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【摘 要】桥梁损伤会随着病害日益加重，降低桥梁使用寿命，通过对桥梁损伤识别方法、橋梁养护和桥梁预防性养护进行介绍，提出了基于损伤识别的桥梁预防性养护技术，并列出了桥梁重点部位的预防性养护措施。
【关键词】损伤识别；桥梁养护；预防性；养护措施
0.引言
桥梁是国家经济建设的一项重要基础设施，桥梁结构在使用过程中经受车辆频繁反复的荷载作用和外界自然环境的影响，其品质会呈逐年下降趋势，在内部出现大量的损伤和病害，如何预防和延缓桥梁病害是桥梁工程中一项重要课题，损伤识别作为预防性养护的科学依据，是保障桥梁正常使用功能的一种重要手段。在桥梁损伤识别研究和实践中，常见的研究方法有基于静力测试的桥梁结构损伤识别方法、基于动力测试的桥梁结构损伤识别方法和基于模式识别的损伤识别方法三类。桥梁的养护工作分为预防性和纠正性养护两种，目前国内桥梁工程采用的大多为纠正性养护，这是一种被动的养护方式，要将损伤识别和预防性养护相结合，将病害消除于隐患之中。
1.桥梁修正的桥梁损伤识别方法
1.1桥梁损伤识别方法
基于静力测试的损伤识别方法，这种方法要求桥梁要停止使用，对桥进行静载试验，得到桥梁结构的变形、挠度、应变和裂缝等静力参数，通过分析判断桥梁的静承载力。这种方法检测结果直接可靠，有成熟的检测技术和计算方法，缺点是难以适应大跨度桥梁的特点，工作量大且不经济，效率较低，实施时需要封闭交通。
基于动力测试的损伤识别方法，通过对结构的刚度、质量和阻尼等参数进行分析，研究其发生损伤时参数变化来判断损伤部位和损伤程度，优点是效率高、经济成本低，对交通影响较小，能够长期进行监测，缺点是监测依赖于传感器的布置，具有较大的测量误差，受噪声影响大。
基于智能算法的损伤识别方法，智能算法是结合计算机科学、统计学、模糊理论等的一种综合方法，有神经网络、遗传算法、小波理论和数理统计几种。
1.2基于模型修正的桥梁损伤识别
基于模型修正的桥梁损伤识别是利用桥梁结构现场试验得到的动力特性，来修正桥梁结构的理论模型，通过构建目标函数，制定约束条件来提高桥梁结构模型准确度。模型修正方法是在有限分析工具的基础上进行的，相对于土工结构试验来说，这种方法周期短、分析快、耗资少，在实际工程中应用广泛。
目前我国桥梁结构的有限元模型修正方法按照模型修正试验依据可以分为静力模型修正、动力修正和综合静动的模型修正。按照功能分为诊断型和非诊断型，按照修正对象分为有矩阵型修正和参数型修正，按照修正范围大小分为整体修正和局部修正，按照优化计算方法分为试算法、直接法、迭代法和综合法。
2.桥梁预防性养护理论与技术
2.1桥梁常见病害
2.1.1桥梁适用性病害
桥面病害有破损、龟裂、坑槽、渗漏和冻胀等，对桥面适用性、耐久性和安全性都造成很大影响，病因主要为沥青混凝土表面厚度不均匀或孔隙率过大，结构强度不足，不能承受车轮荷载长期的反复作用，水的腐蚀作用和超载问题等。
桥头和路堤病害主要为桥面不平整、桥头跳车、路堤沉降过大等，病因主要为引道刚度小，桥台刚度较大，出现不均匀沉降。
伸缩缝和支座，伸缩缝破损、堵塞、松动、支座脱空和剪切变形过大等，病因为设计和施工不当，维护不到位，结构和材料自身存在缺陷等。
排水设施，桥面出现积水、泥浆、车轮打滑、钢筋腐蚀等，病因为泄水管堵塞，前面不整洁，排水坡设计不够等。
2.1.2桥梁耐久性病害
影响桥梁耐久性病害有混凝土老化和剥落、温度裂缝、钢筋锈蚀、涂层脱落、冻融破坏、碱骨料反应和焊缝开裂等。
2.1.3桥梁安全性病害
安全性指桥梁在预定的使用期间能够满足各种荷载、外加变形、约束变形的作用，影响桥梁安全性的病害主要有桥梁结构性裂缝超限，桥梁墩台和基础的桥台移位、侧墙与台体分离，桥墩和桥台的表面混凝土风化、剥落、下沉、倾斜，基础的沉降、倾斜、滑移和开裂等。
