國外大跨度橋梁養(yǎng)護(hù)管理實踐與動態(tài)

國外大跨度橋梁養(yǎng)護(hù)管理實踐與研究動態(tài)同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民2同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民內(nèi)容提要橋梁養(yǎng)護(hù)管理的迫切性橋梁管理系統(tǒng)及相關(guān)規(guī)范指南橋梁檢測與健康監(jiān)測技術(shù)小結(jié)3青島海灣大橋國際橋梁論壇同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民橋梁養(yǎng)護(hù)管理的迫切性4同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民美國及日本橋梁齡構(gòu)成已建橋梁數(shù)分布（%）USA,70%,30yrsJapan,70%,20yrs5同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民在過去的15年中，中國開展了世界上最大規(guī)模的的公路工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，橋梁建設(shè)技術(shù)得到了快速發(fā)展。期間，修建公路91萬公里（含高速公路4.1萬公里），占2005年底全國總公路里程的44％，修建的橋梁數(shù)及橋梁合計總里程分別占相應(yīng)總量的47％，66％。建設(shè)數(shù)量之多，類型之廣，跨徑之大，發(fā)展速度之快舉世矚目。我國的公路橋梁建設(shè)情況6同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期建成的基礎(chǔ)設(shè)施具有以下特點：量大、集中、質(zhì)量低。重大基礎(chǔ)設(shè)施的服役期長，甚至超過經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展持續(xù)期。高效合理地規(guī)劃利用有限的資源，對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理是社會基礎(chǔ)設(shè)施管理工程的主要目的。尤其是在進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入平穩(wěn)期、社會人口老齡化等問題日益突出的后工業(yè)社會后，諸多課題需要研究和應(yīng)對。經(jīng)濟(jì)高速成長期建成的基礎(chǔ)設(shè)施特點7同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來社會財富和資產(chǎn)的急劇膨脹。包括橋梁在內(nèi)的社會基礎(chǔ)設(shè)施是社會資產(chǎn)的重要構(gòu)成。隨著基礎(chǔ)設(shè)施“年齡”的增加，對社會資產(chǎn)的維護(hù)管理、有效利用成為社會經(jīng)濟(jì)活動的重要內(nèi)容之一。國外甚至提出，這一變化對工程技術(shù)的需求促成了“社會基礎(chǔ)設(shè)施管理工程”的誕生?！吧鐣A(chǔ)設(shè)施管理工程學(xué)”8同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民橋梁管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫（檔案）橋梁檢測、監(jiān)測技術(shù)橋梁技術(shù)狀態(tài)評估理論與方法維修加固技術(shù)資產(chǎn)評估（AssetManagement）全壽命設(shè)計技術(shù)相關(guān)規(guī)范指南“社會基礎(chǔ)設(shè)施管理工程學(xué)”—技術(shù)要求—9同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民養(yǎng)護(hù)管理是一門綜合性較強的工程學(xué)，不僅需要養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)本身，對設(shè)計和施工技術(shù)也要相當(dāng)熟知。不僅要有理論知識，實踐經(jīng)驗也非常重要。每個結(jié)果所處的環(huán)境不同，所遇問題典型性不強，需要具備靈活運用理論和經(jīng)驗進(jìn)行綜合判斷的能力。要掌握工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識，對政策的了解，以及決策能力。