重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074
摘要:桥梁是城市道路交通的咽喉,更是确保整个城市道路交通系统正常运营的关键。为了提高城市桥梁的技术状况及人、车等的通行能力,使桥梁能时刻处于良好状态,必须把城市桥梁的养护、检测、监测等管养工作做好,延长桥梁的使用年限,减少因桥梁损坏、垮塌等而带来的交通事故,对保障市民生命财产安全,促进城市安定和谐具有特别重要的意义。
关键词:桥梁建造;管养技术;发展前瞻
一、中国桥梁建造发展现状
随着科学技术的进一步发展,桥梁工程的建设也迎来新的发展机遇,各种先进的桥梁施工技术和施工材料运用到新时代的桥梁建设当中,为桥梁工程注入了新的活力。以下主要从桥梁建设技术、监测检测评估与管养技术、信息化技术几个方面,总结30多年来中国桥梁技术的主要进展。
(一)桥梁建设技术
在桥梁设计理论与方法方面,从力学角度看,依托弹塑性力学等理论的发展逐步完成了由容许应力法到极限状态法的转变;在对不确定性的认识方面,结构可靠度理论推动了桥梁工程设计由定值法、半概率法到近似概率法的发展。此外,全寿命、耐久性、可持续发展等设计理念进一步推动了桥梁设计理论内涵与外延的发展。
在桥型与结构体系方面,在学习借鉴国外先进技术的基础上,斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁桥等主要桥型与结构体系不断创新和发展,半飘浮、全飘浮、液压缓冲、静力限位和动力阻尼组合等各种结构体系得到开发和应用,在世界跨径排名前10名的斜拉桥、悬索桥、拱桥、梁桥4类主要桥梁中,中国均占了一大半。
(二)桥梁监测检测、评估与管养技术
伴随着桥梁建设的迅猛发展,我国的桥梁监测检测、评估与管养技术得到了快速发展。
在监测技术方面,厘米级实时动态差分式全球定位系统、全系列光纤光栅计等一系列传感器和监测产品得到广泛应用,研发了微秒级时钟同步振动信号调理器、百赫兹级高速扫描光纤解调仪等一系列信号采集设备,形成了基于双环冗余光纤环网和工业以太网的分布式监测等技术,建成了不少长大桥梁健康监测系统、系统集成技术日臻成熟。
在管养技术方面,碳纤维等复合材料、体外预应力加固等新方法和新工艺开始应用于桥梁维修加固工作中,拉(吊)索更换技术、主梁更换和加固技术等得到了较快发展,形成了较为完善的桥梁养护、维修与加固成套技术成果,建立了较为完善的桥梁养护、维修与加固技术体系。
(三)桥梁信息化技术
信息化已上升到国家战略,通过信息化技术可以显著提高桥梁的生产效率、性能水平和建养一体化水平、推动桥梁智能化、工业化水平的提升。30多年来我国在桥梁软件的研发和应用方面取得了一些积极进展,在主要功能、计算精度、计算分析效率等方面已接近国外软件水平。桥梁信息化水平的提升将促进国家级桥梁建养一体化平台的建立,实现桥梁全寿命周期内各项数据的管理和桥梁状态的实时评估并保障交通安全。
二、桥梁管养技术
(一)桥梁管养措施
(1)正确评价桥梁运行状况,制定养护方案
要根据高等级公路桥梁养护检查的结果,对桥梁技术状况做出科学客观的评价,据此来制定桥梁养护方案。对于桥梁中的裂缝要分情况处理,对于细小裂缝可采用灌浆修补即可,对于一些数量多或者发展较快的裂缝,要进行加固处理,可采用体外预应力和碳纤维加固组合方素来加固。对出现钢筋锈蚀的部位要清除锈蚀区域的混凝土,然后对钢筋进行除锈处理,最后浇筑混凝土。
(2)“三检”相结合,加大桥梁养护投入
“三检”即经常检查、定期检查和专项检查相结合,经常检查主要是对桥面设施和桥台附属构造的技术状况进行日常检查。定期检查是按规定周期对桥梁的主体结构进行全面检查。根据检查结果,对其中可能存在的严重问题组织专项检查,以确定修补方案。检查的效果和仪器设备有着直接关系,应确保桥梁养护的资金到位,及时更新设备,提倡采用新工艺。
(3)加强桥梁检测信息化管理
桥梁管理系统主要针对特定的地区或国家、特定路线、某种类型桥梁群体分析的计算机信息系统。通过对桥梁基本数据、检测数据进行系统分析,对桥梁的状态进行科学评估、结构退化预测,得到维护对策和计划。桥梁管理系统综合分析技术、经济,社会和政治等方面的元素,运用现代计算机技术,寻求桥梁养护管理中最优的决策方案,需求经济和技术效益最大化。
(二)先进技术在桥梁管养中的应用
(1)BIM技术在桥梁运营管养阶段的应用
BIM技术应用在桥梁运营管养阶段可以降低桥梁检查维修成本,提高检修效率,即可以通过对软件进行简单的二次开发,使软件能够将复杂而抽象的文字病害信息通过更加直观的方式展现出来。当桥梁养护人员将一条条文字病害信息输入到AutoCAD中经过二次开发的函数中时,AutoCAD软件能很好地对病害信息进行分类汇总,并且AutoCAD会按照病害数量的多少将不同部件用不同颜色标示出来,从而桥梁养护人员可以很直观地掌握部件病害的多少,从而更容易制订维修方案。
(2)AR技术为桥梁管养提供高效解决方案
增强现实(AR)是指通过虚拟世界来补充真实世界的丰富性。在虚拟现实(VR)中,真实世界被虚拟物体和系统取代。这种AR技术通过多个传感器和先进光学仪器收集,并记录结构检测中的数据。计算机生成的信息能够自发收集和分析检测人员在相关特征部位(例如裂缝宽度和损伤量化)的测量结果。增强现实的另一好处在于免手动结构检测,最大限度地减少了检测时间并减少了安全方面的挑战。
三、结语
中国桥梁已走出了一条自主建设和创新发展的成功道路、取得了一批自主创新成果,建成了一大批具有国际影响力的特大型桥梁,培养了一批桥梁领军人物和中青年技术专家,在世界上荣获了许多大奖,赢得了国际桥梁界的尊重和认可,为未来发展成为世界桥梁强国奠定了坚实的基础。未来10年,中国桥梁产业将步入创新驱动和转型升级的重要战略机遇期,为完成支撑国家重大发展战略、保障庞大桥梁安全长寿和实现桥梁强国梦三大历史任务,必须解决制约中国桥梁发展的主要问题和不足,进一步提升中国桥梁技术创新能力和水平。
参考文献
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作者简介
张鹏举(1996-),男,汉族,重庆垫江人,重庆交通大学硕士研究生,研究方向:桥梁工程。