2.2桥梁的养护技术
为了保持和延长桥梁使用寿命，必须做好桥梁的养护管理工作，避免小病害发展为大病害，保证桥梁处于完好的技术状态，达到安全、适用和耐久的目的。
目前桥梁的养护工作还存在很大问题，在管理体制和运行机制上不能适应路桥管理企业经营性要求，缺乏足够的法律约束和资金投入，对科技进步重视不够。在养护技术和方法方面检测手段落后，养护机械适应能力差，相关技术标准需要进一步完善。
桥梁养护要做到预防为主和防治结合的方针，坚持早养、小养的原则，建立完善的桥梁养护维修管理系统和数据库，认真依托科技进步成果，逐步提高养护机械化水平，提高生产率。
2.3桥梁预防性养护
桥梁预防性养护要建立健全预防性养护制度，保证日常运营管理的顺利进行，形成高效的管理机制。落实桥梁全寿命理念，设计上完善桥梁的各项细部构造，合理设置防水排水系统，注重构配件的检查和可维修性，施工上改进施工方法，重视施工质量。采用高效的检测手段，全面调查和科学评价，制定周期性的养护工作计划，提高养护决策水平。并重视新材料、新设备和新工艺的应用。
预防性养护的一般措施有清理污染部位、封闭裂缝、修补缺损混凝土、做好漏水和渗水部位处理、清理伸缩缝、清理支座、维护钢结构和金属构件，另外还要重视对附属设施的维护。
3.基于损伤识别的桥梁预防性养护方案
3.1基于损伤识别的桥梁预防性养护技术方法
基于损伤识别的桥梁预防性养护是从养护技术和预防性养护入手，布置桥梁健康状况监测器，通过桥梁的损伤识别来评估桥梁技术状况，并结合人工检查来诊断确定桥梁病害，提出合适的预防性养护方案。
具体方法为首先选定桥梁合适位置布置传感器系统，通过桥梁监测采集数据，然后结合结构损伤识别技术和方法，分析和数值模拟监测数据，得出桥梁的损伤结论，最后根据损伤识别结论，和人工检查相结合诊断桥梁病害，基于桥梁养护和预防性养护技术（下转第178页）（上接第137页）提出预防性养护方案。
3.2某大桥基于损伤识别的预防性养护方案
结合损伤识别和人工巡查，根据常规检测发现的病害、病因提出预防性养护方案如下：
超限裂缝，由于超载导致主梁根部负弯矩较大，处理措施为灌浆修补。非超限裂缝清理干净裂缝表面灰尘后抹灰处理。
混凝土露筋，混凝土施工时振捣不均、漏浆造成，先将表层麻面凿除，对露出的钢筋进行除锈和阻锈处理，最后采用适当的修补材料修补。
箱梁内积水和流白会对箱梁产生腐蚀作用，病因可能为桥面积水所致，流白则主要是混凝土产生开裂后，内部混凝土被氧化后产生白色物质造成。预防措施为检查排水设施，修补泄水管等，清洗流白界面。
钢板支座锈蚀，可能影响支座性能，桥跨结构会自由伸缩。施工时留下的混凝土碎块会积累雨雪，促使钢板锈蚀，要及时清扫残渣，钢板上生锈部分要处理干净，定期养护和检查支座。
伸缩缝局部损坏，一般是车轮反复冲击造成的，养护方案为更换新的钢板，修补混凝土板端。
桥面铺装裂缝，清除桥面裂缝内的杂物，检查裂缝的长度、宽度和深度等，选择环氧树脂等补强材料进行修补。■
【参考文献】
[1]张奔牛，毛成林.桥梁结构损伤识别技术的研究进展[J].科技信息，2010（28）.
[2]李惠，周文松，欧进萍等.大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术研究.土木工程学报，2006，39（2）：46-52.
[3]崔飞，袁万城，史家均.基于静载试验进行桥梁结构损伤识别[J].桥梁建设.2003，（2）：4-7.
[4]张雅涛.高等级公路加强预防性养护的意义及具体实施建议[J].交通世界，2006（4）：12-14.
[5]王天辉，马立元，李世龙，张瑞刚.基于量子遗传算法的钢管焊接结构焊缝损伤识别[J].海军工程大学学报，2012.12.15.
