桥梁损伤安全评定与维护策略

韩冬红

摘 要：桥梁的安全使用是保障交通线路畅通的关键因素，随着交通荷载量的加大以及桥梁结构自身材料的自然损伤、老化、超载等众多因素累积的加剧，桥梁结构的健康状况随时间逐年下降。因此，对现有桥梁的健康状况做出正确判断，并采取有效的维护措施，及时对存在安全隐患的桥梁进行修复势在必行，它也是提高桥梁的使用寿命，避免或减少事故的发生的重要手段。本文基于桥梁损伤机理，对桥梁损伤进行安全评定方法进行了阐释，并根据实时安全评定结果提出了相应的桥梁维护管理对策，以确保桥梁能够安全使用。

关键词：桥梁损伤 安全评定 维护 管理 策略

中图分类号：U441.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（b）-0068-02

随着地区间交通需求的增加，各类桥梁建设得至迅速发展，桥梁的安全使用也成为了保障交通线路畅通的关键因素。随着交通荷载量的加大以及桥梁结构自身材料的自然损伤、老化、超载等众多因素累积的加剧，桥梁结构的健康状况随时间逐年下降。因此，为了更好地管理桥梁、确保其在使用时的安全性，避免或减少事故的发生，就要对现有桥梁的健康状况做出正确判断，并根据实时安全评定结果提出相应的桥梁维护管理对策，采取有效的维护措施，及时对存在安全隐患的桥梁进行修复以确保桥梁能够安全使用。

1 造成桥梁损伤的因素

造成桥梁损伤的因素主要包括环境因素、材料性能退化、疲劳、车辆荷载、超载、风的作用、地震的作用、人为因素等几个方面。桥梁处于自然环境之中，受自然环境温度、水蒸气、有害的化学物质等各种作用，桥梁结构会出现各种形式的损伤，如钢结构腐蚀、加筋结构中力筋腐蚀、混凝土结构冻害等。这些损伤会大大影响桥梁结构的耐久性和承载力。桥梁建筑材料性能退化也会降低桥梁的力学性能，如混凝土的碳化、碱骨料反应、氧化、辐射等都会对桥梁造成损伤，并在循环荷载作用下，逐步形成宏观裂纹，从而引起桥梁结构的脆性断裂。这种疲劳损伤引起桥梁垮塌的后果可能是灾难性的。车辆荷载和超载也都是桥梁损伤的重要原因，桥梁承受的交通荷载作为一种动荷载，会使桥梁结构内形成循环变化的应力，行驶车辆还会引起的结构振动冲击作用会减弱构件连接，降低桥梁结构刚度，引起结构的疲劳损伤。尤其在超载情况下，更是加剧了桥梁结构损伤破坏。此外，风、地震、洪水、滑坡、不均匀沉降等外力作用也是造成桥梁损伤的因素。风引起的桥梁损伤主要来自其动力作用，强风作用时，桥梁会发生抖振，从而导致桥梁自身结构的疲劳损伤。地震对桥梁结构的损伤是一种高应力、大应变的损伤，火灾、爆炸、交通事故、维修养护不当等人为因素也都会引起桥梁的损伤。

2 桥梁损伤形式及诊断技术

桥梁损伤的主要形式包括裂缝、混凝土碳化及钢筋锈蚀、剥蚀、结构局部构造的破坏及人为破坏等多个方面。对桥梁损伤进行诊断主要有以下几种诊断方法：一是现场观测法，这种方法主要依赖于技术人员或专家目测，通过查看桥梁的损伤部位和状况来综合评定桥梁损伤程度，这种方法只适用于简单的损伤评定，是一种具有极强的主观性且评估结果粗糙的诊断技术。二是承载能力试验法。这种荷载试验是一种评定旧桥承载安全的方法，但却难以全面反映桥梁的损伤累积状况，对桥梁的损伤状态也难以做出细致、系统的评估。三是参数识别法。它是一种通过采用静力法或动力法进行结构参数识别来诊断桥梁损伤的方法，具有较高的识别精度和稳定性。静力法是基于桥梁的静态应变、位移测量来进行参数识别的方法，而动力法是一种通过结构的振动来进行参数识别与损伤检测的方法， 两种方法各具特色，将两种方法有机结合可以大大提高桥梁的损伤识别效率。四是健康监测法。桥梁的健康监测技术是用于桥梁损伤诊断的重要技术，它主要是指在桥梁上建立不同规模的结构监测系统，并通过现代传感和通信、网络技术来时时监测桥梁，及时发现桥梁的损伤与质量退化的高科技桥梁损伤诊断技术。

