公路桥涵养护规范讲稿

《公路桥涵养护规范》讲座（JTGH11-2004）长安大学公路学院1概述既有公路桥梁暴露在大自然中，大气中含盐量、高温、潮湿，构成金属易腐蚀的环境。近年来又因工业的发展，加以车辆急剧增重，且排放高腐蚀废气，再加上地震、山林滥垦、河川滥采砂石，使桥梁耐久能力受到更严苛的挑战。因腐蚀、震灾、洪灾、泥石流等对桥梁寿命的威胁时有所闻。因此，桥梁养护检测体系相关技术：防蚀、防震、防洪技术的发展及桥梁维修、加固及其技术标准的制订，对桥梁安全耐久的确保具有重要的价值与意义。虽然各种桥梁病害原因至今已能大致掌握，但目前为止，国内桥梁养护管理单位对一般桥梁检查评定、维修加固技术的改良及开发仍有相大的提升空间。由超载、洪灾、震灾及损坏维修中所得的经验与教训，各相关单位可作交流与共享，避免重蹈覆辙。以期可以最少的经费来保证更坚固耐久的桥梁，则是桥梁维护管理中一个相当严肃且值得重视的国际性课题。目前国际间对于桥梁系统的维护管理工作，已逐渐开始运用生命周期管理的概念。任何桥梁皆有其设计使用年限，如何对桥梁以最小的整体经费进行维护，让桥梁可承受来自环境的各类冲击并持续提供可接受的功能，而可达到或超越其设计使用年限，则是目前国内外桥梁管理单位所关注的问题。图1.1为桥梁生命周期中使用预防性维修及反应式维护策略的差异性比较。明显地可以看出使用保护式维护策略在桥梁设计年限内所耗用的平均维护成本较小，而且在维修期间对于桥梁营运影响亦较小。但是要落实此一策略的关键则是如何合理而有效地依各桥梁的特性建立其检查评定标准，以及进行各维修时对其功能所可提升及改善的范围。于是桥梁检测制度、检／监测技术、损伤分析评估、补强加固、数据管理系统等的技术能力的建立便是其中成败优劣的核心指标。1.1基本理念功能指标(PI)时间能(PI)标指功时间预防性维修反应式维修图1.1预防性维修及反应式维修养护策略1.2国外公路既有桥梁养护现状1981年4月联合国经济合作与发展组织（OCED）主持召开了关于“道路桥梁维修与管理”的会议，会议提出了桥梁养护方面有待研究的六个问题：①如何正确评价现有桥梁的实际承载能力与安全度②如何及早检查发现桥梁产生的损坏及异常现象，正确地检定结构物的损坏程度，从而采用合理的维修加固方法③桥梁损坏与维修加固的实际应用④桥梁维修加固新技术⑤桥梁设计与维修管理的关系（如何把维修加固中发现的问题，放到今后桥梁设计中进行考虑）⑥桥梁维修加固的展望。1991年第二届混凝土耐久性国际学术会议上，METHA教授在其报告中指出：“当今世界，混凝土破坏的原因，按重要性递降顺序排列是：钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用”，“40年代以来，混凝土建筑工业的迅猛发展，通过硅酸盐水泥组成变化，导致坍落度大的混凝土拌合物易发生中和作用。用这种混凝土制作的构件强度能满足要求，但从钢筋保护和混凝土耐冻、耐腐蚀的角度看，则不满意，即当今更多的混凝土结构，比50年前更不耐久。”在旧桥检测方面，美国是目前世界上最发达的国家，其发展基本上代表了目前世界上的最新水平：①无损检测（NDE-NONDESTRUCTIVEEVALATION）是诸多检测方法中使用最普遍的，历史上的NDE技术主要有涡流仪，磁试验透入试验，X射线试验和超声试验，目前这些技术又有了新的发展：如声发射、磁分子和磁漏。②对混凝土进行探伤或半探伤检测的技术也已比较成熟：如拨拉（间接抗剪、抗拉强度）、拉伸（抗拉强度）、折断（抗折模量）、WINDSON试验（抗贯入）、TESCON试验（应力—应变关系）、CORES试验（强度）、成熟度法（温度与时间关系）和渗透性试验（氯离子、电和气体渗透）等。③目前正致力于研究用超导材料技术进行混凝土结构钢筋锈蚀度的检测方法。在旧桥养护管理系统方面，美国、日本、丹麦等发达国家先后建立了完善的桥梁养护管理计算机系统，并通过系统研究形成了一套完整的旧桥检测、评定与技术改造体系。2我国公路桥梁现状及常见缺陷模式50年来，我国桥梁建设也取得了飞速发展，现有桥梁已超过了24万座。