我国是一个桥梁大国,已拥有53万余座桥梁,但其中有3万余座桥梁属于“带病工作”。保证既有桥梁的耐久安全使用,是我国公路养护管理部门面临的重大技术问题。交通部公路科学研究院多年来一直致力于这方面的研究,通过与20多家科研、高校和生产部门的200多名技术人员联合攻关,终于形成了公路旧桥检测评定加固与养护管理
与国内外相关行业开展的同类研究相比,该技术无论是在规模上,还是在深度和系统性方面都是空前的,它解决了危桥改造过程中所有实施节点上的技术问题。在桥梁结构技术状况与使用功能评定、质量与耐久性检测评价、智能无损检测装置、桥梁荷载试验测试装备、旧桥检算与承载力评定、加固设计与施工、加固工程后评价与质量检评、桥梁养护管理与系统开发等八大方面取得了重大技术突破,解决了当前我国桥梁养护管理与技术改造中的关键技术问题。
张劲泉形象地比喻说,桥梁的检测与加固就是一个给桥梁看病的过程,项目成果告诉大家怎样给桥梁做“体检”,病害桥梁确诊的依据是什么,桥梁有了病害如何诊治,可借助哪些先进的手段,以及如何制定科学的“治疗”方案等。
首先,桥梁加固前需要一份全面的“体检”报告。该技术基于近似概率理论,研究提出了依据桥梁缺损状况、质量与耐久性检测参数、固有模态测试参数和使用荷载调查结果进行多系数影响分析的旧桥承载力检测评定方法,较国内外现有的承载力评定方法更先进、实用、经济、合理有效;建立了评定系数理论模型与计算方法,创造性地解决了桥梁检测参数定量化应用于承载力评定的核心技术问题。
其次,需要依据“体检”数据为危桥确诊。为此,该技术提出了桥梁技术状况与使用功能评定方法,建立了混凝土桥梁材质与耐久性检测评价指标体系,制定了关键检测参数的评判标准,提出了桥梁结构耐久性等级评估方法。
接下来就是“治疗”和观察的过程。该技术提出了旧桥加固设计理论与方法,建立了桥梁加固质量检评标准和后评价体系,制定了旧桥加固成套技术应用指南。首次明确了旧桥加固的基本原则和加固工作程序,规范并界定了旧桥加固设计的内容、步骤与要求,系统地提出了桥梁结构粘贴钢板、预应力、增加构件、改变结构受力体系、扩大基础、增补桩基等22种上下部结构加固方法;对每种加固方法分别从加固特点及适用条件、附加影响、材料要求、力学特点、设计计算、施工工序、构造措施、施工工序质量控制与加固工程质量检验评定、加固后评价等九个方面进行了研究,形成了既有理论支撑,又便于工程应用的桥梁加固方法与体系。
为了更好地完成以上过程,科学的“治疗”方案和先进的“治疗”手段尤为重要。为此,该技术按桥型系统地提出了旧桥结构检算的参数、要点与方法,制定了旧桥检算分析指南,这在国内尚属首次,为我国开展公路旧桥承载能力检算分析提供了系统的技术指引,使我国公路旧桥检算工作有章可循、有据可依。
该技术还提出了桥梁养护周期费用分析方法。在宏观经济理论及微观经济分析方法的基础上,研究建立了桥梁加固技术经济指标分析方法和确定原则,提出了采用加固费用系数和加固寿命系数进行桥梁加固经济评价的新方法;应用系统工程分析方法,从效益、技术、影响、发展等方面对桥梁加固的效果进行了系统分析,提出了桥梁加固后评价体系,解决了桥梁加固目标评价、实施过程评价、技术性评价、效益性评价、影响性评价和持续性评价等关键技术问题。
张劲泉介绍说,在研究过程中,交通部公路科学研究院十分注重技术开发与工程实践相结合,采用在研究中推广和在推广中研究的方式,使研究成果尽快成为公路桥梁养护管理的有利工具和手段,实现了科学研究成果向生产力的快速转化。
该技术在参研单位所在的10多个省份进行了推广,对近300座在用桥梁进行了检测评价,并依托166座旧桥开展了试验研究。2006年,作为交通部西部交通建设科技项目的重点推广项目,在全国进行技术推广,并结合交通部“十五”危旧桥改造计划在江西、四川、广东等9个省区进行了重点应用。
目前,项目成果已被交通部纳入《公路养护技术规范》(JTJ073-96);《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)、《公路桥梁承载能力检测评定规程》(报批稿)、《公路桥梁技术状况评定标准》(报批稿)和《桥梁加固技术规范》(制订中),为桥梁养护管理与技术改造工作提供了技术支撑。
在技术推广期间,项目组还编著了4本公路旧桥检测评定与加固技术丛书,举办了部、省(市)级以上技术培训班30多期,培训技术骨干700多名、技术人员3000多人次,培育了14支专业的桥梁检测与加固技术队伍。
据统计,该技术已创造经济效益7.49亿元,极大地提高了我国公路桥梁养护管理与加固改造技术水平,节约了大量桥梁养护资金;同时,在推进行业进步,维护桥梁使用价值,保障路网畅通与安全,为人民群众安全便捷出行提供支撑作用等社会效益方面,成效显著。项目已获得4项实用新型专利,1项软件著作权,2006年获中国公路学会科学技术一等奖。
