淺談橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)與橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)
2015-06-30
有關(guān)專家認(rèn)為從橋梁的建成到使用超過25年以上的則是步入老化期。據(jù)統(tǒng)計，我國40%的左右的橋梁已經(jīng)在此范疇之內(nèi)。隨著時間的推移“老齡”橋梁的數(shù)量將不斷增加，為了解決“老齡”橋梁的安全問題，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)和橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的研究尤為重要。
一、橋梁健康監(jiān)測的概念與意義
橋梁健康監(jiān)測實際上就是通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀況的監(jiān)控和評估（例如可靠性，耐久性等）。在通過無損檢測（NDT）或者是橋梁結(jié)構(gòu)特性分析（其中包括橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)）等技術(shù)為橋梁在特殊天氣條件下又或者是特殊的交通條件下，導(dǎo)致發(fā)生橋梁運(yùn)營狀況異常，而發(fā)出預(yù)警信號，同時橋梁健康監(jiān)測也為橋梁的日常維護(hù)和維修、管理與決策提供依據(jù)和指導(dǎo)性意見。然而，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測不僅是為了結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控和評估，其信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計的更深遠(yuǎn)的意義在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等可能得到改進(jìn)。再有就是橋梁健康監(jiān)測帶來的不僅僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁設(shè)計的反思，還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場實驗室”。橋梁健康監(jiān)測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機(jī)。由運(yùn)營中的橋梁結(jié)構(gòu)與其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實驗室調(diào)查的補(bǔ)充，還可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為和環(huán)境規(guī)律的最真實是信息。因此，橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)橋梁檢測加結(jié)構(gòu)評估新技術(shù)，而且被賦予了結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評估、設(shè)計驗證和研究與發(fā)展三方面的意義。近年來，通信網(wǎng)絡(luò)、信號處理、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展加速了橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的實用化進(jìn)程。業(yè)界紛紛著手研究和開發(fā)各種靈活、高效、廉價、并且不影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用的長期實施監(jiān)測方法或技術(shù)。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的部署和應(yīng)用不單單具有重要的現(xiàn)實意義，還具有重要的研究價值，在推動和發(fā)展智能化、數(shù)字化和信息化橋梁工程中起到了積極的作用。
二、橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念
千里之堤，潰于蟻穴，橋梁也不例外，隨著近幾年全國危舊橋梁事故頻率的上升，橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的開展日益重要。橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)一般是指為了防止橋梁病害的發(fā)生和延遲橋梁輕微病害的進(jìn)一步擴(kuò)展，以減緩橋梁病害發(fā)展速度、延長橋梁使用壽命為目的的養(yǎng)護(hù)作業(yè)。它是一種周期性的強(qiáng)制保養(yǎng)措施，它并不考慮橋梁是否已經(jīng)有了某種損壞，而是通過采用先進(jìn)的檢測技術(shù)努力拓寬人們對于橋梁早期病害的認(rèn)識空間，提前發(fā)現(xiàn)道路隱藏的隱形病害的存在，并施以正確的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，其核心是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)管理的計劃性。
三、橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究
實踐中要做好橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作，在技術(shù)層面，我們一般可從以下幾個方面開始著手：
?。ㄒ唬┱莆諛蛄航Y(jié)構(gòu)狀態(tài)和橋梁的實時運(yùn)營狀態(tài)
橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)首先必須完善檢查機(jī)制，同時以先進(jìn)的檢測手段做為基礎(chǔ)，這樣才能夠全面、持續(xù)的掌握橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及橋梁的實時運(yùn)營狀態(tài)，從而為判斷養(yǎng)護(hù)時機(jī)和選擇養(yǎng)護(hù)方法提供依據(jù)。
完善的檢查機(jī)制能夠為橋梁的運(yùn)營狀況提供完整數(shù)據(jù)記錄，這樣能夠比較完整的反映出橋梁在使用過程中的結(jié)構(gòu)狀況變化和橋梁病害的發(fā)展程度，為分析判斷橋梁病害原因和研究有針對性的養(yǎng)護(hù)對策提供了有力的依據(jù)。
先進(jìn)的檢測技術(shù)則能保證檢測數(shù)據(jù)的精度和科學(xué)性，處理數(shù)據(jù)和信息的能力也大大提高。所以重視高速公路橋梁的檢測效率和質(zhì)量尤為重要，同時，應(yīng)該重視現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)和使用的集成檢測技術(shù)。
?。ǘ┙⒔∪珮蛄吼B(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)
通過建立健全橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，能夠?qū)蛄夯A(chǔ)信息及檢查、檢測、維修保養(yǎng)等信息進(jìn)行記錄和統(tǒng)計分析，為快速、科學(xué)的進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策提供了堅實的基礎(chǔ)。同時，通過統(tǒng)一、規(guī)范的橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，也能夠規(guī)范橋梁檢查、檢測內(nèi)容和方法，統(tǒng)一橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)，能夠更加有效的反映橋梁現(xiàn)狀，有利于橋梁管養(yǎng)單位做好橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作。
?。ㄈ┘訌?qiáng)日常小修保養(yǎng)工作，及時恢復(fù)結(jié)構(gòu)承載能力與耐久性
實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)應(yīng)高度重視日常小修保養(yǎng)工作，當(dāng)橋梁出現(xiàn)各類病害時，及時判斷病害成因和發(fā)展趨勢，盡快采取經(jīng)濟(jì)有效的小修保養(yǎng)措施，控制病害發(fā)展，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性。
（四）常見的橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法
結(jié)合湖北京珠高速公路橋梁的常見病害，在橋涵構(gòu)造物養(yǎng)護(hù)維修中，常見的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法有以下幾種：對于混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫和缺陷，及時采取裂縫封閉、混凝土缺陷表面修補(bǔ)等處理措施，防止裂縫和缺陷擴(kuò)展引起鋼筋銹蝕等病害；對于伸縮縫與泄水孔的堵塞，及時進(jìn)行清理，以防連鎖性破壞；在原有伸縮縫失效時（如伸縮量在未到最高環(huán)境溫度時為0等），安排合理時機(jī)更換伸縮縫，避免氣溫變化引起橋梁其他病害；對于實心板橋存在鉸縫裂縫、滲水可能失效的，采用安裝橫橋向鋼肋板，加強(qiáng)板梁間橫向聯(lián)系，以防止出現(xiàn)單板受力等病害；對于部分空心板底部裂縫較多的情況，采用粘貼碳纖維布的方式，恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性，延長橋梁使用壽命。
上述橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施實際上也是在我們以往的橋梁養(yǎng)護(hù)工作中可能常用到的措施，但沒有明確發(fā)展相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)觀念。實際上，我們認(rèn)為橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種養(yǎng)護(hù)理念及實施這一理念的一整套養(yǎng)護(hù)策略。因此，它并不是以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)為核心，而是以其實現(xiàn)的一整套政策、體制、模式和運(yùn)作方式為核心，技術(shù)只是最終的實現(xiàn)方式。
結(jié)束語
橋梁的健康監(jiān)測與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及其重要，這是掌握不同橋型、不同病害與災(zāi)害的特點(diǎn)，為制定合理的橋梁維修與加固方案提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，我們應(yīng)該貫徹以預(yù)防為主的原則，提高橋梁的抗災(zāi)能力和服務(wù)水平，才能發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
