桥梁养护技术现状与发展课件

桥梁养护技术现状与发展公路桥梁安全检测与加固技术交通运输行业研发中心2014年10月郑州

桥梁检测与加固技术专题研修班

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概述2

桥梁养护技术体系3

桥梁养护技术现状4桥梁养护技术的发展5保障桥梁安全的几点建议6桥梁养护工作的几点思考7桥梁养护创新领域的几点建议桥梁养护技术现状与发展概述1养护目的2养护理念1养护目的

为保持桥梁及其附属结构正常使用进行的保养和维修作业，是预防、修复桥梁灾害性损坏和提高桥梁服务水平进行的改造。保持桥梁的承载及正常使用功能，延长其使用寿命。

养护的必要性：公路交通量剧增，加快了桥梁老化的步伐。超重车、集装箱车直接导致桥梁损坏。桥梁设计、施工中存在某些先天不足。随着社会的进步，对桥梁安全舒适提出更高要求。1养护目的公路交通——生命线工程桥梁——咽喉工程、百年大计工程桥梁养护问题——耐久性、适用性、安全性病害集中暴露区——建成投入使用的15-30年后特点——经济越发达，面临的问题越突出桥梁结构本身的社会性和结构特点桥梁的破坏呈早期与后期高危险的“盆”式曲线1养护目的近几年来，世界范围内频发了桥梁灾难性事故。我国桥梁也将会由大规模新建进入桥梁的维护、管理和大修时期。1养护目的运营风险初始缺陷超载地震台风混凝土老化桥梁安全2养护理念广义的桥梁养护概念是指为保证桥梁运营期的安全性、适用性、耐久性而采取的各种工程行为。基于这样的理念，桥梁养护行为的介入应从建设期开始，一直延伸到桥梁寿命的终结。主要包括：建：建设期从设计的角度提出要求，为日后开展桥梁养护工作创造条件。管：为运营期的桥梁管养建立科学合理的管理体系和管理制度，指导养护工作的顺利开展。养：对桥梁结构进行例行的保养，包括小规模的修补。查：采用人工、自动或半自动的方式采集和发现与桥梁安全相关的各类信息。评：从安全、适用、耐久等各个角度，对桥梁结构的状况进行评估。修：对桥梁出现的损伤进行维修和加固。研：与桥梁管养相关的各类科研工作。2养护理念建风险评估养护咨询管管理制度机构设置养护流程养护系统养清洁小修保养机具查养护通道设置构造特点材料要求养护规划养护手册应急预案评定标准桥梁管理系统OA办公系统档案管理系统养护定额检查检测荷载试验长期监测短期监测评等级评定专项评估加固设计加固咨询加固监理修加固监控加固施工养护技术养护设备养护制度与理念研抗震抗风风险评估（运营期）冲刷船撞材料耐久性防洪承载能力2养护理念设计成桥运营养护退化损坏施工风险评估养护咨询风险评估检查养护通道设置构造特点材料要求检测荷载试验管理制度机具检查检测荷载试验评定标准应急预案养护手册养护规则机构设置养护流程养护系统清洁小修保养档案管理系统养护定额养护技术桥梁养护管理系统OA办公系统资产管理系统等级评定短期监测长期监测养护制度与理念养护设备加固施工加固监理加固监控加固咨询加固设计专项评估从整个桥梁寿命周期来看，各养护业务所处的位置如下图所示。桥梁养护技术体系1体系构成技术法规体系完善1体系构成桥梁检查技术体系：检查—评定技术体系经常检查定期检查特殊检查桥梁评定一般评定：桥梁缺损状况评定、技术状况等级评定适应性评定：承载能力、通行能力、抗洪能力评定桥梁养护决策管理技术体系养护需求优先排序最佳养护时机确定最佳养护方案甄选养护工程质量检评应急管理1体系构成桥梁养护实施技术体系保养——清洁、日常保养小修——功能维护、状态保持大中修——功能恢复、提升（加固、改造）2技术法规明确了责任主体，强化了监管责任建立了桥梁养护工程师制度，明确了从业人事资格和应履行主要职责规定了桥梁检查与评定工作内容、程序和方法规范了桥梁养护工程的管理和组织实施明晰了技术档案管理、应急处置管理和行业监管的要求2007年修订颁布了