高速公路桥梁养护管理要点及技术状况评定研究.pdf

总663期2023年第33期（11月 下）1 高速公路桥梁养护存在的问题1.1 部分专业技术人员不足在高速公路养护项目中，尤其是高桥隧比的山区高速公路，对桥梁养护人员的需求量大，对养护人员的技术水平要求高。对于使用新技术、新材料和新工艺的高速公路桥梁，部分养护人员往往存在较大的认知偏差，导致其选择的养护措施不合理、不经济1。此外，交通运输部虽针对公路桥梁养护编写了公路桥涵养护规范（JTG 51202021），但是部分养护单位对此重视程度不够，不能及时组织养护人员参与培训学习，导致养护人员的专业技术水平参差不齐，在开展养护工作时过分依靠个人经验，缺乏一定的理论支撑，导致对相关规范的落实不到位，甚至做出超出不满足规范的措施。1.2 部分重建设轻养护桥梁工程的养护管理是一项长期工作，其主要目标是保证高速公路在设计使用年限内的行车安全性和舒适性，但是没有明显的经济效益。因此，养护单位积极性不足，不愿意投入过多的人力、物力和财力等，导致养护管理效率低下。同时，受传统“头痛医头、脚痛医脚”养护理念的影响，一般只重视桥隧工程病害的修复，不开展桥隧预防性的养护。1.3 部分监管力度不足桥梁工程的养护管理工作是整条高速公路养护管理中最复杂的环节，需受政府职能部门监督。但是，随着高速公路运营里程增加，桥梁工程建设规模扩大，监管工作难度也日益提升。主要原因在于：一方面，监管人力不足导致部分监管工作不到位；另一方面，桥梁工程的养护作业监管并不是简单的问询，而是需要采用专业设备来检测、评定桥隧工程的安全性和技术状况。2 高速公路桥梁养护管理要素及要点分析2.1 桥梁养护管理要素在探讨桥梁养护管理对策前，应对影响养护管理工作的要素开展分析，以此有针对性地提高养护管理水平。桥梁工程养护管理要素分为有形资源和无形资源两部分，有形资源包括人员、机械、材料、资金，无形资源主要指养护信息的管理，具体阐述如下2：2.1.1 养护人员养护人员具有一定的主观能动性，是养护管理中的不确定因素，需要建立系统性的人员管理体系，落实养护责任。2.1.2 材料和机械材料和机械是开展桥梁养护工作的物质基础。材料性能会直接影响养护质量，机械设备会影响养护工作效率。用于桥梁养护工程中的材料性能、机械型号等应满足规范和设计文件和要求，不得使用“三无”材料，不能以材料供应商提供的生产合格证作为材料进场验收的依据，进场后材料要合理存放。同时，做好各种养护机械的日常保养维修，完善机械管理制度。2.1.3 资金充足的资金是开展高速公路桥梁养护工作的重要保障，否则，人员、材料、设备等都无法进场，无法正常开展桥梁养护作业。2.2 桥梁养护管理要点2.2.1 明确养护等级高速公路桥梁的规模、技术状况、运营环境等不同，其养护等级不同，养护需求也存在较大差异。鉴于此，需对桥梁工程的养护等级进行划分，以提高养护工作效率和工作质量，并合理配置养护资源，实现养护效益最大化。收稿日期：2023-02-26作者简介：林沛然（1990），男，广东汕头人，助理工程师，从事高速公路养护管理工作。高速公路桥梁养护管理要点及技术状况评定研究林沛然（广东省高速公路有限公司粤赣分公司，广东 河源 517000）摘要：为保证高速公路桥梁养护水平，分析了高速公路桥梁养护中所存在的问题，提出明确养护等级、养护方案综合比选、做好日常巡查和预防性养护、引入养护管理新技术等措施来改善桥梁养护管理水平。同时，以某高速公路连续刚构桥为研究对象，探讨了桥梁技术状况评价方法及其应用，研究成果可为类似的桥梁工程养护提供理论参考。