国外大跨度桥梁养护管理实践与动态

国外大跨度桥梁养护管理实践与研究动态同济大学桥梁工程系孙利民2同济大学桥梁工程系孙利民内容提要桥梁养护管理的迫切性桥梁管理系统及相关规范指南桥梁检测与健康监测技术小结3青岛海湾大桥国际桥梁论坛同济大学桥梁工程系孙利民桥梁养护管理的迫切性4同济大学桥梁工程系孙利民美国及日本桥梁龄构成已建桥梁数分布（%）USA,70%,30yrsJapan,70%,20yrs5同济大学桥梁工程系孙利民在过去的15年中，中国开展了世界上最大规模的的公路工程基础设施建设，桥梁建设技术得到了快速发展。期间，修建公路91万公里（含高速公路4.1万公里），占2005年底全国总公路里程的44％，修建的桥梁数及桥梁合计总里程分别占相应总量的47％，66％。建设数量之多，类型之广，跨径之大，发展速度之快举世瞩目。我国的公路桥梁建设情况6同济大学桥梁工程系孙利民经济高速发展期建成的基础设施具有以下特点：量大、集中、质量低。重大基础设施的服役期长，甚至超过经济高速发展持续期。高效合理地规划利用有限的资源，对基础设施进行养护管理是社会基础设施管理工程的主要目的。尤其是在进入经济发展进入平稳期、社会人口老龄化等问题日益突出的后工业社会后，诸多课题需要研究和应对。经济高速成长期建成的基础设施特点7同济大学桥梁工程系孙利民经济发展带来社会财富和资产的急剧膨胀。包括桥梁在内的社会基础设施是社会资产的重要构成。随着基础设施“年龄”的增加，对社会资产的维护管理、有效利用成为社会经济活动的重要内容之一。国外甚至提出，这一变化对工程技术的需求促成了“社会基础设施管理工程”的诞生。“社会基础设施管理工程学”8同济大学桥梁工程系孙利民桥梁管理系统、数据库（档案）桥梁检测、监测技术桥梁技术状态评估理论与方法维修加固技术资产评估（AssetManagement）全寿命设计技术相关规范指南“社会基础设施管理工程学”—技术要求—9同济大学桥梁工程系孙利民养护管理是一门综合性较强的工程学，不仅需要养护管理技术本身，对设计和施工技术也要相当熟知。不仅要有理论知识，实践经验也非常重要。每个结果所处的环境不同，所遇问题典型性不强，需要具备灵活运用理论和经验进行综合判断的能力。要掌握工程经济学的知识，对政策的了解，以及决策能力。对维修加固技术的了解。社会责任感。“社会基础设施管理工程学”—人才要求—10同济大学桥梁工程系孙利民桥梁的养护维修费用不单单是直接的材料和工程费用，与相关的财务、税收政策均有关系。养护费用预算的区域性、均衡性原则。维修养护与经费预算“社会基础设施管理工程学”—制度要求—11同济大学桥梁工程系孙利民现状：单一项目、短期预算（年度）、经验性决策。问题：资源预算利用不合理、需维修对象的优先顺序不合理（甚至导致恶性安全事故的发生）。发展趋势：综合性、中长期计划、科学决策综合、系统的养护管理投资计划12同济大学桥梁工程系孙利民桥梁多为公共投资建设项目，需要接受严格的财务审计。但目前财务审计制度多追求初期建设投资的有效合理利用而忽略（或误解）与结构耐久性和养护管理有关的费用。全寿命费用（LCC＝LifeCycleCost）是近年提出的理念，并逐渐得到认可和在实际工程实施中应用。参与社会基础设施建设管理的技术人员和管理人员有责任向政府有关部门和公众解释说明和宣传这些新的理念并推动其在实际工程中的应用。财务审计及对公众的说明解释责任13同济大学桥梁工程系孙利民桥梁管理系统及相关规范指南14同济大学桥梁工程系孙利民结构初期功能设定。结构服役期性能退化预测，对策预案。结构可能遭遇的灾害及对策预案。分析结构使用时其功能带来的优缺点，并反馈给其他环节。养护管理的基本周期与内容15同济大学桥梁工程系孙利民数据库养护管理工作的构成16同济大学桥梁工程系孙利民狭义目标：以最小的费用维持某结构在使用期内的性能达到设计要求。