《公路桥梁养护管理工作制度》2技术法规2004年修订颁布了《公路桥涵养护规范》明确了养护工作主要内容、基本要求、技术政策规定桥梁检查与评定的内容和方法给出了桥梁上、下部结构、通道、跨线桥、高架桥、漫水桥、漫水路面、调治构造物的养护内容与技术方法明确了超重车辆过桥、灾害防治与抢修的管理要求和技术方法2技术法规2008年制订颁布了《公路桥梁加固设计规范》和《公路桥梁加固施工技术规范》明确了桥梁加固设计计算基本假定，加固基本原则和设计程序对加固用材料、不同加固方法的计算和构造要求作出了规定规定了梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、钢桥、钢—混组合结构桥梁下部结构抗震加固的方法2技术法规2011年修订颁布了《公路桥梁技术状况评定标准》和《公路桥梁承载能力检测评定规程》补充完善了桥梁技术状况的评定标准明确了桥梁承载能力检评程序和方法规定了桥梁结构检算要点和材质状况与状态参数检测评定方法3体系完善桥梁检查技术体系建立完善经常检查的组织体系和技术程序文件规范定期检查、特殊检查的市场运作体系和技术要求建立桥梁通行能力、抗洪能力评定方法桥梁养护决策管理技术体系构建桥梁长期性能评估方法建立桥梁安全监测与预警管理技术体系桥梁养护实施技术体系建立基于寿命周期的预防性养护技术体系构建不中断交通的桥梁加固技术体系桥梁养护技术现状1桥梁检查技术特殊检查技术桥梁评定技术养护管理技术维修加固技术1桥梁检查技术桥梁检查：经常检查、定期检查、特殊检查经常检查技术检查人员：县级公路管理机构（经营性公路）、路段或桥梁养护管理公司的专职桥梁养护工程师检查方法：目力检查配以简单工具测量检查内容：桥面设施、上部结构、下部结构、附属构造物的清洁、缺损和异常情况检查周期：每月至少一次汛期加强不定期检查1桥梁检查技术桥梁检查：经常检查、定期检查、特殊检查特殊检查技术特殊检查包括专门检查、应急检查，由有资质、具备能力的专业机构负责特殊检查实施条件定期检查难以判断损坏原因及程度技术状况为四、五类的桥梁通过加固提高荷载等级的桥梁特殊重要桥梁周期性安排遭受自然灾害或通过超重车辆等专门检查应急检查1桥梁检查技术桥梁检查：经常检查、定期检查、特殊检查特殊检查要求对桥梁现状进行检算分析，形成鉴定结论——桥梁结构材料缺损状况——桥梁结构承载力——桥梁防灾能力（抗洪、流冰、风、地震、地质灾害提出针对性的维修加固措施建议2特殊检查技术特殊检查——材质状况检测技术混凝土材质状况检测内容：强度、弹性模量、匀质系数检测方法无损局部破损无损与局部破损相结合回弹法取芯法回弹＋取芯超声脉冲法拔出法超声脉冲＋取芯超声—回弹综合法Windsor探针法（贯入阻力法）超声—回弹＋取芯声速—衰减系数综合法扳折试验2特殊检查技术特殊检查——材质状况检测技术核心问题——如何建立适用于检测对象的无损检测测强曲线问题——现场检测的推定强度特征值在桥梁结构抗力计算中如何应用的问题技术规程——中国工程建设标准化委员会CECS回弹法检测混凝土抗压强度技术规程超声波检测混凝土强度技术规程超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程钻芯法检测混凝土强度技术规程——公路交通行业没有相关技术规程2特殊检查技术特殊检查——材质状况检测技术钢材材质状况检测方法——查资料确定年代和来源、观外观分析判定——金相分析材料组成元素分析判定——结构构件截取试件试件试验（材质有明显变化时）技术规程：公路交通行业已颁布相关试验方法检测结果：极限强度、屈服点、延伸率、冲击韧性等，可直接应用于结构抗力计算2特殊检查技术特殊检查——材质状况检测技术圬工砌体材质状况检测技术检测方法——狭槽加力试验法——截取试件试件试验——砂浆强度、砌体强度推定圬工体强度技术规程：

