中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
目前，包括懸索橋、斜拉橋在內(nèi)的許多大型橋梁的建成極大地促進了區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，同時也為其養(yǎng)護管理工作帶來了新的挑戰(zhàn)。國外很多早期建成的大跨徑橋梁在運營期間都出現(xiàn)過服役性能退化問題，經(jīng)評估后被相關(guān)部門認(rèn)為有可能發(fā)生不可預(yù)見的意外事件，并采取了相應(yīng)的處置措施。我國的大型橋梁已走過三十余年的發(fā)展歷程，逐步進入評估和維護的階段。
在服役期間，橋梁將不可避免地受到環(huán)境和交通的影響，出現(xiàn)材料性能劣化、構(gòu)件病害破損、結(jié)構(gòu)功能缺陷等狀況，不僅會影響其正常運營，甚至有可能改變其主體結(jié)構(gòu)的總體服役性能，給橋梁結(jié)構(gòu)帶來安全隱患，同時又縮短了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的實際服役壽命。已有的工程實踐經(jīng)驗表明，可以通過早期有效的評估，了解結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的服役狀況，避免或減少一些橋梁，突發(fā)事故帶來的損失。
與中小跨徑橋梁相比，大型橋梁在評估方面所面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)為：全橋結(jié)構(gòu)體系及關(guān)鍵構(gòu)件形式復(fù)雜，構(gòu)件的實際服役狀態(tài)不明確。有鑒于此，筆者提出了大跨徑橋梁構(gòu)件的多維度評估方法，并通過實橋的案例分析，探討其應(yīng)用效果，為橋梁養(yǎng)護管理部門制定評估方法、優(yōu)化養(yǎng)護策略提供參考。
一、長大橋梁服役性能退化的影響因素
在橋梁服役期間，隨著運營時間的不斷增加，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的狀態(tài)將不可避免地受到各種因素的影響，使得其服役能力難以長期保持在初始的較高水平，而發(fā)生不同程度的劣化或出現(xiàn)一些病害。橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件狀況的變化以及病害的演化進程，易受到各種因素的影響，涉及從設(shè)計、施工、運營到養(yǎng)護管理等方面，主要可以概括為下列兩方面。
1．內(nèi)部因素：引起橋梁劣化的內(nèi)部因素主要是指設(shè)計、施工時的特點或不足。包括：
（1）橋梁的橋型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的體系或構(gòu)造不同，其受力形式和傳力機理也不一致，造成易損部位和性能劣化速率的差異；
（2）橋梁耐久性設(shè)計的重視程度有待提高，防護構(gòu)造設(shè)計過于簡單，造成實際運營階段較早發(fā)生劣化；
（3）橋梁施工質(zhì)量存在瑕疵，例如：材料本身質(zhì)量缺陷、混凝土澆筑缺陷、施工時發(fā)生的意外情況等，均為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件后期發(fā)生劣化的基礎(chǔ)。
2．外部因素：引起橋梁劣化的外部因素主要是在運營和養(yǎng)護管理階段的一些原因。其中包括以下幾項：
（1）服役時間。隨著橋梁投入運營的時間增加，其性能必然發(fā)生衰退，例如：有調(diào)查顯示懸索橋的主纜在橋梁建成通車后前10年內(nèi)性能變化不大，此后以接近線性的速度開始劣化。
（2）環(huán)境的影響。橋梁運營期間所處的環(huán)境對材料的劣化速率有顯著的影響。例如：當(dāng)橋梁位于海域環(huán)境或工業(yè)區(qū)時，潮濕空氣中存在的氯離子、硫酸鹽等成分加速了鋼材的腐蝕。
（3）交通量。橋梁的主要作用是承擔(dān)交通功能，結(jié)構(gòu)在交通荷載引起的往復(fù)應(yīng)力幅值作用下會出現(xiàn)損傷、疲勞或緩慢的衰退，因此交通量的大小以及交通的組成影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件狀況變化的進程。
（4）受力狀態(tài)。構(gòu)件不同的受力狀態(tài)和受力特點也會對其劣化產(chǎn)生影響。例如：同一橋梁不同位置的斜拉索或吊索之間應(yīng)力水平存在差異，荷載效應(yīng)引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力無法均勻地分配到每一根索上。此外，車輛的沖擊效應(yīng)也會加速伸縮縫的累計位移增長和支座的磨損。
（5）養(yǎng)護管理策略。在橋梁運營階段，養(yǎng)護指南的制定、采取不同的養(yǎng)護策略、養(yǎng)護管理者的技術(shù)水平等也會影響橋梁的劣化速率，采取合適的養(yǎng)護方式可以有效減緩其性能的衰退。
二、大型橋梁構(gòu)件運營期的評價數(shù)據(jù)來源
橋梁運營期間存在有限元分析計算、長期監(jiān)測和各類檢查評估等在內(nèi)的不同來源數(shù)據(jù)，相互之間可以相互印證，也可能有所沖突，共同形成了橋梁評估的數(shù)據(jù)資源和基礎(chǔ)，對這些數(shù)據(jù)進行整合和綜合分析，可以獲取其中包含的關(guān)鍵信息，進而提升評估效率。
三、橋梁構(gòu)件多維度評估實施
在充分檢測和識別構(gòu)件特性和病害的基礎(chǔ)上，提出了大型橋梁構(gòu)件的多維度評估方法。選取反映橋梁狀態(tài)的關(guān)鍵構(gòu)件后，針對構(gòu)件性能指標(biāo)的可得性或病害的特征進行分析，對于基于既有檢測技術(shù)能夠基本掌握的構(gòu)件及其各項性能，可以直接根據(jù)檢查結(jié)果，采用基于狀態(tài)的評估方法；對于不確定性較高的構(gòu)件性能或病害，可以綜合分析不同來源的時序數(shù)據(jù)，從概率角度對其予以深度評估，作為對基于狀態(tài)方法的補充和完善。
當(dāng)橋梁構(gòu)件因性能衰退造成使用功能受損或發(fā)生某種嚴(yán)重病害時，就需要采取相應(yīng)的措施，包括維護、維修、加固、更換等。通過分析多維度評估的結(jié)果，可以在一定程度上了解構(gòu)件在服役期間可能的性能衰退趨勢或病害演化進程，為橋梁養(yǎng)護管理部門制定養(yǎng)護策略提供部分參考，實現(xiàn)降低橋梁維護成本和減少重大事故發(fā)生概率的目標(biāo)。
中交路橋科技依托勘察、檢測（含特檢）、設(shè)計等傳統(tǒng)行業(yè)能力，可提供“檢、診、修、應(yīng)”的全生命周期綜合一體化服務(wù)，推動城市安全風(fēng)險管理技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新，提升城市安全運行風(fēng)險隱患發(fā)現(xiàn)、防范、化解、管控的智能化水平，為推動城市安全發(fā)展提供堅實保障。在邁向智慧城市的新時代征程中，中交路橋科技有限公司將始終堅守安全底線，不斷完善和優(yōu)化城市安全運行綜合服務(wù)平臺，為城市的平穩(wěn)運行貢獻科技力量。
