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同济大学桥梁工程系孙利民LCC＝I（初期造价）＋M（维修管养费用）＋R（拆除费用）19同济大学桥梁工程系孙利民正确的理论模型建立于丰富准确的数据之上。桥梁数据库的必要性20同济大学桥梁工程系孙利民目的：跨越时间、空间、体制的界限，系统、及时、准确地提供统一的信息，信息共享。作用：信息普及、信息共享、信息比较、信息标准化统一化、信息利用高效化。功能要求：准确（最新信息）、客观、充实、公平（开放性）。（美国国家桥梁档案）桥梁数据库的目的与作用21同济大急学桥梁谊工程系歌孙通利民桥梁管鹊理系统僚的构成—例：Po川nt复is22同济宗大学哭桥梁坡工程兴系帖孙逗利民荷兰-基于煌概率蚀论方扩法的鼠评估耐方法基于依可靠室度的艇方法相关蓬技术暗规范23同济趋大学衬桥梁楼工程护系齿孙耕利民桥梁检接测与健透康监测郑技术24同济大型学桥梁亲工程系码孙绞利民桥梁结骂构性能北退化要押因25同济但大学槐桥梁抓工程四系省孙羡利民日常巡单检：定合性检测睡，目测堵为主。定期检红测：日曲常巡检革无法把忠握的构粗件和内班容，定躺量把握旧。详细奔检测狂：发漂现问宋题时诸。初期检刑测：竣宵工试验溪。临时检访测：突遵发灾害谦后。检测的区种类26同济大钱学桥梁狐工程系访孙饰利民混凝高土结构帝非破锻坏检丹测的响种类培和评侄价参所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同济弄大学棕桥梁随工程练系味孙店利民钢结构非侦破坏检申测的种旁类和评弓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同济宁大学唯桥梁渡工程蛙系边孙总利民混凝洲土材饺料：谦离散元性大勤，应谋用技即术不离成熟害。钢材：戏分辨率沙要求高卧，对传类感器接莲触状态的敏感。方法晨比较非破坏窜检测主肝要方法—弹性笛波方贤法29同济再大学烤桥梁垫工程质系棚孙授利民目的充：获圾取桥构梁运闹营状泳况的关信息邮；验证想设计以；支持养铺护管理磁决策。功能：泰自动实鱼时监测驾环境条沟件和桥政梁相应匹并直观凝显示结冠果；识别旱结构错损伤职并对页结构订异常图反应挣紧急衡预警爆；跟踪警结构减状态誉变化盟趋势燥为大胡桥养炭护管梢理决忽策提狗供依孝据。大跨度利桥梁监欲测系统放的目的厅与功能30同济眉大学搏桥梁挡工程芽系卧孙优利民我国著已有40余座大献桥安装忆桥梁健合康监测辱系统，何一般特案点为：一般牺来说舅，一投个大乒跨度纯桥梁辣的健获康监访测系挂统由没少则50、多锈则300个以上反的传感橡器测点旺组成，绳其费用此约占到甲桥梁总拍造价的0.苍5-练2.词0%；监测系旷统的设短计理念仁越来越细侧重于摆为桥梁哀的养护抄管理提从供支撑亲，偏重秆监测内懒容和技品术而轻算视测试邪数据处别理和评捡价的设点计方案距越来越冠不易被衔桥梁业累主所接报受；健康敲监测繁系统你本身如的耐坟久性罪受到援重视破，要时求传芹感器剂和其鼓他硬盘件具颈有可基更换站性，易并且竞更换品时不挖能影奋响到待数据痛采集荒的连找续性创；成桥后自的结构渔健康监乖测系统李与施工妨控制的恼监测系呀统相结琴合，监搭测数据餐内容前蜓伸到施境工阶段呜；结构疑状态疏评估念子系赴统和妖评估马软件裹的水腔平有他所提促高，池配套搞的专架家组婶也被栏视为揭桥梁钥结构零健康偏监测团系统假用户政的重轮要人局员构骂成之挥一。我国荐大跨览度桥汪梁健结康监道测系免统概剧况31同济大喇学桥梁叉工程系筑孙通利民东海大讯桥健康凭监测系誉统东海稠大桥猫是连鼓接深醋水洋闻山港躲和上撕海的挎唯一邪海上但通道歉，全血长32k帝m，包贺括两县座斜货拉桥使和多每跨连晴续及劳简支宴梁桥沉。200撑5年建成剑通车，200品6年10月桥腹梁健书康监怪测系鬼统开剃始使炮用。Sha救ngh朽aiPo墓rt32同济大欧学桥梁永工程系颤孙吨利民系统设爽计原则昂：宣为管养促服务；煌系签统应实肃用、可逼靠、经境济；炊传感福器数量晕在满足徐数据搜仆集的前婶提下最画小化；兵考照虑传感侵器及其充他硬件炮的耐久抗性，要韵有可更粉换性，金更换时梦数据要抹有可持蔑续性；黎监蠢测系统艇要与人剑工检测所和其他风渠道数牧据相结仪合；府管理摘人员中耳要包括走桥梁监软测评估楼专家组阴，以充竿分利用裂监测系砍统数据弄。33同济大墓学桥梁鲁工程系矩孙嚼利民主通权航孔本斜拉友桥（73＋13葵2＋42越0＋132＋73米斜拉址桥）颗珠注山斜剃拉桥（50脊+1正39＋332＋13练9+泥50米）50吉0吨级握副航刑道桥(7夸0＋120＋12伶0＋70米变高蓝度连续搬梁）100涛0吨级复副航谁道桥（80+斯140赛+14绣0＋80米变谷高度仙连续浅梁）滩涂贡区(7－50米跨耳等高蹦度连认续梁稍）第二非隆通航孔喂区(6－60米跨等漫高度连慰续梁）第四非梅通航孔江区（70米跨柏等高咱度连千续梁更）50匪0吨级副粒航道桥(90＋16航0＋160＋90米变高嫩度连续忙梁）腐蚀暴煎露站大乌龟骨岛监测货内容——喊8个区段34同济励大学蝇桥梁猾工程订系鄙孙霞利民监测张内容斜拉桥悦监测内刚容：1）气象2）结构感温度3）应变4）伸缩紧缝位移5）梁塔棉动力6）索姑力7）梁除塔位蜓移8）钢饿结构夫疲劳实时监眼测：连续哪梁桥拿监测茂内容暮：1）墩用台沉属降2）挠闷度3）结构合温度对难胞以检墓测的舞地方钱、恶亮劣环涛境下辫无法寸检测烘的地帽方以嗽及设匪备经坦济性销满足宅要求纽奉的条妈件下奖，使饮用传倍感器不进行停实时肺监测素，全齿桥共谊设七恋大传洲感器笨子系页统：器气象劈燕、疲淋劳、GPS、连代续梁团桥、违光纤绣、振些动、铜索力等。35同济大四学桥梁艰工程系乱孙扣利民实时悔监测精传感蝇器系否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同济册大学辽桥梁归工程龄系耍孙聚利民系统柔组成传感纲器系皮统--姐-气象监陡测子系两统---独GP指S子系士统---疲劳监督测子系功统---光纤传期感子系吉统---斜拉桥必振（震贩）动监献测子系慢统--针-索力监捎测子系甚统--亿-连续衬梁子巨系统数据处愈理系统在线筝评估洒系统离线点评估红系统结构预如警系统船撞阿监测(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旬震结构频浴率随温烤度变化结构耳频率满随温剥度变免化Cor进rel扁ati威on互bet汇wee亡nF圾req充.a酒nd得Te