目前尚无相关技术规程检测结果：极限强度、屈服点、延伸率、冲击韧性等，可直接应用于结构抗力计算狭槽加力试验法2特殊检查技术特殊检查——混凝土缺陷及损伤检测检测内容——裂缝——内部空洞、蜂窝状缺陷、不密实区——结合面质量——表层损伤检测方法——无损检测•超声脉冲法•红外热像检测•冲击回波——局部破损•钻孔——内窥镜检测•染色——取芯检测技术规程：

CECS超声法检测混凝土缺陷技术规程2特殊检查技术特殊检查——结构混凝土中与钢筋状态有关的检测检测内容——钢筋定位与保护层厚度——混凝土碳化深度——混凝土中氯离子含量——钢筋锈蚀自然电位检测方法——电磁检测——酸碱指示剂法——化学分析法——半电池电位法——雷达扫描检测——滴定条法——四电极电流法技术规程：

目前尚无相关技术规程2特殊检查技术特殊检查——结构混凝土中与预应力钢筋状态有关的检测检测内容——预应力筋的定位——预应力管道压浆状况——预应力钢筋锈蚀状况——预应力筋有效预应力检测方法——电磁检测——无线阵雷达扫描检测——扫描式冲击回波法——钻孔内窥镜检测——漏磁检测——自然电位检测——内窥镜图像等级对比检测——横张增量法检测——应力释放检测技术规程：

目前尚无相关技术规程

2特殊检查技术特殊检查——混凝土桥梁拉吊索的检测检测内容——防护层损伤——钢束锈蚀——钢束断丝——拉吊索索力检测方法——目力检测——图像检测——磁通量检测——漏磁检测——内窥镜图像等级对比检测——弦振动检测技术规程：

目前尚无相关技术规程2特殊检查技术特殊检查——与下部结构及基础相关的检测检测内容——基础沉降与变位——水下基础缺损——局部冲刷情况——桩底及桩身缺陷检测方法——光学测量——水下摄像检测——超声回波检测——钻孔探地雷达检测技术规程：

目前尚无相关技术规程3桥梁评定技术桥梁评定：一般评定适应性评定一般评定：桥梁总体技术状况评定评定方法专家经验知识构件缺损状况技术状况等级评定（评分）——缺损形式和程度、缺损对桥梁使用功能的影响程度、缺损发展变化状况2)构件技术状况→部件技术状况等级（评分）——重要构件：缺损状况最严重的构件评定等级——次要构件：多数构件缺损状况的评定等级3)桥梁结构——“串并联”系统 构件→部件→桥梁结构权重影响系数全桥总体技术状况综合评定4)五类桥梁技术状况单项控制指标技术规程：2011年修订颁布《公路桥梁技术状况评定标准》3桥梁评定技术桥梁评定：一般评定适应性评定适应性评定：承载能力通行能力抗洪能力承载能力评定：多系数修正的承载能力检评方法3桥梁评定技术桥梁评定：一般评定适应性评定适应性评定：承载能力通行能力抗洪能力承载能力评定：多系数修正的承载能力检评方法2011年修订颁布《公路桥梁承载能力检测评定规程》3桥梁评定技术桥梁评定：一般评定适应性评定适应性评定：承载能力通行能力抗洪能力通行能力评定：使用期预测交通量抗洪能力评定：——桥长孔径大小桥（孔）位置桥下净空基础埋深墩台病害——等级评估：强、可、弱、差四个等级——评定标准：《公路桥涵养护规范》》[

