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近20年来，我国的桥梁工程建设取得了快速的发展。据不完全统计，截至2014年底，全国的公路桥梁总数约75.71万座，可谓桥梁大国。然而，相当一批桥梁建成后，在较短时期内就出现了不同程度的病害，还有一些桥梁由于各种原因，在离使用寿命期还很远时垮塌。毫无疑问，对桥梁结构的精心养护不够到位是重要原因之一。 有资料表明，一条合格的道路，在使用寿命达到75%时性能下降40%，如不及时养护，在随后12%的使用期内，性能将再下降40%，桥梁结构更是如此。因此，对桥梁结构的养护至少须提前到“使用寿命达到75%”甚至更早以前，即在还没有出现明显病害之前就进行养护，或者说是在桥梁状况处于良好的情况下就有计划地进行系统养护，防止桥梁病害的发生和延迟桥梁轻微病害的进一步扩展,提高桥梁结构耐久性和延长使用寿命。总之,从桥梁建成交付使用之日起,就有计划地、系统地、主动地对桥梁进行维护，这就是桥梁的预防性养护。 欧美发达国家在20世纪80～90年代就积极推动桥梁预防性养护技术的研究，并且将桥梁结构寿命周期维修成本分析方法引入到桥梁维修中。美国的公路管理部门，包括联邦公路管理局、路面维护机构和美国各州公路与运输协会联合发起推动实行预防性养护策略，并在1999年对41个运输部门进行了调查。36个运输部门已经制定了预防性养护计划。美国还于2003年在密歇根州立大学成立了提供有关预防性养护方面的培训、咨询及相关技术研究的预防性养护中心。英国把桥梁维修分为预防性养护和必要性养护。通过对1955年～1998年建成的713座钢筋混凝土桥梁维修成本进行统计分析后得出：在有预防性养护的情况下，维修成本远远小于无预防性养护的维修成本。法国提出在建设初期就对养护方式进行分析，利用先进的管理系统实施预防性养护。加拿大的脾诗省对养护费用的分配为：日常养护费用占总养护费用的65%，预防性养护和年养护占合同总价的35%。日本政府通过了国土交通省提出的桥梁长寿命计划法案，要求在桥梁设计阶段即考虑养护管理，定期养护作业里包含按周期进行预防性养护。德国、西班牙、澳大利亚、南非等国都使用了预防性养护技术。 我国在这方面的研究才刚刚起步，只有少数省份开始进行尝试，大部分地区至今仍未重视。部分公路养护部门主要结合公路路面及中小跨度预应力混凝土梁式桥的预防性养护进行了一些探讨，但没有正规的相关技术标准出台。应用在高等级公路路面的雾封层技术、微表处技术的预防性养护材料都依赖进口。高等院校教师在指导研究生发表文章时，主要集中在中小跨度桥梁的评估方法、评价指标体系方面。中国工程院院士范立础曾说：桥梁是生命线工程，其结构应该有更高的整体牢固性能。除了结构的每一构件需有足够的承载力外，结构安全性需有整体牢固性加以保证。有效保证桥梁结构安全，实施桥梁预防性养护应为良策。交通运输部要求，从贯彻落实科学发展观、建设节约型行业的高度，充分认识推行公路预防性养护的重要性和紧迫性，实现全寿命周期公路养护成本最佳化。因此，认真学习和借鉴国外在桥梁预防性养护方面的先进技术与经验，结合我国大跨度桥梁的实际，开展相关研究工作，对于提高我国桥梁养护水平具有重要意义。 桥梁的预防性养护，像人类预防疾病一样，应采用科技的手段和行之有效的措施。贯彻“预防为主、安全至上”的方针，建立健全完善的养护管理系统。