浅谈桥梁健康监测系统与桥梁预防性养护
2015-06-30
有关专家认为从桥梁的建成到使用超过25年以上的则是步入老化期。据统计，我国40%的左右的桥梁已经在此范畴之内。随着时间的推移“老龄”桥梁的数量将不断增加，为了解决“老龄”桥梁的安全问题，桥梁健康监测系统和桥梁预防性养护技术的研究尤为重要。
一、桥梁健康监测的概念与意义
桥梁健康监测实际上就是通过对桥梁结构状况的监控和评估（例如可靠性，耐久性等）。在通过无损检测（NDT）或者是桥梁结构特性分析（其中包括桥梁结构响应）等技术为桥梁在特殊天气条件下又或者是特殊的交通条件下，导致发生桥梁运营状况异常，而发出预警信号，同时桥梁健康监测也为桥梁的日常维护和维修、管理与决策提供依据和指导性意见。然而，桥梁结构健康监测不仅是为了结构状态监控和评估，其信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得到改进。再有就是桥梁健康监测带来的不仅仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构与其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，还可以提供有关结构行为和环境规律的最真实是信息。因此，桥梁健康监测不只是传统桥梁检测加结构评估新技术，而且被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。近年来，通信网络、信号处理、人工智能等技术的不断发展加速了桥梁监测系统的实用化进程。业界纷纷着手研究和开发各种灵活、高效、廉价、并且不影响桥梁结构正常使用的长期实施监测方法或技术。桥梁健康监测系统的部署和应用不单单具有重要的现实意义，还具有重要的研究价值，在推动和发展智能化、数字化和信息化桥梁工程中起到了积极的作用。
二、桥梁预防性养护的概念
千里之堤，溃于蚁穴，桥梁也不例外，随着近几年全国危旧桥梁事故频率的上升，桥梁预防性养护的开展日益重要。桥梁的预防性养护一般是指为了防止桥梁病害的发生和延迟桥梁轻微病害的进一步扩展，以减缓桥梁病害发展速度、延长桥梁使用寿命为目的的养护作业。它是一种周期性的强制保养措施，它并不考虑桥梁是否已经有了某种损坏，而是通过采用先进的检测技术努力拓宽人们对于桥梁早期病害的认识空间，提前发现道路隐藏的隐形病害的存在，并施以正确的预防性养护措施，其核心是要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的计划性。
三、桥梁预防性养护技术研究
实践中要做好桥梁的预防性养护工作，在技术层面，我们一般可从以下几个方面开始着手：
（一）掌握桥梁结构状态和桥梁的实时运营状态
桥梁的预防性养护首先必须完善检查机制，同时以先进的检测手段做为基础，这样才能够全面、持续的掌握桥梁结构状态以及桥梁的实时运营状态，从而为判断养护时机和选择养护方法提供依据。
完善的检查机制能够为桥梁的运营状况提供完整数据记录，这样能够比较完整的反映出桥梁在使用过程中的结构状况变化和桥梁病害的发展程度，为分析判断桥梁病害原因和研究有针对性的养护对策提供了有力的依据。
先进的检测技术则能保证检测数据的精度和科学性，处理数据和信息的能力也大大提高。所以重视高速公路桥梁的检测效率和质量尤为重要，同时，应该重视现在已经开发和使用的集成检测技术。
（二）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，能够对桥梁基础信息及检查、检测、维修保养等信息进行记录和统计分析，为快速、科学的进行养护决策提供了坚实的基础。同时，通过统一、规范的桥梁养护管理系统，也能够规范桥梁检查、检测内容和方法，统一桥梁技术状况评定标准，能够更加有效的反映桥梁现状，有利于桥梁管养单位做好桥梁养护管理工作。
（三）加强日常小修保养工作，及时恢复结构承载能力与耐久性
实施预防性养护应高度重视日常小修保养工作，当桥梁出现各类病害时，及时判断病害成因和发展趋势，尽快采取经济有效的小修保养措施，控制病害发展，恢复结构的承载能力和耐久性。
（四）常见的桥梁预防性养护方法
结合湖北京珠高速公路桥梁的常见病害，在桥涵构造物养护维修中，常见的预防性养护方法有以下几种：对于混凝土结构表面裂缝和缺陷，及时采取裂缝封闭、混凝土缺陷表面修补等处理措施，防止裂缝和缺陷扩展引起钢筋锈蚀等病害；对于伸缩缝与泄水孔的堵塞，及时进行清理，以防连锁性破坏；在原有伸缩缝失效时（如伸缩量在未到最高环境温度时为0等），安排合理时机更换伸缩缝，避免气温变化引起桥梁其他病害；对于实心板桥存在铰缝裂缝、渗水可能失效的，采用安装横桥向钢肋板，加强板梁间横向联系，以防止出现单板受力等病害；对于部分空心板底部裂缝较多的情况，采用粘贴碳纤维布的方式，恢复结构耐久性，延长桥梁使用寿命。
上述桥梁预防性养护措施实际上也是在我们以往的桥梁养护工作中可能常用到的措施，但没有明确发展相应的预防性养护观念。实际上，我们认为桥梁的预防性养护是一种养护理念及实施这一理念的一整套养护策略。因此，它并不是以预防性养护技术为核心，而是以其实现的一整套政策、体制、模式和运作方式为核心，技术只是最终的实现方式。
结束语
桥梁的健康监测与预防性养护及其重要，这是掌握不同桥型、不同病害与灾害的特点，为制定合理的桥梁维修与加固方案提供有效的数据依据，我们应该贯彻以预防为主的原则，提高桥梁的抗灾能力和服务水平，才能发挥更大的经济效益和社会效益。