表1.2.1

]3桥梁评定技术耐久性评定：无行业标准规范目前主要是在材料层次评定（单因素——多因素）环境、荷载作用下构（部）件的耐久性评定方法——混凝土耐久性指标、指标体系、检测方法与评价标准，建立在用桥梁耐久性检测评定方法——多因素耦合作用加速耐久性试验方法及性能指标长期跟踪观测方法，建立桥梁混凝土性能指标的长期演变规律[西部课题重大专项“桥梁耐久性关键技术研究”]4桥梁养护管理技术桥梁养护管理系统（BMS）桥梁使用功能评价方法桥梁维修排序决策模型费用优化与养护时机决策预测维修加固对策专家决策系统图形图像多媒体管理GIS地理信息与系统查询4桥梁养护管理技术特大桥养护管理特大桥养护管理系统——桥梁状态数据录入、管理、分析、统计、报告…——养护维修计算机辅助决策健康监测与安全预警系统——结构状态监测结构安全预警基于结构健康监测的特大桥综合养护管理系4桥梁养护管理技术桥梁预防性养护技术概念：为保证桥梁设计使用寿命年限内的耐久性所应采取的事先设定的养护措施基本原理：恰当的时机采取恰当的措施、维持桥梁既定功能核心思想：最佳成本效益的养护措施、养护管理的计划性建立基于寿命期的桥梁养护技术体系（新建桥梁、在用桥梁））5维修加固技术裂缝处置技术桥跨结构加固粘贴钢板加固外包钢加固法粘贴碳纤维片加固桥面补强层加固法增大截面和配筋加固法预应力加固法增加构件加固法改变结构受力体系加固法墩台与基础加固扩大基础加固法增补桩基加固法高压旋喷注浆加固法顶推法调整拱桥拱脚水平位移加固法5维修加固技术裂缝处置技术不中断交通的灌浆封闭技术缝宽小于0.10mm，表口封闭处理缝宽大于0.10mm，化学灌浆处理技术要点：粘贴“骑缝”钢 带，限制裂缝“张合”灌缝浆体：低收缩性、抗扰动性灌浆压力控制与浆体固化时间5维修加固技术粘贴钢板加固技术适用对象及条件适用于受弯、受剪和受拉构件的加固环境温度-20℃~60℃，相对适度不大于70%，无化学腐蚀技术要点：钢板受力方式为承受轴向力作用锚固长度足够，粘结可靠钢板防腐处理5维修加固技术外包钢加固法适用对象及条件适用于提高受压为主构件的承载力补强及延性提升环境温度-20℃~60℃，相对适度不大于70%，无化学腐蚀技术要点：湿式外包—化学浆液灌浆连接外包型钢应有可靠连接和锚固型钢与原结构应结合密实钢材防腐处理5维修加固技术粘贴碳纤维片加固法适用对象及条件钢筋混凝土受压柱，以提高延性和耐久性可用于梁、板加固补强技术要点：原受压柱的混凝土强度等级不低于C15梁板混凝土强度等级不低于C20，端部应设置附加锚固措施5维修加固技术桥面补强层加固法适用对象及条件主梁或桥面板承载能力不足、刚度（有效高度）不够铰接梁板铰缝无法有效传力，单板受力技术要点：原有铺装洗刨应精细，洗刨后新发现病害处治新旧结合面粗糙处理，新增混凝土的收缩控制混凝土厚度不宜过薄，可采用高强或纤维砼以最大、最小铺装厚度控制改造后线形5维修加固技术增大截面和配筋加固法适用对象及条件配筋混凝土构件受弯、受压和抗剪加固补强、补刚度技术要点：恒载增加后的上、下