對維修加固技術(shù)的了解。社會責(zé)任感?！吧鐣A(chǔ)設(shè)施管理工程學(xué)”—人才要求—10同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民橋梁的養(yǎng)護(hù)維修費用不單單是直接的材料和工程費用，與相關(guān)的財務(wù)、稅收政策均有關(guān)系。養(yǎng)護(hù)費用預(yù)算的區(qū)域性、均衡性原則。維修養(yǎng)護(hù)與經(jīng)費預(yù)算“社會基礎(chǔ)設(shè)施管理工程學(xué)”—制度要求—11同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民現(xiàn)狀：單一項目、短期預(yù)算（年度）、經(jīng)驗性決策。問題：資源預(yù)算利用不合理、需維修對象的優(yōu)先順序不合理（甚至導(dǎo)致惡性安全事故的發(fā)生）。發(fā)展趨勢：綜合性、中長期計劃、科學(xué)決策綜合、系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)管理投資計劃12同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民橋梁多為公共投資建設(shè)項目，需要接受嚴(yán)格的財務(wù)審計。但目前財務(wù)審計制度多追求初期建設(shè)投資的有效合理利用而忽略（或誤解）與結(jié)構(gòu)耐久性和養(yǎng)護(hù)管理有關(guān)的費用。全壽命費用（LCC＝LifeCycleCost）是近年提出的理念，并逐漸得到認(rèn)可和在實際工程實施中應(yīng)用。參與社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理的技術(shù)人員和管理人員有責(zé)任向政府有關(guān)部門和公眾解釋說明和宣傳這些新的理念并推動其在實際工程中的應(yīng)用。財務(wù)審計及對公眾的說明解釋責(zé)任13同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民橋梁管理系統(tǒng)及相關(guān)規(guī)范指南14同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民結(jié)構(gòu)初期功能設(shè)定。結(jié)構(gòu)服役期性能退化預(yù)測，對策預(yù)案。結(jié)構(gòu)可能遭遇的災(zāi)害及對策預(yù)案。分析結(jié)構(gòu)使用時其功能帶來的優(yōu)缺點，并反饋給其他環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)管理的基本周期與內(nèi)容15同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民數(shù)據(jù)庫養(yǎng)護(hù)管理工作的構(gòu)成16同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民狹義目標(biāo)：以最小的費用維持某結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)的性能達(dá)到設(shè)計要求。廣義目標(biāo)：將對象基礎(chǔ)設(shè)施（群）使用期的性能維持在需求水準(zhǔn)以上，同時使總體維護(hù)費用和對環(huán)境的影響控制在最小程度。（德國：路網(wǎng)層次的養(yǎng)護(hù)管理）養(yǎng)護(hù)管理的目標(biāo)17同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民養(yǎng)護(hù)管理中的結(jié)構(gòu)壽命與維護(hù)費用18同濟(jì)大毛學(xué)橋梁猴工程系礦孫仿利民LCC＝I（初期允造價）時＋M（維浴修管嗽養(yǎng)費坐用）＋R（拆鞭除費辦用）19同濟(jì)大面學(xué)橋梁從工程系灑孫杰利民正確的孩理論模遣型建立腥于豐富檢準(zhǔn)確的班數(shù)據(jù)之碧上。橋梁磨數(shù)據(jù)慶庫的服必要分性20同濟(jì)辣大學(xué)心橋梁誤工程搭系鄰孫呢利民目的：套跨越時舟間、空臘間、體貸制的界梯限，系識統(tǒng)、及號時、準(zhǔn)拋確地提虧供統(tǒng)一團(tuán)的信息炮，信息撤共享。作用：膛信息普廁及、信遙息共享得、信息腸比較、捏信息標(biāo)打準(zhǔn)化統(tǒng)診一化、宵信息利捎用高效賀化。功能要彩求：準(zhǔn)橋確（最將新信息截）、客乞觀、充宵實、公扔平（開份放性）疲。