但据1999年全国桥梁普查资料，94%以上桥梁为中、小跨径桥梁，且大部分分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，约有1/3处于三、四类的状况。除此而外，属荷载标准低、桥面宽度窄、不能满足通行要求的约占桥梁总长的15％。危桥的存在，已严重影响到路网和干线的畅通，甚至出现了“断路”现象。此外，随着我国公路交通事业的快速发展，各级公路上的交通流量均在不断增加，运输车辆的吨位有较大幅度的增长。这对我国路网中的桥梁通行能力和承载能力均提出了更高、更新的要求。因此，通过一定的技术措施，对技术标准低、通行能力和技术状况差的桥梁进行加固补强与加宽改造，消灭危桥，使现有桥梁在今后公路交通事业的发展保持充分的适应性，提高路网通行能力，是我国公路管养部门必须面对的现实问题。我国公路桥梁的主要技术缺陷有七个方面：我国桥梁七大技术缺陷[缺陷一]设计荷载标准偏低，承载能力不足：早期建造的桥梁，特别是60年代、70年代建造的桥梁，设计荷载大多为汽-13、拖-60或汽-15、拖-80，还有相当一部分桥梁的荷载标准仅为汽-10、履带-50，甚至低于汽车-10级。随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有桥梁已经无法满足现今交通的需要，有的桥梁已出现严重病害，有的桥梁有出现病害的可能。[缺陷二]通行能力不足：桥面宽度不足；桥梁平面线形、纵断面线形标准太低。桥上通车净空或桥下通车净空不足。[缺陷三]人为及自然因素引起结构的损坏：超出设计的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击，河道不恰当开挖，桥梁基础下的岩溶、矿山坑道等，引起桥梁结构的局部损害。[缺陷四]超期服役：这一部分桥梁并不是太多，主要是建造时期较早，如50、60年代建造的桥梁，设计使用寿命一般只有30～50年，这些桥梁目前仍在使用中。我国桥梁七大技术缺陷[缺陷五]超负荷使用：这一部分桥梁按路线等级或者预期设计荷载等级来说，设计荷载等级并不低，但由于一些特殊原因，桥梁使用荷载大大超出设计荷载，致使桥梁长期在超重荷载作用下运营。[缺陷六]设计、施工的先天不足：有些桥梁设计上不是很合理，结构构造处理不合理，桥梁在早期运营时其缺陷并不明显，运营一定时间后，病害逐渐显现出来。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等影响，存在一定的技术缺陷，随着运营时间的增加，其病害也逐渐在发展。[缺陷七]养护维修或加固措施不当：有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。如桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁负担加重；桥面排水处理不当，桥面渗水；如支座维修不当，约束了承重结构的变形等。有些桥梁则是加固不当引起的。如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害；如结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。我国桥梁七大技术缺陷可喜的是：特别是改革开放以来，我国的桥梁工作者对公路旧桥的检测、评定、技术改造进行了大量的研究工作，并取得了一定的成绩。在旧桥检测方面：我国在大量引进并相继开发了混凝土强度和缺陷超声波检测设备、智能化红外成像测试设备，智能钢筋及保护层测量仪和钢筋锈蚀电位测量设备等等先进设备。在旧桥评定方面：交通部于1988年颁布了《公路旧桥承载能力评定方法(试行)》，该方法主要是基于荷载试验评定方法，其对旧桥承载能力的检算基本上是按现行的有关公路桥梁设计规范进行。近年来，国内外一些学者在旧桥承载能力评定方法方面曾做过大量的潜心研究，先后提出了“以计算为主的评定方法”、“基于桥梁质量检查的评定方法”、“动态法测定桥梁承载能力”及“荷载试验与计算分析相结合的方法”等多种方法。我国在旧桥的检测、评定与加固方面取得了飞速的进步。