部结构复算新旧混凝土之间的结合，层间抗剪新增混凝土的振捣和防裂5维修加固技术预应力加固法适用对象及条件正截面受弯承载能力不足、受拉区钢筋锈蚀梁抗弯刚度不足斜截面受剪承载能力不足技术要点：锚固与转向位置的构造设计与受力分析内力重分布后对原结构的影响5维修加固技术增加构件加固法适用对象及条件上部结构承载能力不足，但下部结构承载潜力大的桥梁拓宽改造荷载横向分布需要调整的桥梁技术要点：老构件连接5维修加固技术改变结构受力体系加固法适用对象及条件多跨简支梁跨中承载能力不足——变连续梁板挠度过大承载能力明显不足——加支撑需要大幅度提高荷载——拉吊索技术要点：施工过程中的受力控制加固后内力重分布后的复核5维修加固技术扩大基础加固法适用对象及条件原墩台扩大基础位移或沉降桥墩基础冲刷严重桥台滑动或倾覆变位技术要点：如原地基承载力不足，应先加固地基与原桥基础应用锚筋联接牢靠开挖注意支护，注意原基础安全5维修加固技术增补桩基加固法适用对象及条件改扩建桩基适应能力（承载能力、抗震能力、防船撞等）不足原有桩基由于风蚀、水蚀、冲刷导致摩阻力降低技术要点：确保与原桩距离，避免扰动受到净空限制时应改造钻机原桩的冲刷需要复算5维修加固技术高压旋喷注浆加固法适用对象及条件地基承载力不足桥头路基沉降桩底破损缺陷技术要点：注浆面积压浆孔直径注浆孔间距布置5维修加固技术顶推法调整拱桥拱脚水平位移加固法适用对象及条件桥台发生位移的刚架拱桥、桁架拱桥、双曲拱桥技术要点：拆除腹拱和截断拱脚处受力钢筋千斤顶数量与位置设计和顶推水平距离的估算顶推过程位移和应力的监测与控制桥梁养护技术的发展桥梁检查技术桥梁评定技术桥梁监测技术维修加固技术1桥梁检查技术桥梁结构表观病害视频图像检查技术桥梁构件全息成像技术桥梁结构几何形态摄影测量技术桥梁结构构件内部缺损状况的可视化检测技术结构混凝土中钢筋锈蚀度定量化检测技术桥梁结构构件恒载应力检测技术桥梁水下基础无人接触检查和检测技术桥梁永久观测点变位高精度卫星定位观测技术2桥梁评定技术桥梁结构损伤诊断分析方法带损伤桥梁的结构计算分析方法桥梁结构承载力快速检评技术服役桥梁基础承载力检评技术锈蚀后钢筋混凝土桥梁结构构件承载力计算方法环境—荷载作用下构（部）件耐久性评定体系方法桥梁长期使用性能预测评估技术基于可靠度理论的服役桥梁承载力评估方法3桥梁监测技术基于卫星/无线网络的中小跨径桥梁安全监测预警大型桥梁结构健康监测海量数据挖掘与提取技术基于有限监测数据的大型桥梁结构健康诊断技术桥梁服役能力衰变过程的跟踪监测技术4维修加固技术除冰盐使用所致的氯离子侵蚀防护技术基于寿命—周期、成本—效能最优的桥梁养护技术体系与方法阻止桥梁服务能力衰减、延长使用寿命的维护技术在不中断交通情况下利用定制化构件加固桥梁的技术桥梁基础改建或加宽扩建技术减少交通干扰、提高施工效率、降低养护成本的桥梁维修新材料、新装置和新工艺服役桥梁整体式或模数化快速更换技术保障桥梁安全的几点建议保障桥梁安全的几点建议关于桥梁设计荷载标准公路工程技术标准进行了7次修订