（美國冬國家橋閣梁檔案脅）橋梁數(shù)緒據(jù)庫的睬目的與貫作用21同濟(jì)大奇學(xué)橋梁壘工程系糊孫溫利民橋梁腔管理址系統(tǒng)餡的構(gòu)渠成—例：Pon換tis22同濟(jì)大免學(xué)橋梁扯工程系尊孫項利民荷蘭-基于概宇率論方單法的評千估方法基于全可靠貌度的侵方法相關(guān)筆技術(shù)臉規(guī)范23同濟(jì)撿大學(xué)幻玉橋梁鼠工程牧系醫(yī)孫尚利民橋梁檢候測與健盾康監(jiān)測倍技術(shù)24同濟(jì)大費學(xué)橋梁銜工程系割孫炕利民橋梁奧結(jié)構(gòu)沒性能潛退化希要因25同濟(jì)鑒大學(xué)階橋梁王工程動系網(wǎng)孫忌利民日常厭巡檢換：定兇性檢絕測，蒸目測銅為主拐。定期檢秒測：日斗常巡檢走無法把匆握的構(gòu)辯件和內(nèi)鈔容，定亦量把握漂。詳細(xì)檢逗測：發(fā)捎現(xiàn)問題蠶時。初期醒檢測莖：竣腹工試征驗。臨時檢貴測：突臥發(fā)災(zāi)害飾后。檢測的梨種類26同濟(jì)大狀學(xué)橋梁趟工程系款孫羅利民混凝盲土結(jié)構(gòu)非學(xué)破壞檢斜測的種告類和評咳價參數(shù)評價參數(shù)方法分類質(zhì)量強度·彈?；貜椃ǔ暡ǚ_擊彈性波法打音法其他彈性波法彈性波法彈性波法材料劣化超聲波法AE（聲發(fā)射）法彈性波法彈性波法內(nèi)部缺陷裂縫超聲波法AE（聲發(fā)射）法熱圖像法（紅外線）X射線法彈性波法彈性波法電磁波法電磁波法空隙·剝離超聲波法沖擊彈性波法打音法熱圖像法（紅外線）電磁波雷達(dá)法X射線法彈性波法彈性波法彈性波法電磁波法電磁波法電磁波法鋼筋銹蝕電位法X射線法其他電磁波法鋼筋直徑·保護(hù)層厚度電磁誘導(dǎo)法電磁波雷達(dá)法電磁誘導(dǎo)法電磁波法27同濟(jì)大釋學(xué)橋梁丈工程系很孫鉆利民鋼結(jié)構(gòu)非惹破壞檢飽測的種享類和評乖價參數(shù)評價參數(shù)方法分類內(nèi)部缺陷X射線法超聲波法AE法電磁波法彈性波法彈性波法表面或表層缺陷X射線法超聲波法AE法渦流探傷法熱圖像法（紅外線）磁粉探傷法浸透探傷法電磁波法彈性波法彈性波法電磁誘導(dǎo)法電磁波法其他其他28同濟(jì)傻大學(xué)碌橋梁俱工程船系校孫尾利民混凝補土材弓料：喇離散遍性大凈，應(yīng)跑用技給術(shù)不嗚成熟價。鋼材：稠分辨率芝要求高龜，對傳搖感器接砌觸狀態(tài)弊敏感。方法盞比較非破壞趁檢測主風(fēng)要方法—彈性憶波方刊法29同濟(jì)嚼大學(xué)讀橋梁壯工程虜系蟻孫哲利民目的典：獲罰取橋?qū)哼\播營狀帶況的碑信息掃；驗證設(shè)助計；支持菜養(yǎng)護(hù)絡(luò)管理嗚決策廢。功能：鑰自動實昂時監(jiān)測錯環(huán)境條佩件和橋炮梁相應(yīng)糖并直觀寒顯示結(jié)拐果；識別結(jié)緩構(gòu)損傷目并對結(jié)妙構(gòu)異常值反應(yīng)緊漁急預(yù)警影；跟蹤結(jié)悶構(gòu)狀態(tài)盛變化趨退勢為大譯橋養(yǎng)護(hù)課管理決吐策提供棟依據(jù)。大跨度讓橋梁監(jiān)濕測系統(tǒng)嶺的目的膚與功能30同濟(jì)斜大學(xué)續(xù)橋梁犁工程雙系蘋孫伶利民我國造已有40余座大與橋安裝它橋梁健霸康監(jiān)測畢系統(tǒng)，睛一般特干點為：一般俘來說皮，一麥個大以跨度佩橋梁晉的健權(quán)康監(jiān)叛測系祝統(tǒng)由已少則50、多犁則300個以就上的歉傳感或器測下點組均成，刷其費增用約耗占到器橋梁債總造厚價的0.5廟-2.挎0%；監(jiān)測已系統(tǒng)濁的設(shè)褲計理渾念越陸來越果側(cè)重危于為駐橋梁娘的養(yǎng)仔護(hù)管踏理提準(zhǔn)供支在撐，哭偏重祖監(jiān)測迅內(nèi)容姨和技揚術(shù)而季輕視叉測試絹數(shù)據(jù)著處理貪和評遞價的廊設(shè)計皮方案夜越來段越不箏易被骨橋梁槽業(yè)主朵所接歡受；健康拌監(jiān)測我系統(tǒng)旁本身桌的耐浙久性碰受到袍重視壇，要慨求傳尋感器鹽和其慨他硬圾件具志有可記更換覆性，論并且尺更換趟時不窮能影惜響到竟數(shù)據(jù)訴采集晃的連坐續(xù)性燭；成橋休后的苦結(jié)構(gòu)弱健康斃監(jiān)測亦系統(tǒng)愛與施高工控享制的失監(jiān)測鋼系統(tǒng)轎相結(jié)群合，航監(jiān)測霸數(shù)據(jù)悶內(nèi)容稼前伸尾到施切工階拍段；結(jié)構(gòu)狀然態(tài)評估繞子系統(tǒng)航和評估涌軟件的及水平有久所提高宰，配套屈的專家謎組也被蓄視為橋揚梁結(jié)構(gòu)脊健康監(jiān)臘測系統(tǒng)呈用戶的鞭重要人先員構(gòu)成元之一。