关键词：高速公路；连续刚构桥；桥梁养护问题；养护技术状况中图分类号：U445.7文献标识码：B164交通世界TRANSPOWORLD根据公路桥涵养护规范（JTG 5120-2021），公路桥梁养护等级分为、级，具体分类标准如下：单孔跨径大于150m的特大桥、特别重要的桥梁养护等级定位为级；单孔跨径不大于150m的特大桥、大桥，高速公路的中桥、小桥的养护等级为级；三、四级公路上的中桥、小桥的养护检查等级为。高速公路上的桥梁养护一般为级或级。需注意，技术状况评定为3类的大、中、小桥提高一级检查，技术状况评定为4类的桥梁在加固维修前按级检查。2.2.2 养护方案综合比选高速公路桥梁工程养护期间，不宜盲目追求降低养护成本或提高结构功能，要处理好成本和功能的对立统一关系。因此，可利用“价值工程法”法对桥梁养护方案进行比选，力求以最低的寿命周期养护成本，恢复桥梁的必要功能。价值工程法是一种技术与经济相结合的实用管理方法，其在高速公路桥梁养护工作中的应用可划分为4个阶段，12个步骤，详见表13：表1 价值工程在桥梁养护中的应用工作阶段准备阶段分析阶段工作步骤对象选择组成价值工程工作小组制定分析计划收集整理资料功能系统分析功能评价工作阶段创新阶段实施阶段工作步骤方案创新方案评价提案编写审批实施检查成果鉴定一般以“价值系数”来评价桥梁养护方案的可行性和经济性。价值系数V计算见式（1）：V=FC式（1）中：F为功能系数；C为成本系数。由式（1）可知：价值系数越接近1，桥梁工程的养护方案越优。2.2.3 做好日常巡查日常巡查：高速公路日常巡查的作用是及时获取桥梁结构的运营状态，确保工程在病害初期或突发情况下能得到及时养护。桥隧工程的日常巡查应采用人工与信息化手段相结合，检查频率根据工程养护等级和技术状况确定。对于桥梁工程，养护等级为、级时，日常巡查不小于1次/d，巡查内容主要是桥面及以上部分的桥梁构件及桥梁结构异常变位情况；对于隧道工程，日常巡查不小于1次/d，巡查内容主要是仰坡是否存在落石、衬砌是否开裂、隧道路面是否有散落物等。此外，遇地震、地质灾害、雨季、冰冻季节及极端天气时应增加桥梁和隧道工程的日常巡查频率。2.2.4 做好预防性养护预防性养护：限于技术、经济等原因，桥隧工程在设计时无法随意提高安全系数，在通车后或多或少会产生病害。而预防性养护属于主动性养护工作，可以防止病害扩展，减少养护成本，大幅提高养护效益。需注意，桥梁结构的预防性养护时间不宜太早或太晚。养护时间太早，结构性能尚未衰减，会浪费人力和养护资金；养护时间太晚，桥梁结构已破损严重，预防性养护措施已经无法发挥作用，养护毫无意义。因此，高速公路桥梁预防性养护时间的确定应结合桥梁使用性能衰减规律。根据相关研究成果，高速公路桥梁结构的使用性能随运营时间的衰减模型有凸形曲线、凹形曲线两种，如图1所示4：图1 高速公路桥梁性能衰减模型凸形曲线是高速公路桥梁结构最常见的使用性能衰减模型，即桥梁运营时间小于某一年限，桥梁性能衰减速度较慢。反之，桥梁使用性能快速衰减。主要原因在于：桥梁结构在运营初期，结构强度高，承载能力强，能承受行车载荷的反复作用。但随着道路运营时间的增加，桥面铺装损坏、桥梁基础出现裂缝等。凹形曲线表示桥梁结构的使用性能衰减速度先快后慢，出现此现象一般是因为桥梁设计方案不合理或施工质量控制不当，导致桥梁在开始运营时就出现了结构性损坏，大幅降低桥梁使用性能。2.2.5 引入养护管理新技术为解决传统桥梁工程养护管理中的数据孤岛问题，提高养护工作的效率和科学性，引入“广东省交通集团养护信息管理平台”，其工作界面如图2所示：养护信息管理平台的特色应用包括以下两方面5：一方面，日常巡查辅助。