但同西方发达国家相比在以下五个方面仍存在着较大差距：①桥梁检测手段和仪器设备的开发研制②桥梁检测、评定、加固的系统化及标准化③加固维修材料和工艺设备④对加固原理及计算方法的研究深度⑤相关技术标准、应用规程及施工指南的制定。综上，我们桥梁养护工作者仍需加倍努力，缩短差距，使我国旧桥养护早日走上可持续发展之路。3桥梁缺陷的主要表征钢筋腐蚀损伤：混凝土施工品质水准参差不齐，再加上超载问题严重，往往使RC结构裂缝与腐蚀产生相乘结果而导致寿命更短。根据调查资料表明：桥梁许多在完工10年内就会发生钢筋腐蚀混凝土龟裂现象。但必须说明；桥梁老劣化后承载力的折减，主要来自钢筋腐蚀，事实上一般强度的混凝土其老化速度甚慢。因此可推论造成钢筋腐蚀主因为混凝土的裂缝及水气等有害物的进入。箱内顶板钢筋锈蚀成片顶裂混凝土保护层T梁主钢筋锈蚀涨裂混凝土保护层T梁主钢筋锈蚀涨裂混凝土保护层拱肋主钢筋锈蚀涨裂混凝土保护层混凝土开裂：桥梁结构在施工和营运使用过程中，常会出现各种不同形式的裂缝。对于砖、石、混凝土结构物来说，产生裂缝几乎是不可避免的；在钢筋混凝土部分预应力桥梁中允许出现裂缝；在全预应力桥梁中也有出现裂缝的可能。裂缝检查首先应判断裂缝的类型，其次在判断其是否在允许范围内，是否需要维修或加固。（一）从安全性分类1．正常的工作裂缝：在设计控制范围内的裂缝2．非正常裂缝：超出规定范围的裂缝（公路旧桥裂缝限值见表）（二）从客观成因分类1．先天裂缝:由于设计不当，不可避免的在结构中产生的裂缝。2．原生裂缝:由于施工工艺不当，造成的结构中原本可以避免的裂缝。3．后天裂缝：正常使用荷载造成的累积损伤裂缝，及非正常荷载造成的突损伤裂缝。（三）从力学机理来分类①弯曲裂缝②剪切裂缝③局部承压及伴随的劈裂和崩裂④拼接缝的分离和扩展⑤差动裂缝(由于外部约束或内部变形反应滞后而造成的一种混凝土裂缝)（四）从产生根源上来分类①荷载和变位②成桥内力。③温度变化④材料时效(如收缩、徐变)⑤先天和后天的截面削弱⑥化学、物理作用(钢筋锈蚀；预应力筋锚头锈蚀；混凝土老化；酸碱腐蚀等)（五）从产生的时序来分类A早期裂缝（在终凝之前产生的裂缝）一般在浇筑后第二天才能发现，主要有：①沉降缝（塑性混凝土沉降引起）②早期收缩缝③模壳变形缝④振动和荷载缝B强度成长期裂缝C使用期裂缝(包括突发性损伤裂缝和累计损伤裂缝两类)洪灾冲刷损伤：甚根据资料显示，历年来桥梁因洪灾所遭受的损坏有下列数种原因：滥采砂石，而导致桥梁墩柱自由长度增加、倒塌、毁损。洪水冲激河道巨石或漂浮物使撞击桥基(柱)或桥身(台)导致桥梁受损。漂流物将桥基(尤其是PC桩基础)撞裂受损。墩柱为流石磨蚀，导致钢筋外露或断裂。河道局部深槽化，使通水宽度或断面过小，造成水流加速而致桥灾害。护岸施作不合理，或河床铺砌薄弱，造成侧向侵蚀、冲刷，引起桥基灾害。浅埋扩大基础桥基贯入深度不足，易冲损。桥梁服务水平降低：桥头跳车；桥面铺装破损，行车不平顺；桥面积水、排水不畅。桥面不洁。栏杆（护栏）破损，形成安全隐患。城市桥梁照明设施不完善。桥梁使用的标志、标牌没有或不完善。4《公路桥涵养护规范》标准号：JTGH11-2004发布日期：2004-06-28实施日期：2004-10-01发布单位：中华人民共和国交通部“九五”计划实施以来,我国公路呈现超常快速发展的局面,公路的养护管理工作也取得了长足的进步。为了适应新形势的要求,根据新公路工程标准规范体系的要求,将原《公路养护技术规范》中第四章的桥涵养护作为《公路桥涵养护规范》进行修改,单独成册。按交公路发[1996]1085号文下达的任务,其编写工作由陕西省公路局主持,长安大学,上海市公路管理处,黑龙江、四川、广东省公路局,西安公路研究所参加。3.1《公路桥涵养护规范》编制过程编写工作从1997年5月开始，9月将评审通过的大纲正式下发。1998年2月形成初稿；1998年10月完成第二稿；1999年底完成第三稿(征求意见稿)；2000年7月完成第四稿(送审)报部；2001年12月，交通部公路司在宁波主持召开《公路桥涵养护规范》审查会，编写组根据审查意见再进行修改；2002年完成编写