认真仔细地做好日常巡查、定期巡查、特殊巡查、专项巡查。对于大跨度桥梁，有条件的情况下应建立健康监测系统，以便科学、实时、针对性地进行养护。 ◆ 全面持续地掌握桥梁结构状态 为了全面掌握桥梁结构状态，必须建立完善的检查机制，提供先进的检测手段。良好的机制和科学的手段可为预防性养护技术的实施提供坚实的基础，能够及时、准确、全面掌握桥梁结构的使用状态，从而正确、合理地选择恰当的养护时机和方法。 ◆ 建立健全桥梁养护管理系统 通过建立健全桥梁养护管理系统，能够使工作人员对桥梁基础信息及检查、检测、维修保养等信息进行准确记录，及时更新和统计分析，为快速、科学地进行养护决策提供准确的依据。 ◆ 日常保养：小病常看 大病不犯 俗话说“小病不治大病难医”。对桥梁的病害，即使是小病害也应及时处置。做好日常小修保养，可以及时发现桥梁发生或存在的病害，分析判断病害成因和发展趋势，发现病害及时处理，避免发展蔓延成大病。 ◆ 做好定期检查 按照《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）的要求，每年进行经常性检查与定期检查，这是必不可少的工作。定期检查应由有资质、有经验的专业人员进行，检查之前应制定详细的检查方案。 ◆ 建立桥梁健康监测系统 对斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥、连续刚构桥等特殊桥梁，应采用先进的传感手段，信息化、智能化技术等，建立安全与健康监测系统，为桥梁管理人员提供良好的资源及信息服务，实时掌握桥梁结构的安全与健康状态，及早发现桥梁病害，为桥梁安全管理的决策提供丰富量化的依据，实现科学、及时决策，确保运营安全，提高桥梁的管理水平。 ◆ 建立桥梁档案，掌握在役桥梁现状 在桥梁养护中，应注意收集养护管理资料，包括定期与不定期的检测评定资料，以及病害修复记录、采取的措施、修复效果等数据。 通过对这些不断充实、更新的数据进行综合分析检测，将各项技术指标与桥梁设计参数、动静载实验所得技术指标对比，实时掌握在役桥梁现状，实现桥梁病害发生的可预警性，有利于桥梁养护方案的制定，节约养护成本，延长桥梁的使用寿命。 桥梁作为重要的交通工程，特别是国道主干线上的大型桥梁，承担着繁忙的交通运输任务，必须确保其安全运营。对于这些桥梁，做好预防性养护工作至关重要。其预防性养护应针对不同的桥式，结合具体的桥梁工程，抓住养护重点，选择合适的时机和方法，制定详细措施。应充分利用已建立的健康监测系统对运营中的桥梁结构进行有效监控。 斜拉桥的养护 斜拉桥的养护应重点针对斜拉索、索塔、加劲梁、上锚头、下锚头这些承重构件进行。 （1）斜拉索 斜拉索是斜拉桥的生命线，其养护应重点关注索力是否有异常，如果偏离设计规定值较大，应分析原因。同时应经常检查斜拉索表面的防护层，检测斜拉索钢丝的锈蚀、断丝以及两端的锚具。当安装有斜拉索减振装置时，还应检查其是否处于正常工作状态。 （2）索塔 索塔是斜拉桥的主要受力构件，应充分利用施工监控时安装的应力传感器，定期监测索塔根部应力。混凝土索塔要检查混凝土有无裂纹、渗水、表面风化、剥落、漏筋和钢筋锈蚀等。当塔内有钢结构（钢锚箱或钢锚梁）时还应检查钢结构表面油漆是否起皮、是否锈蚀等。 （3）加劲梁 跨度小于500米的斜拉桥多为预应力混凝土斜拉桥，其加劲梁为预应力混凝土结构。