我國大狀跨度橋膨梁健康綿監(jiān)測系頑統(tǒng)概況31同濟(jì)大障學(xué)橋梁恢工程系債孫捐利民東海痛大橋別健康違監(jiān)測慮系統(tǒng)東海大欺橋是連甚接深水乳洋山港擇和上海徒的唯一匙海上通頑道，全蟻長32k勵m，包括咬兩座斜墻拉橋和俊多跨連植續(xù)及簡飼支梁橋類。20大05年建隨成通學(xué)車，200慨6年10月橋梁圣健康監(jiān)思測系統(tǒng)胸開始使廉用。Sh米an矮gh蚊aiPo成rt32同濟(jì)奧大學(xué)予橋梁掩工程憑系貴孫唯利民系統(tǒng)侍設(shè)計利原則咳：遵為框管養(yǎng)日服務(wù)錯；慮系但統(tǒng)應(yīng)胞實用銳、可錯靠、累經(jīng)濟(jì)驢；業(yè)傳嘉感器裝數(shù)量片在滿良足數(shù)高據(jù)搜旱集的用前提哪下最賺小化產(chǎn)；純考舉慮傳腥感器趟及其樣他硬求件的西耐久隊性，然要有巷可更鋪換性奸，更泄換時醬數(shù)據(jù)桑要有薯可持性續(xù)性份；昌監(jiān)孤測系崖統(tǒng)要炊與人少工檢諷測和地其他診渠道頑數(shù)據(jù)孫相結(jié)藥合；菠管理狀人員插中要壘包括硬橋梁飯監(jiān)測科評估糠專家煙組，劇以充飯分利驗用監(jiān)艇測系錦統(tǒng)數(shù)獻(xiàn)據(jù)。33同濟(jì)提大學(xué)咱橋梁教工程杰系本孫解利民主通峽航孔蓬斜拉謝橋（73＋13劃2＋420＋13川2＋73米斜拉李橋）顆珠山闖斜拉橋（50+際139＋332＋139陜+50米）50規(guī)0噸級普副航襖道橋(7角0＋120＋12柏0＋70米變乘高度炊連續(xù)數(shù)梁）100我0噸級副煉航道橋（80勇+1遲40斬+1鉆40＋80米變僵高度怒連續(xù)成梁）灘涂區(qū)(7－50米跨渾等高加度連互續(xù)梁惕）第二非瓦通航孔五區(qū)(6－60米跨邁等高謠度連里續(xù)梁襖）第四非灰通航孔禮區(qū)（70米跨等哭高度連針續(xù)梁）50譽0噸級副耀航道橋(90＋160＋160＋90米變高許度連續(xù)故梁）腐蝕暴寄露站大烏龜度島監(jiān)測內(nèi)江容——慰8個區(qū)段34同濟(jì)大建學(xué)橋梁雪工程系甚孫鋒利民監(jiān)測內(nèi)芬容斜拉疏橋監(jiān)丈測內(nèi)茶容：1）氣象2）結(jié)極構(gòu)溫雙度3）應(yīng)變4）伸縮卷縫位移5）梁塔臂動力6）索力7）梁單塔位罪移8）鋼染結(jié)構(gòu)渾疲勞實時第監(jiān)測滲：連續(xù)閑梁橋封監(jiān)測帳內(nèi)容債：1）墩軋臺沉廟降2）撓度3）結(jié)曲構(gòu)溫堤度對難鋼以檢照測的幻玉地方冰、惡欲劣環(huán)匯境下根無法客檢測屋的地催方以占及設(shè)魚備經(jīng)朝濟(jì)性杯滿足呆要求侍的條艘件下賴，使嫌用傳鈴感器襖進(jìn)行跨實時劉監(jiān)測顏，全阿橋共撓設(shè)七回大傳弓感器竟子系覽統(tǒng)：壤氣象度、疲寒勞、GPS、連棄續(xù)梁診橋、理光纖灣、振遭動、曾索力險。35同濟(jì)大蝕學(xué)橋梁鑒工程系若孫單利民實時再監(jiān)測族傳感炒器系奇統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容采樣頻率傳感器數(shù)量數(shù)據(jù)通道數(shù)量狀態(tài)通道數(shù)量氣象1Hz288結(jié)構(gòu)溫度30M/次143143143應(yīng)變25Hz727272伸縮縫位移25Hz888梁塔動力50Hz608888索力30M/次168016索塔位移10Hz92781鋼結(jié)構(gòu)疲勞1天/次489648墩臺沉降及撓度1天/2次120120120總計47864258436同濟(jì)密大學(xué)排橋梁苗工程圣系浮孫魂利民系統(tǒng)挎組成傳感器任系統(tǒng)---氣象樂監(jiān)測挺子系勁統(tǒng)---表GP輝S子系潛統(tǒng)--頌-疲勞監(jiān)務(wù)測子系豈統(tǒng)---光纖青傳感市子系閑統(tǒng)---斜拉譽橋振溉（震構(gòu)）動冷監(jiān)測毛子系版統(tǒng)--庫-索力必監(jiān)測農(nóng)子系樸統(tǒng)---連續(xù)梁場子系統(tǒng)數(shù)據(jù)崇處理懼系統(tǒng)在線評攀估系統(tǒng)離線初評估坐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稱預(yù)警止系統(tǒng)船撞監(jiān)俱測(a)船撞前后MAC(1,1)的比較(b)船撞前后MAC(2,2)的比較(a)船撞前后模態(tài)頻率的比較(b)船撞前后模態(tài)阻尼比的比較汶川地慶震結(jié)構(gòu)頻撐率隨溫鄰度變化結(jié)構(gòu)怠頻率刊隨溫嬸度變參化Cor樂rel幸ati卡on亮bet粥wee武nF攻req