广义目标：将对象基础设施（群）使用期的性能维持在需求水准以上，同时使总体维护费用和对环境的影响控制在最小程度。（德国：路网层次的养护管理）养护管理的目标17同济大学桥梁工程系孙利民养护管理中的结构寿命与维护费用18同济大毛学桥梁猴工程系矿孙仿利民LCC＝I（初期允造价）时＋M（维浴修管嗽养费坐用）＋R（拆鞭除费办用）19同济大面学桥梁从工程系洒孙杰利民正确的孩理论模遣型建立腥于丰富检准确的班数据之碧上。桥梁磨数据庆库的服必要分性20同济辣大学心桥梁误工程搭系邻孙呢利民目的：套跨越时舟间、空腊间、体贷制的界梯限，系识统、及号时、准抛确地提亏供统一团的信息炮，信息撤共享。作用：膛信息普厕及、信遥息共享得、信息肠比较、捏信息标打准化统诊一化、宵信息利捎用高效贺化。功能要彩求：准桥确（最将新信息截）、客乞观、充宵实、公扔平（开份放性）疲。（美国冬国家桥阁梁档案胁）桥梁数绪据库的睬目的与贯作用21同济大奇学桥梁垒工程系糊孙温利民桥梁腔管理址系统馅的构渠成—例：Pon换tis22同济大免学桥梁扯工程系尊孙项利民荷兰-基于概宇率论方单法的评千估方法基于全可靠貌度的侵方法相关笔技术脸规范23同济捡大学幻玉桥梁鼠工程牧系医孙尚利民桥梁检候测与健盾康监测倍技术24同济大费学桥梁衔工程系割孙炕利民桥梁奥结构没性能潜退化希要因25同济鉴大学阶桥梁王工程动系网孙忌利民日常厌巡检换：定凶性检绝测，蒸目测铜为主拐。定期检秒测：日斗常巡检走无法把匆握的构辩件和内钞容，定亦量把握漂。详细检逗测：发捎现问题蚕时。初期醒检测茎：竣腹工试征验。临时检贵测：突卧发灾害饰后。检测的梨种类26同济大状学桥梁趟工程系款孙罗利民混凝盲土结构非学破坏检斜测的种告类和评咳价参数评价参数方法分类质量强度·弹模回弹法超声波法冲击弹性波法打音法其他弹性波法弹性波法弹性波法材料劣化超声波法AE（声发射）法弹性波法弹性波法内部缺陷裂缝超声波法AE（声发射）法热图像法（红外线）X射线法弹性波法弹性波法电磁波法电磁波法空隙·剥离超声波法冲击弹性波法打音法热图像法（红外线）电磁波雷达法X射线法弹性波法弹性波法弹性波法电磁波法电磁波法电磁波法钢筋锈蚀电位法X射线法其他电磁波法钢筋直径·保护层厚度电磁诱导法电磁波雷达法电磁诱导法电磁波法27同济大释学桥梁丈工程系很孙钻利民钢结构非惹破坏检饱测的种享类和评乖价参数评价参数方法分类内部缺陷X射线法超声波法AE法电磁波法弹性波法弹性波法表面或表层缺陷X射线法超声波法AE法涡流探伤法热图像法（红外线）磁粉探伤法浸透探伤法电磁波法弹性波法弹性波法电磁诱导法电磁波法其他其他28同济傻大学碌桥梁俱工程船系校孙尾利民混凝补土材弓料：喇离散遍性大净，应跑用技给术不呜成熟价。钢材：稠分辨率芝要求高龟，对传摇感器接砌触状态弊敏感。方法盏比较非破坏趁检测主风要方法—弹性忆波方刊法29同济嚼大学读桥梁壮工程虏系蚁孙哲利民目的典：获罚取桥冈梁运播营状带况的碑信息扫；验证设助计；支持菜养护络管理呜决策废。功能：钥自动实昂时监测错环境条佩件和桥炮梁相应糖并直观寒显示结拐果；识别结缓构损伤目并对结妙构异常值反应紧渔急预警影；跟踪结闷构状态盛变化趋退势为大译桥养护课管理决吐策提供栋依据。大跨度让桥梁监湿测系统岭的目的肤与功能30同济斜大学续桥梁犁工程双系苹孙伶利民我国造已有40余座大与桥安装它桥梁健霸康监测毕系统，睛一般特干点为：一般俘来说皮，一麦个大以跨度佩桥梁晋的健权康监叛测系祝统由已少则50、多犁则300个以就上的歉传感或器测下点组均成，刷其费增用约耗占到器桥梁债总造厚价的0.5庙-2.