桥梁检测评定与加固技术课件 第1章 绪论

第一章

绪论目录我国桥梁的发展典型桥梁事故的经验教训桥梁运营管理及检测加固技术现状新世纪以来，我国桥梁整体得到了长足发展，截至2022年底全国公路桥梁总数已达103万座，首次超过100万座；目前我国悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥的最大跨径均位居世界第一我国桥梁的发展2011~2022年全国桥梁总计数量2011~2022年全国桥梁总计长度

近年来，我国桥梁在建设核心技术、桥型与结构体系、材料性能和装备水平等方面都取得了重大进步，尤其是在建造大跨径桥梁领域的技术处于世界先进水平2011~2022年全国特大桥长度2011~2022年全国特大桥数量代表性的桥梁有已建和在建的港珠澳跨海大桥、五峰山长江大桥、常泰长江大桥、天峨龙滩特大桥等这些桥梁都创造了世界上多个技术第一，标志着我国的桥梁建造技术越来越成熟，在国际上，其设计和施工工艺越来越来得到世界各国的认可港珠澳大桥常泰长江大桥港珠澳跨海大桥港珠澳跨海大桥连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市，采用“人工岛+海底隧道+桥梁”的设计方案，总长55km其不仅是中国施工难度最大的跨海桥梁项目之一，也是世界交通史上技术最复杂的建设项目之一（a）通航桥（b）人工岛港珠澳跨海大桥五峰山长江大桥五峰山长江大桥是位于江苏省境内连接镇江丹徒区与京口区的过江通道；线路全长6408.909m，主桥长1428m大桥上层为双向八车道高速，设计速度为100km/h，下层为双向四线高速铁路设计速度为250km/h江苏五峰山长江大桥常泰长江大桥常泰长江大桥是集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道，将创造六项世界纪录斜拉索国内首次采用φ7mm-2100MPa

锌铝合金镀层钢丝江苏常泰长江大桥（2024年5月建设现场）天峨龙滩特大桥天峨龙滩特大桥是广西南丹至天峨下南天高速的一座特大桥梁，大桥全长2488.55m主桥采用上承式劲性骨架混凝土拱桥方案，世界首座跨径超600m的拱桥，即世界最大跨径拱桥，将混凝土拱桥跨径的世界纪录提高了155m广西天峨龙滩特大桥套尔河特大桥套尔河特大桥：套尔河特大桥全长4334m，主桥设计为128+338+128m混合梁连续刚构桥。套尔河特大桥主桥墩共70根灌注桩，桩径2m，设计桩长105m、孔深120m套尔河特大桥（效果图）典型桥梁事故的经验教训

在桥梁的施工及运营中，桥梁的灾损和安全事故与桥梁的建设相伴相随，这些桥梁的灾损和事故常造成巨大的人员伤亡、财产损失和交通中断等，带来了严重的社会影响美国密西西比河I-35桥广东河源东江大桥垮塌设计原因Tacoma海峡大桥垮塌事故Tacoma海峡大桥垮塌事故事故发生过程：该桥为悬索桥，1940年11月7日大桥在远低于设计风速下发生强烈振动，桥面折断坠落事故调查分析：直接原因是当时的桥梁设计理论认知不足，大桥设计存在缺陷国内外典型桥梁垮塌事故