与GIS系统关联后可以将桥梁所处的地理环境信息三维可视化，实现基本的测量功能，有利于日常巡查方案的规划；另一方面，输入、查询、统计病害。养护管理人员可以在现场巡查时直接选中构件，输入病害检测时间、检测人员、病害图片等信息，并根据病害严重程度设置成不同色块，分类展示。165总663期2023年第33期（11月 下）3 高速公路桥梁技术状况评定方法及应用3.1 桥梁技术状况评价方法根据公路桥梁技术状况评定标准（JTG/T H212011），可将高速公路桥梁技术状况评价体系划分为三个层次，层层递进，其中第一层为桥梁总体技术状况评定；第二层为上部结构和下部结构技术状况评定；第三层为桥面系技术状况评定。高速公路桥梁技术状况等级评分可按式（2）：Dr=BDCI WD+SPCI WSP+SBCI WSB（2）式（2）中：BDCI、SPCI、SBCI分别为桥面系、上部结构、下部结构的技术状况评分；WD、WSP、WSB分别为桥面系、上部结构、下部结构的在桥梁整体结构中所占的权重，WD取0.2，WSP取0.4，WSB取0.4。桥梁总体技术状况评分与技术状况等级的关系见表26：表2 公路桥梁技术状况等级评价技术状况评分DR技术状况等级1类951002类80953类60804类40605类0403.2 桥梁技术状况评价应用以某高速公路连续刚构桥为依托，根据其技术状况评分，预测最佳养护时间。该桥梁设计速度80 km/h，上部结构采用（60+130+60）m的预应力混凝土连续刚构箱梁，主梁混凝土标号为C55；下部结构主墩墩身采用双肢薄壁墩。根据“广东省交通集团养护信息管理平台”中的桥梁历时病害检测数据，计算了该桥梁在运营第 1 年、第 2 年、第 3 年的 Dr分数，分别为 98.8、94.6、85.7。随后使用软件Origin对该桥梁运营时间和技术状况的评分用二次多项式函数进行拟合，得到了桥梁结构技术状况衰减模型（见图2），以此决策高速公路桥梁的最佳预防性养护时间。由图2可知：随着高速公路运营时间的增加，桥梁工程的技术状况评分越来越小，且两者关系基本符合凸形曲线衰减模型。经计算，当高速公路运营时间等于 4 时，Dr 值为 79.5，桥梁技术状况等级为 3 类。因此，建议该桥梁在运营第4年实施预防性养护。4 结束语本文主要研究了高速公路桥梁养护存在的问题、养护管理要点、技术状况评价方法及应用，得到以下几个方面的结论：高速公路桥梁养护工作中存在专业技术人员不足、重建设轻养护高、监管力度不足等问题；桥梁工程养护管理要素包括人员、机械、材料、资金、养护信息等；可通过明确养护等级、养护方案综合比选、做好日常巡查和预防性养护、引入养护管理新技术等措施来改善高速公路桥梁养护水平；高速公路桥梁技术状况评价应划分为多个层次，当其评分Dr小于80，应及时养护。参考文献：1 汪武国.高速公路桥梁与隧道养护管理的现状与对策J.中国公路，2022（13）：106-108.2 袁超.高速公路桥梁养护管理的意义与养护措施分析J.工程技术研究，2021，6（22）：190-191.3 党增义.高速公路桥梁养护与维修加固施工技术J.运输经理世界，2021（21）：108-111.4 陈晓敏，李焕强.基于GIS+BIM技术的营运高速公路桥梁养护管理技术研究J.土木建筑工程信息技术，2022，14（3）：44-49.5 刘渊.基于改进技术状况评定的多目标桥梁养护决策方法研究D.西安：长安大学，2022.6 关淑萍.现役桥梁技术状况评定方法解读及对比分析J.湖南交通科技，2019，45（4）：110-114.图2 广东省交通集团养护信息管理平台图2 高速公路桥梁养护时间预测166