 获取反映结构状况的信息 分析其是否受到伤 如果受到损伤 还要分析其可否继续使用以及剩余寿命等 这对确保桥梁的运营安全 及早发现桥梁病害 延长桥梁的使用寿命起着积极的作用 桥梁健康监测系统取得成果及发展方向 l 监测内容更加全面 不仅监测结构本身的状态和行为 应力 位移 倾角 加速度 动力特性等 以外 还强调对环境条件 风 地震 温度 车辆荷载等 的监测和记录分析 2 监测系统功能在不断完善 很多监测系统都具有快速大容量的信息采集与通讯能力 有的监测系统开始实现通过计算网络远程传输和控制 3 监测设备更加先进 很多监测系统都采用当时较先进的传感器 有的还采用了先进的光纤传感器和GPS定位系统等 传感器和工控机的稳定性大大提高 4 在传感器的优化布置方面研究取得了巨大的成果 5 为积累连续 完整的结构信息 有的新建桥梁从施工过程开始建立监测 监控系统 并且成为一种趋势 尤其对于结构复杂的大型桥梁 6 各种基于频响函数 频率 振型 曲率模态 应变能等的改变的损伤检测方法和定位技术各具特色 表现出了积极的效果 神经网络和遗传算法以及小波变换的应用也展示了良好的发展前景 桥梁健康监测在我省的应用情况 我省在2007年在宣大高速海尔洼大桥建立我省第一个桥梁健康监测系统 随后又陆续在官厅特大桥等大型桥梁进行应用 取得了不错的成果 为我省健康监测系统的研究应用积累了大量的经验 填补了我省在利用健康监测系统进行桥梁养护管理的空白 但由于桥梁监测系统本身的多学科性和复杂性 以及桥梁结构和运营环境的复杂不确定性 各种已建监测系统差别很大 由于我省高速公路桥型相对单一 所以目前正在积极开展研究一套适用于高速公路通用桥型的健康监测系统 力争实现全线桥梁的实时健康监测 海尔洼健康监测系统 海儿洼大桥主跨结构为预应力混凝土组合桁架拱桥 跨径138m 是河北省同类桥梁中跨径最大 海尔洼健康监测与安全评估系统是我省第一个桥梁健康监测系统 该系统硬件系统主要包括对大桥工作环境的监测 桥梁结构整体性能监测 大桥结构控制断面应力监测三部分 1 桥梁工作环境的监测主要包括 桥址处环境温度 湿度与桥梁结构温度监测 运行车辆荷载监测 2 桥梁结构整体性能的监测包括 桥梁结构位移线形的监测 挠度监测 桥梁动力特性及振动水平的监测 3 通过对结构动应变的监测 可以较好地掌握桥梁受动态荷载 车辆 地震 下结构的响应 可以通过动力放大系数 荷载统计得出结构安全状况 系统启动画面 监控中心 海儿洼大桥健康监控系统监控中心建设主要包括硬件设备建设和软件开发两部分 硬件主要包括软件系统所要求的服务器 工作站计算机及相关辅助设备等 软件系统是海儿洼大桥健康监控系统的核心 在海儿洼大桥健康监控系统软件设计中除了采用常用的C S 客户 服务器 结构之外又新增加B S 浏览器 服务器 结构 以方便远程授权用户通过INTERNET访问大桥健康状况 软件系统主要完成对大桥外站采集数据的接收 处理 统计分析和对大桥现状的评估 核心主要划分为两个子系统 子系统分析 项目子系统主要包括两部分为数据管理子系统和健康评估子系统 数据管理子系统控制数据采集系统行进数据采集 对采集的原始数据进行二次预处理 显示各种监测数据 图表和信息 管理一个用于存储原始数据及其预处理结果的动态数据库 DynamicDatabase 该动态数据库采取分布式存储 保存原始数据至少30天 保存预处理结果至少1年 定期存档 备份数据 作为数据服务器 为授权用户访问动态数据库提供服务 访问各数据采集外站 查询其运