桥梁设计规范进行了3次修订

公路桥梁设计荷载标准进行了5次修改1967年：汽-10、15、20；履带-50、60、拖车-1001972年：汽-10、15、20；履带-50、挂车-80、1001981年：汽-10、15、20、汽超-20；履带-50、挂车-80、100、1202004年：公路Ⅰ级、公路Ⅱ1956年：汽-6、8、10、13、18；拖-30、60、80保障桥梁安全的几点建议关于桥梁设计荷载标准公路工程技术标准进行了7次修订

桥梁设计规范进行了3次修订

公路桥梁设计荷载标准进行了5次修改不同设计标准的桥梁并存，增加了养护管理工作难度

结合具体情况差异化对待交通状况、技术状况、检查频率、精细化养护

加固改造——统一提升桥梁荷载标准

经济水平、不同等级公路荷载差异不大（重车）

干线公路改造——统一提升桥梁荷载标准逐步消除或缩小设计荷载标准的等级化（公路）差异保障桥梁安全的几点建议对不同技术状况等级加强四、五类桥梁的核查一类桥——正常保养

二类桥——小修

三类桥——中修

四类桥——大修或改造五类桥——改建或重建按养护规范检查立即安排特检，加强定期检查频率交通管制—检测—成因分析—加固改造保障桥梁安全的几点建议对隐蔽（潜在）缺陷、病害预应力体系：锚固情况、锈蚀、短丝、管道压浆缆索体系：锚固情况、锈蚀、短丝、外防护基础（水下、土中）：外观（水下摄影、超声、冲刷等）、内部缺损（雷达、超声等）专业化强：提升检测手段、技术装备保障桥梁安全的几点建议对自然灾害地震：抗震设施（支座、挡块等）；边坡（稳定、落石等安全隐患）水毁：河道变迁、调治构造物、过水能力、桥梁净空、河床冲刷强风：缆索体系等的抗风设施（特大桥）

，空中安全隐患（标牌、树木等）

保障桥梁安全的几点建议对耐久性问题北方地区：除冰盐、冻融破坏沿海地区：氯盐侵蚀、冻融破坏局部环境条件发生变化：有害气体、盐雾、酸雨

保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁-空心板桥主要问题：整体性差（浅铰缝）、施工质量不易保证、支座易脱空支撑力不均匀、后期养护难度大。措施建议：重点解决铰缝开裂、单板受力问题单板受力：隐蔽性、判断标准、养护维修的针对性高等级公路及重载线路上应限制使用低等级公路上：改进铰缝构造、桥面铺装等

研发其替代桥型或改进保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁-中承式和下承式吊杆拱桥主要问题：桥面系结构整体稳固性不足、吊杆抗风险能力较差、锚头不宜检查、短吊杆存在设计缺陷。措施建议：

不得建设无纵向联结构造的该类桥梁

提高吊杆安全系数和构造耐久性，避免并采用单点单吊杆

可检修、易更换措施

规定吊杆更换周期（预防性养护）

保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁-挂孔结构主要问题：悬臂端部下挠、牛腿开裂、不易检查维修措施建议：

加强挂梁牛腿位置的抗剪强度及耐久性设计

不宜新建此类桥梁保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁-钢筋混凝土刚架（桁架）拱桥主要问题：节点附近、腹杆、横向联系开裂措施建议：

不宜用于重载交通线或高等级公路

结构构造改进（结点、横向连接等）保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁-大跨预应力混凝土箱梁主要问题：跨中下挠、腹板开裂、预应力措施建议：

提高混凝土长期性能

结构构造改进

预应力体系优化

施工技术改进200米以上跨径慎用保障桥梁安全的几点建议重点关注桥梁壳体桥少筋微弯板组合梁桥二铰板拱双曲拱异型或新结构重点对象、专人负责（指定养护工程师）、加强检查力度（频率、手段、方法）、量化判定标准（危险状态判定、经验与量化标准）、规范养护维修方法、加强预防性养护。保障桥梁安全的几点建议关于超载运输问题普遍存在屡禁不止增加桥梁结构负担——疲劳与耐久性问题造成结构损伤、早期破坏桥面铺装损伤破坏压垮桥梁进一步加大治超工作力度，维护桥梁使用安全联合公安交通管理部门，出台超载车辆处罚办法追究违法车辆责任，警示违法行为加大宣传力度，引导社会舆论正确认识超载危害桥梁养护工作的几点思考桥梁养护工作的几点思考关于养护管理体制经营性收费公路产权关系复杂、责任主体不清、监管难以到位强化制度落实：进一步明确监管职责、养护责任主体，切实落实养护工程师制度明确桥梁养护经费投入比例桥梁养护工作的几点思考关于养护管理体制非经营性公路日常检查、保养、维护体制机制不完善落实养护工程师制度，检查工作责任到人（经常检查、定期检查）固定的专业化养护队伍——一般桥梁的日常养护、小、中修，灾害及突发事件抢险探索设立桥梁养护专项经费机制（渠道