事故原因类型：设计、施工、养护原因；车辆超载；灾害及偶然作用Silver大桥垮塌事故

Silver大桥垮塌事故事故发生过程：位于西弗吉尼亚州，1967年12月15日，正值下班高峰期，该桥垮塌事故调查分析：眼杆疲劳断裂，结构疲劳性能无法评估计算；链条与桥塔之间的结构关系不合理宜宾小南门大桥垮塌事故宜宾小南门大桥垮塌事故事故发生过程：该桥属系杆拱桥，2001年11月7日，4对8根钢吊杆断裂，北端长约10m、南端长约20m的桥面预制板垮塌事故调查分析：吊杆复杂受力不清，吊杆承受拉应力，同时承受复杂的额外应力韩国圣水大桥垮塌事故韩国圣水大桥垮塌事故事故发生过程：钢桁架桥，1994年10月21日，48m长混凝土桥面板整体塌落入水事故调查分析：未按设计图纸施工，且偷工减料，采用劣质钢材施工原因湖南堤溪沱江大桥垮塌事故湖南堤溪沱江大桥垮塌事故事故发生过程：大型4跨石拱桥，2007年8月13日，主体工程完工拆卸脚手架过程中，大桥发生坍塌事故调查分析：主拱圈砌筑材料未达要求；施工工序不合理；主拱圈砌筑质量差，整体性和强度差贵州小尖山大桥垮塌事故贵州小尖山大桥垮塌事故事故发生过程：2005年12月14日，大桥突然发生支架垮塌，横跨在3个桥墩上的两段正在浇筑的桥面坠下事故调查分析：支架搭设不符规范，部分支架钢管壁厚不够，部分支架与枕木之间缺垫板，且部分支架预压不充分美国I-35W密西西比河大桥垮塌事故美国I-35W密西西比河大桥垮塌事故事故发生过程：2007年8月1日，正值交通高峰时段，该桥突然坍塌事故调查分析：节点板存在扭曲和变形，曾被评为有“结构缺陷”，压力杆脱离节点板，失去支撑作用，整体结构失稳养护原因福建武夷山大桥垮塌事故福建武夷山大桥垮塌事故事故发生过程：2011年7月14日，大桥吊杆断裂，桥梁垮塌，一辆旅游大巴坠落事故调查分析：吊杆疲劳损伤破坏；吊杆锈蚀损伤未及时处理中国台湾宜兰县苏澳镇南方澳跨海大桥垮塌事故中国台湾宜兰县苏澳镇南方澳跨海大桥垮塌事故事故发生过程：2019年10月1日，大桥发生倒塌事故，垮塌瞬间一辆油罐车正在过桥，并随同桥面跌落水里，起火燃烧事故调查分析：结构整体刚度及稳定性较差；吊杆存在严重锈蚀及损伤；大桥的设计冗余度低意大利热那亚莫兰迪大桥坍塌事故意大利热那亚莫兰迪大桥坍塌事故事故发生过程：2018年8月14日，大桥约200m长的主体瞬间垮塌离析，桥体碎块和数十辆汽车砸向桥下的河流、铁轨与建筑物事故调查分析：大桥管养维修不善；预应力拉索因混凝土开裂而受到严重腐蚀辽宁盘锦田庄台大桥垮塌事故无锡312国道高架桥垮塌事故事故发生过程：2021年10月10日，高架桥发生桥面侧翻事故事故调查分析：行驶在桥面一侧的两辆重型平板半挂车辆严重超载车辆超载沪渝高速花湖互通D匝道倾覆事故事故发生过程：2021年12月18日，一段500m长的匝道桥发生整体侧翻，大桥桥梁整体倾覆事故调查分析：大件运输车辆违法超限运输且未居中行驶，导致桥梁支撑约束体系受损破坏，抗倾覆加固拉拔装置失效沪渝高速（G50）花湖互通D匝道倾覆事故哈尔滨阳明滩大桥引桥垮塌事故哈尔滨阳明滩大桥坍塌事故事故发生过程：2012年8月24日，大桥引桥上行匝道倾覆，车辆翻落，垮塌桥梁长度130m左右事故调查分析：独柱墩设计导致桥梁平衡性差，侧向抗倾覆能力不足；多辆超载车辆同时右侧超负荷行驶辽宁盘锦田庄台大桥垮塌事故辽宁盘锦田庄台大桥垮塌事故事故发生过程：2004年6月10日，大桥突然从中间断裂发生垮塌，长达27m事故调查分析：桥梁的损伤病害；车辆超载使用北京怀柔白河桥垮塌事故北京怀柔白河桥垮塌事故事故发生过程：2011年年7月19日，一辆重160t严重超载沙石货车通过桥梁第一孔时，桥梁垮塌，而后4孔全部垮塌事故调查分析：车辆严重超载河南伊河汤营大桥垮塌事故河南伊河汤营大桥垮塌事故事故发生过程：2010年7月24日，因特大暴雨袭击，大桥全部垮塌事故调查分析：归因于自然灾害洪水，杂物阻塞桥孔，导致洪水冲击力急剧增大，瞬间垮塌灾害及偶然作用美国I-40大桥垮塌事故美国I-40大桥垮塌事故事故发生过程：位于俄克拉何马州阿肯色河，2002年5月26日，一艘拖船所拖驳船与大桥桥墩相撞，大桥长达180m部分塌落事故调查分析：归因于船舶撞击广东九江大桥垮塌事故广东九江大桥垮塌事故事故发生过程：2×160m独塔双索面斜拉桥，2007年6月15日，一艘运沙船偏离主航道撞击九江大桥，3个桥墩倒塌，200m桥面坠江事故调查分析：归因于船舶撞击，非通航孔的桥墩防撞能力低桥梁事故统计收集了公开的447座桥梁倒塌事故资料，发生在29个省份，集中于长三角、珠三角以及四川、云贵地区，主要分布在经济发达地区和重工业发达地区或地震及复杂的地理条件地区国内倒塌桥梁事故地区分布情况依据国内桥梁破坏原因，从设计原因、施工原因、超载原因、碰撞事故、自然灾害、腐蚀破坏、疲劳破坏、人为破坏等方面进行统计分析施工原因是桥梁倒塌破坏的主要原因，占30%左右超载及碰撞事故等占20%以上防撞及提升桥梁抗撞能力应是未来桥梁养护发展的重点之一桥梁破坏原因及占比统计桥梁运营管理及检测加固技术现状