对于这类结构，应重点关注预应力的有效值（永存应力）、梁体表面是否有裂纹、主梁应力与挠度（线形）的变化，如发现线形变化较大，应分析原因，尽快采取措施。主梁关键截面是否出现裂纹以及裂纹是否超限、梁体表面是否出现缺陷的检查也是必不可少的。 跨度大于500米的斜拉桥其加劲梁多采用钢结构，钢结构加劲梁的重点是箱梁节段或桁架杆件的连接。当采用焊接时应定期对焊缝进行检查，看是否出现裂纹；当采用高强度螺栓连接时，应检查螺栓是否松动或出现裂纹。近年来，钢箱梁正交异性桥面板U肋焊缝出现裂纹的例子越来越多，应成为检查的重点。 悬索桥的养护 悬索桥的养护应针对锚碇、主缆、吊索、加劲梁、索塔等构件进行。 (1) 锚室的养护 锚室是锚碇的重要组成部分，室内应保持一定的温度和湿度。通常，温度应控制在22℃左右，湿度应保持在50%或以下。因此，要求养护人员每天对温度和湿度进行检查并做好记录。检查锚室内有无雨水渗漏或积水，并及时处理和维修。锚室顶盖的检查也不能忽视，如顶盖开裂、四壁开裂渗漏，应采取处理措施。 经常巡视主缆与锚头的连接状况，观察锚头、锚杆有无锈蚀、破损等异常现象。定期对锚头、锚杆进行清洁、防护。 (2) 主缆 主缆是悬索桥的主要承重构件，其线形应保持在设计时的正常位置。如发现有较大的不可恢复的线形变化时，应及时分析原因，采取适当的线形调整方案。主缆各索股应保持受力均匀，如检查时发现有索股受力出现明显偏差、松弛或过紧，应调整索力，使各索股受力基本一致。 主缆的检查分外观检查和内部检查。外观检查重点是防水、防腐蚀、防龟裂、防人为损伤等，如防护层出现开裂、剥落、破损、缠丝破损，应及时进行修补。内部检查流程为：打开缠丝、检查外观、切开检查、内部检查、截取样本，弄清主缆是否锈蚀或断丝。 (3) 吊索 检查中，如发现吊索索力与初始值或前次测量数值有较大差别，应慎重分析原因，采取相应措施进行处理。短吊索的索力较难准确测量，在施工安装时最好布置索力传感器，便于在桥梁运营阶段监测索力变化情况，这对于实施预防性养护非常有利。 应定期对吊索表面防护层进行维护，防护层发现开裂、剥落、破损等现象时，应及时进行修补。若吊索有明显摆动、倾斜，应查找原因；若索夹松动，应使其复位并紧固螺栓；若拉杆螺栓松动，应予拧紧。吊索上安装的减震装置要保持正常工作状态，发现异常或失效要及时检修。定期对吊索系统各零部件涂刷防锈漆，对已锈蚀部位应及时除锈。 (4) 加劲梁 加劲梁的连接方式有焊接、高强度螺栓连接以及二者同时采用等。采用高强螺栓连接时，当发现螺栓松动时应及时加以拧紧，对于高强螺栓应施加设计的预拉应力。为了便于螺栓的更换，应防止丝口锈蚀，如结合杆件表面有角度时，则应在螺帽之下垫以楔形垫圈。 焊缝是钢结构连接的生命线，当钢加劲梁的焊缝受到与其方向垂直的交变荷载作用时，在应力集中区和有焊接缺陷处容易诱发疲劳裂纹，裂纹形成后在应力与腐蚀介质共同作用下将会迅速扩展，如不及时予以修复，将会引起严重后果。所以，对钢箱梁、钢桁梁、钢加劲梁的焊接部位必须确保焊接的正常状态。 钢结构梁涂层的保养与除锈工作至关重要。在日常检查中，对于二级以上的涂膜损坏如涂层脱落、龟裂、气泡、防水失效等缺陷或构件表面局部锈蚀，应及时修复涂层。为防止钢构件出现锈蚀，应视涂层失效情况，定期进行检查。