3 桥梁结构状态及损伤评定方法

桥梁结构状态评估的方法主要有以下几种：一是常规综合评估法。它是一种概念清晰、计算简单的评估法，通过加权算术平均、加权几何平均以及综合算术与几何平均等计算方法进行综合评估。二是模糊综合评估法。通过模糊数学、隶属函数等建立多层次模糊综合评估模型，对桥梁结构状态进行综合评估。三是灰色关联度评估法。通过灰色系统的相关理论，引用灰色关联度和变权综合的概念，对桥梁结构状态进行综合评估。四是模糊神经网络法。它是通过将神经网络和模糊系统有机地结合对桥梁混凝土面板性能进行评估的一种方法。五是层次分析法。它是将半定量或半定性问题转化为定量计算的一种桥梁安全性评价模型。这种方法有效应用于钢构桥梁损伤的测定中，使桥梁安全性评估更为简洁、实用。六是承载能力评定法。它包括竣工试验评定和荷载试验评定两种，这种方法虽然可以检测出桥梁损伤情况，但对桥梁损伤积累情况却不能全面反映。七是疲劳断裂评定法。它主要用于检测钢桥等复合材料建造的桥梁损伤，不适用于混凝土桥梁的失效性检验。

4 损伤桥梁的加固与维护管理策略

4.1 桥梁加固、改造措施

桥梁加固改造形式很多，通常采用改变结构体系加固法、桥面补强层加固法、预应力加固法、梁板下缘增设钢筋法、钢板粘贴法、更换部分主梁法、增设纵梁法以及各种裂缝修补技术等对桥梁上部構造进行加固，采用加桩法、旋喷法、钢筋硷套箍法、托换法、扩大基础法来对桥梁的下部结构进行加固。对于不同材质结构的桥梁，也可以采用不同的方法进行加固处理。如对于钢结构桥梁加固措施主要通过加贴钢板来提高强度，根据杆件实际损伤情况，通过焊接或栓接来提高结构刚度，还可以通过增设体外预应力束进行改造。对于无法进行加固的构件则需要进行相应的更换。钢结构桥梁的加固还要通过采用防腐涂抹措施进行处理。混凝土结构桥梁的加固则要以预应力加固、粘贴钢板、碳纤维加固等方法来进行。混凝土桥梁在加固后还要采取对混凝土表面进行涂装的防腐措施来保护桥梁。对于拱桥和桥梁墩、台、基础的圬工结构加固上述方法以及裂缝封闭等方法也同样适用。

4.2 桥梁安全维护管理对策

在对桥梁进行养护管理的过程中，要通过合理利用养护费用、妥善安排养护时间来确保桥梁安全、提高桥梁的持久性和耐用性。一是要以桥梁损伤原理为依据，定期检测和评定受损桥梁的安全性，通过多种桥梁损伤识别技术的综合运用，来对桥梁结构的健康状况进行检验和评价，提高桥梁养护效率。二是要以桥梁损伤的具体情况为依据采用相应的方法，对桥梁结构破损进行及时修补，同时采取清理泄水管、支座、伸缩缝以及限制车辆等多项措施，来对受损的桥梁结构进行定期维护和加固。三是采取相应技术手段定期对桥梁拉索等固件进行腐蚀检测，并在检测出问题后及时对受损桥梁进行防腐处理。

5 结语

总而言之，要通过综合运用多种检测手段对桥梁损伤进行精确评估，并根据实时安全评定结果提出相应的桥梁维护管理对策，采取有效的维护措施，及时对存在安全隐患的桥梁进行修复以确保桥梁能够安全使用。

参考文献

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