我国桥梁正逐步进入病害集中暴露期。桥梁工程技术发展也面临以建设为主向建养并重转型，需要在桥梁养护理念、方式、设备与材料及养护设计方法等方面进行创新与改进

桥梁养护桥梁运营管理技术发展基于BIM技术的桥梁管养系统建筑信息模型（BIM）技术是一种采用数字手段承载、可视化等手段表达工程项目物理特征、功能特征等信息，非常适用于桥梁工程的建设与养护BIM技术在桥梁运营维护中的应用桥梁技术状况、承载能力和减灾防灾能力评定方法

应根据桥梁的表观质量状况、材料强度损失状况，引入在役桥梁检算系数，对结构抗力予以修正

引入科学、准确的旧桥检算系数以体现在役桥梁不同损伤程度对抗力的影响，反映现有桥梁实际技术情况构建桥梁安全可靠性评估和使用寿命预测等的理论体系及技术方法桥梁服役的可靠性和延长其使用寿命提升桥梁预防性养护技术本质：防止桥梁病害的发生和延迟桥梁轻微病害进行一步扩展，以减缓桥梁病害发展速度、延长桥梁使用寿命为目的的养护作业，一种周期性的强制保养措施核心：釆用最佳成本效益的养护措施强调：养护管理的计划性和科学性转变桥梁养护理念，促进我国桥梁技术向“建养并重”转型发展桥梁检测技术发展无损检测技术

由于无损检测技术对结构无损伤，检测速度快、方便，一直以来是桥梁检测技术的优先发展方向混凝土无损检测技术包括表面压痕技术、回弹检测技术、超声回弹综合检测技术检测桥梁裂纹时，液体渗透是应用最多的无损检测技术检测钢结构桥梁损伤程度时，通过X射线摄像法进行检测检测桥面损伤时，采用红外热成像技术检测结构物整体变形时可采用声学成像检测X射线、超声波探伤检测钢结构桥梁损伤程度时，主要通过X射线摄像法进行检测，找到缺陷位置（a）检测设备

(b)检测现场X摄像法检测桥面缺陷检测损伤时，利用各种探测器来接收物体发出的红外辐射，再进行光电信息处理最后以数字、信号、图像等方式显示出来，并加以利用的探知、观察和研究各种物体的一门综合性技术