如油漆部分失效，钢构件生锈，应及时除锈、补漆；较大面积涂层失效，可清除失效涂层，进行挖补涂装，或分析原因后再及时处理。涂层大部分失效透锈时，应全部铲除后重新涂装。 (5) 索塔 索塔的养护包括索塔结构自身和索鞍两部分。塔内及塔身周围检查梯道的防锈漆如有脱落，应及时补漆，并定期检查塔身外表的防腐涂层，发现问题，及时处理。塔身混凝土一旦发现有裂缝发生，应及时做好防水处理和裂缝填缝工作。 塔顶上设有主鞍座，应经常对该部位进行清扫，防止尘土杂物堆积。主鞍座上夹紧主缆的螺杆、螺帽应经常检查，发现松动应及时拧紧，以防止主缆与主鞍座间发生相对位移。 钢管混凝土拱桥的养护 钢管混凝土拱桥的养护工作主要由拱肋、吊杆、系杆以及拱座等构件组成。 (1) 拱肋 通常应检查钢管是否扭曲变形、混凝土是否密实、焊缝及连接件焊缝是否有裂纹、螺栓连接部位是否有松动、防护漆是否漆皮、脱落等。当发现拱肋有裂纹时，应及时采取有效措施控制裂纹的扩展。在确定钢管混凝土的管内有空洞或离析时，应采取相应的处理措施。 (2) 系杆 系杆在钢管拱桥中的作用就像弓箭中的弦，承受巨大的水平拉力，一旦这根“弦”断掉，拱肋就会垮下（推力拱除外），所以，对系杆的养护非常重要。除进行外观检查外，最有效的办法就是在系杆张拉端的锚头下安放测力传感器，随时测量系杆力的变化。 (3) 吊杆 中承式、下承式拱桥均通过吊杆与桥面系连接，其连接处受力集中，是养护的重点。吊杆力的监测至关重要，国内外曾发生过多起吊杆下端锚头处锈蚀引起吊杆钢丝断裂，导致桥梁垮塌的例子。与悬索桥吊杆力的监测一样，在施工阶段要安装测力传感器，运营阶段对其进行实时监测。吊杆与桥面系连接处的排水要通畅，不能积水，如长期积水，将会使连接处和锚头锈蚀,引起吊杆钢丝断裂。 连续刚构、连续梁桥预防性养护 预应力混凝土连续梁（刚构）桥，最常见的病害是梁体开裂、跨中下挠。原因是多方面的，既有结构方面的，也有后期养护方面的。从养护的角度分析，如果按照预防性养护的理念，应做好事前控制与预防。首先，结构构造与受力合理是最好的预防措施；其次，运营阶段结合施工监控、健康监测系统对梁体应力与线性进行监测；三是做好日常的养护工作。 (1) 在桥梁墩台（承台）桥面等处设置永久性观测点进行定期观测，以掌握桥梁墩台有无异常沉降、偏位、下挠等变化。 (2) 定期观测桥梁墩台、箱体内外侧、箱内齿块、腹板、隔板、墩梁固结处、支座、伸缩缝是否产生裂缝和其他缺陷，一旦发现裂缝应按照程序加密观测，掌握发展情况，分析原因，适时进行处理。 (3) 日常养护中应使箱内无积水，减少因积水造成混凝土侵蚀和钢筋锈蚀，并保持箱内通风，减少因通风不畅致箱内外温差过大而引起裂缝产生。 (4) 对于施工中或运营期修补过的裂缝和缺陷，应建立档案，跟踪观测。 桥梁预防性养护在我国是一门新兴的学科。随着我国桥梁从大规模建设向养护高峰的转移，对养护工作提出了前所未有的高要求。加快养护维修新技术的研究，开展预防性养护技术的研究已经提到日程上来。其目的就是要我们从思想上充分重视桥梁前期的养护工作，从“重建轻养”向“建养并重”转变。针对具体的桥梁工程本着“治早、治小、治好”的理念进行精细化养护，从而达到延长桥梁使用寿命和节约养护费用的目的。 (作者单位：湖北省交通运输厅、中铁大桥局集团有限公司) (编辑：陈晨) |
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