挎0%；监测已系统浊的设裤计理浑念越陆来越果侧重危于为驻桥梁娘的养仔护管踏理提准供支在撑，哭偏重祖监测迅内容姨和技扬术而季轻视叉测试绢数据着处理贪和评递价的廊设计皮方案夜越来段越不筝易被骨桥梁槽业主朵所接欢受；健康拌监测我系统旁本身桌的耐浙久性碰受到袍重视坛，要慨求传寻感器盐和其慨他硬圾件具志有可记更换覆性，论并且尺更换趟时不穷能影惜响到竟数据诉采集晃的连坐续性烛；成桥休后的苦结构弱健康毙监测亦系统爱与施高工控享制的失监测钢系统轿相结群合，航监测霸数据闷内容稼前伸尾到施切工阶拍段；结构状然态评估绕子系统航和评估涌软件的及水平有久所提高宰，配套屈的专家谜组也被蓄视为桥扬梁结构脊健康监腊测系统呈用户的鞭重要人先员构成元之一。我国大状跨度桥膨梁健康绵监测系顽统概况31同济大障学桥梁恢工程系债孙捐利民东海痛大桥别健康违监测虑系统东海大欺桥是连甚接深水乳洋山港择和上海徒的唯一匙海上通顽道，全蚁长32k励m，包括咬两座斜墙拉桥和俊多跨连植续及简饲支梁桥类。20大05年建随成通学车，200慨6年10月桥梁圣健康监思测系统胸开始使廉用。Sh米an矮gh蚊aiPo成rt32同济奥大学予桥梁掩工程凭系贵孙唯利民系统侍设计利原则咳：遵为框管养日服务错；虑系但统应胞实用锐、可错靠、累经济驴；业传嘉感器装数量片在满良足数高据搜旱集的用前提哪下最赚小化产；纯考举虑传腥感器趟及其样他硬求件的西耐久队性，然要有巷可更铺换性奸，更泄换时酱数据桑要有薯可持性续性份；昌监孤测系崖统要炊与人少工检讽测和地其他诊渠道顽数据孙相结药合；菠管理状人员插中要垒包括硬桥梁饭监测科评估糠专家烟组，剧以充饭分利验用监艇测系锦统数献据。33同济提大学咱桥梁教工程杰系本孙解利民主通峡航孔蓬斜拉谢桥（73＋13划2＋420＋13川2＋73米斜拉李桥）颗珠山闯斜拉桥（50+际139＋332＋139陕+50米）50规0吨级普副航袄道桥(7角0＋120＋12柏0＋70米变乘高度炊连续数梁）100我0吨级副炼航道桥（80勇+1迟40斩+1钻40＋80米变僵高度怒连续成梁）滩涂区(7－50米跨浑等高加度连互续梁惕）第二非瓦通航孔五区(6－60米跨迈等高谣度连里续梁袄）第四非灰通航孔礼区（70米跨等哭高度连针续梁）50誉0吨级副耀航道桥(90＋160＋160＋90米变高许度连续故梁）腐蚀暴寄露站大乌龟度岛监测内江容——慰8个区段34同济大建学桥梁雪工程系甚孙锋利民监测内芬容斜拉疏桥监丈测内茶容：1）气象2）结极构温双度3）应变4）伸缩卷缝位移5）梁塔臂动力6）索力7）梁单塔位罪移8）钢染结构浑疲劳实时第监测渗：连续闲梁桥封监测帐内容债：1）墩轧台沉庙降2）挠度3）结曲构温堤度对难钢以检照测的幻玉地方冰、恶欲劣环汇境下根无法客检测屋的地催方以占及设鱼备经朝济性杯满足呆要求侍的条艘件下赖，使嫌用传铃感器袄进行跨实时刘监测颜，全阿桥共挠设七回大传弓感器竟子系览统：壤气象度、疲寒劳、GPS、连弃续梁诊桥、理光纤湾、振遭动、曾索力险。35同济大蚀学桥梁鉴工程系若孙单利民实时再监测族传感炒器系奇统监测内容采样频率传感器数量数据通道数量状态通道数量气象1Hz288结构温度30M/次143143143应变25Hz727272伸缩缝位移25Hz888梁塔动力50Hz608888索力30M/次168016索塔位移10Hz92781钢结构疲劳1天/次489648墩台沉降及挠度1天/2次120120120总计47864258436同济密大学排桥梁苗工程圣系浮孙魂利民系统挎组成传感器任系统---气象乐监测挺子系劲统---表GP辉S子系潜统--颂-疲劳监务测子系岂统---光纤青传感市子系闲统---斜拉誉桥振溉（震构）动冷监测毛子系版统--库-索力必监测农子系朴统---连续梁场子系统数据崇处理惧系统在线评攀估系统离线初评估坐系统结构称预警止系统船撞监俱测(a)船撞前后MAC(1,1)的比较(b)船撞前后MAC(2,2)的比较(a)船撞前后模态频率的比较(b)船撞前后模态阻尼比的比较汶川地庆震结构频撑率随温邻度变化结构怠频率刊随温婶度变参化Cor乐rel幸ati卡on亮bet粥wee武nF攻req