（a）热扫描图

（b）软件处理后的桥面缺陷图红外热像仪检测桥面缺陷红外热成像技术

检测结构物整体变形时可采用声学成像检测，其利用声波成像仪对结构物整体变形、河床变化等做大面积的实时勘测，适合于大规模结构群的整体检测

利用磁漏摄动检测钢索、钢结构和混凝土内部的钢筋等（a）仪器设备

（b）处理后的效果声学成像检测及效果声学成像检测桥梁水下结构检测个体潜水检测--由具有工程经验的潜水员单独实行水下检测水面支持潜水检测--由水面供氧从而实现水上水下工程技术人员的协同工作桥梁水下结构人工检测个体潜水检测

水面支持潜水检测利用水下机器人高清水下摄像系统对桥梁水下结构进行成像检测，检测工程的缺陷、病害及尺寸等但在障碍物众多的河道或流动水域中，难以实现病害定位，对裂缝、空洞、缺损等表面缺陷，无法准确量测其长度、宽度、深度下潜深度大最大使用深度150m.最大行进速度2.10m/s水下机器人水下摄像头分辨率高行进检测速度快辅助成像系统水下机器人成像检测无人机桥梁检测技术利用小型无人机对桥梁进行近距离、全方位观测，对结构病害、变形进行高分辨率拍摄梁底检测作业难度低使用成本低检测精度高使用灵活适应范围广无人机桥梁加固技术的发展

当桥梁局部损坏或承载力不足时，进行修复和补强为桥梁加固，通过改善结构性能，恢复和提高桥梁结构的安全度，提高其承载能力和通过能力，以延长桥梁的使用寿命桥梁底部加固完善加固设计理论与方法上部结构维修加固技术上部结构维修加固技术包括裂缝修复、增加截面加固、粘贴钢板加固、粘贴纤维材料加固、局部材料置换与修补、体外预应力加固、钢绞线网聚合物砂浆加固、预应力钢丝绳聚合物砂浆加固、改变结构体系加固等亚洲最大地锚式混凝土斜拉桥拉索更换体外预应力加固下部结构维修加固技术基础加固技术人工地基加固法、扩大基础加固法、增补桩基加固法、锚杆静压桩加固法等桥墩加固技术增大截面加固技术、嵌入加固技术、体外预应力加固技术、钢套管加固技术及包裹FRP片材加固技术等桥台加固技术预应力锚杆加固法、支撑梁加固法、新建辅助挡土墙加固法、减轻荷载法、预应力筋加固法、钢筋混凝土圈梁法等支座更换技术枕木满布式支架法、桥面钢导梁法、整体顶升法、钢扁担梁法、钢套箍法、气囊顶升法等下部结构维修加固技术模式化替换技术和整体替代技术

通过快速移走旧结构、架设新结构，实现对服役桥梁的快速加固与替换，已成为降低施工对交通影响最有效的方法以北京三元桥工程项目为例，施工完成仅花费43小时北京三元桥整体替代

施工进程早上9点中午11点

晚上6点桥梁应急装备与修复技术

设置临时支撑、受损桥墩临时支护、桥头竖向高差找平等针对不同类型的桥梁常规灾害所采取适宜的相关紧急修复技术，对结构受损部位予以修复

因落梁而阻断的桥梁，因地制宜设置紧急便道、便桥抢通汶川地震寿江大桥临时支撑及加强某跨河大桥临时桁架桥桥梁加固方案涉及综合因素选取加固方案时，应做到具体问题具体分析，力求做到用最节省的经济投资创造最好的加固效果桥梁维修与加固涉及综合因素包括：桥梁结构形式桥梁现状分析桥位地形、水文、自然状况施工技术水平能否封闭交通预期加固效果资金投入量本书主要内容第1章：介绍我国桥梁的发展和代表性桥梁，阐述桥梁运营管理

及检测加固技术发展现状第2章：针对不同桥梁结构形式及下部结构，结合其结构与受力

特点，重点阐述相应的病害形式与特征第3章：介绍桥梁检测技术与设备第4章：介绍桥梁结构的材料性能检测方法第5章：围绕桥梁荷载试验，介绍桥梁静载试验与动载试验第6章：介绍桥梁检查与评定方法本书主要内容第7章：介绍桥梁产生