【关键词】损伤识别；桥梁养护；预防性；养护措施
0.引言
桥梁是国家经济建设的一项重要基础设施，桥梁结构在使用过程中经受车辆频繁反复的荷载作用和外界自然环境的影响，其品质会呈逐年下降趋势，在内部出现大量的损伤和病害，如何预防和延缓桥梁病害是桥梁工程中一项重要课题，损伤识别作为预防性养护的科学依据，是保障桥梁正常使用功能的一种重要手段。在桥梁损伤识别研究和实践中，常见的研究方法有基于静力测试的桥梁结构损伤识别方法、基于动力测试的桥梁结构损伤识别方法和基于模式识别的损伤识别方法三类。桥梁的养护工作分为预防性和纠正性养护两种，目前国内桥梁工程采用的大多为纠正性养护，这是一种被动的养护方式，要将损伤识别和预防性养护相结合，将病害消除于隐患之中。
1.桥梁修正的桥梁损伤识别方法
1.1桥梁损伤识别方法
基于静力测试的损伤识别方法，这种方法要求桥梁要停止使用，对桥进行静载试验，得到桥梁结构的变形、挠度、应变和裂缝等静力参数，通过分析判断桥梁的静承载力。这种方法检测结果直接可靠，有成熟的检测技术和计算方法，缺点是难以适应大跨度桥梁的特点，工作量大且不经济，效率较低，实施时需要封闭交通。
基于动力测试的损伤识别方法，通过对结构的刚度、质量和阻尼等参数进行分析，研究其发生损伤时参数变化来判断损伤部位和损伤程度，优点是效率高、经济成本低，对交通影响较小，能够长期进行监测，缺点是监测依赖于传感器的布置，具有较大的测量误差，受噪声影响大。
基于智能算法的损伤识别方法，智能算法是结合计算机科学、统计学、模糊理论等的一种综合方法，有神经网络、遗传算法、小波理论和数理统计几种。
1.2基于模型修正的桥梁损伤识别
基于模型修正的桥梁损伤识别是利用桥梁结构现场试验得到的动力特性，来修正桥梁结构的理论模型，通过构建目标函数，制定约束条件来提高桥梁结构模型准确度。模型修正方法是在有限分析工具的基础上进行的，相对于土工结构试验来说，这种方法周期短、分析快、耗资少，在实际工程中应用广泛。
目前我国桥梁结构的有限元模型修正方法按照模型修正试验依据可以分为静力模型修正、动力修正和综合静动的模型修正。按照功能分为诊断型和非诊断型，按照修正对象分为有矩阵型修正和参数型修正，按照修正范围大小分为整体修正和局部修正，按照优化计算方法分为试算法、直接法、迭代法和综合法。
2.桥梁预防性养护理论与技术
2.1桥梁常见病害
2.1.1桥梁适用性病害
桥面病害有破损、龟裂、坑槽、渗漏和冻胀等，对桥面适用性、耐久性和安全性都造成很大影响，病因主要为沥青混凝土表面厚度不均匀或孔隙率过大，结构强度不足，不能承受车轮荷载长期的反复作用，水的腐蚀作用和超载问题等。
桥头和路堤病害主要为桥面不平整、桥头跳车、路堤沉降过大等，病因主要为引道刚度小，桥台刚度较大，出现不均匀沉降。
伸缩缝和支座，伸缩缝破损、堵塞、松动、支座脱空和剪切变形过大等，病因为设计和施工不当，维护不到位，结构和材料自身存在缺陷等。
排水设施，桥面出现积水、泥浆、车轮打滑、钢筋腐蚀等，病因为泄水管堵塞，前面不整洁，排水坡设计不够等。
2.1.2桥梁耐久性病害
影响桥梁耐久性病害有混凝土老化和剥落、温度裂缝、钢筋锈蚀、涂层脱落、冻融破坏、碱骨料反应和焊缝开裂等。
2.1.3桥梁安全性病害
安全性指桥梁在预定的使用期间能够满足各种荷载、外加变形、约束变形的作用，影响桥梁安全性的病害主要有桥梁结构性裂缝超限，桥梁墩台和基础的桥台移位、侧墙与台体分离，桥墩和桥台的表面混凝土风化、剥落、下沉、倾斜，基础的沉降、倾斜、滑移和开裂等。
2.2桥梁的养护技术
为了保持和延长桥梁使用寿命，必须做好桥梁的养护管理工作，避免小病害发展为大病害，保证桥梁处于完好的技术状态，达到安全、适用和耐久的目的。
目前桥梁的养护工作还存在很大问题，在管理体制和运行机制上不能适应路桥管理企业经营性要求，缺乏足够的法律约束和资金投入，对科技进步重视不够。在养护技术和方法方面检测手段落后，养护机械适应能力差，相关技术标准需要进一步完善。
桥梁养护要做到预防为主和防治结合的方针，坚持早养、小养的原则，建立完善的桥梁养护维修管理系统和数据库，认真依托科技进步成果，逐步提高养护机械化水平，提高生产率。
2.3桥梁预防性养护
桥梁预防性养护要建立健全预防性养护制度，保证日常运营管理的顺利进行，形成高效的管理机制。落实桥梁全寿命理念，设计上完善桥梁的各项细部构造，合理设置防水排水系统，注重构配件的检查和可维修性，施工上改进施工方法，重视施工质量。采用高效的检测手段，全面调查和科学评价，制定周期性的养护工作计划，提高养护决策水平。并重视新材料、新设备和新工艺的应用。
预防性养护的一般措施有清理污染部位、封闭裂缝、修补缺损混凝土、做好漏水和渗水部位处理、清理伸缩缝、清理支座、维护钢结构和金属构件，另外还要重视对附属设施的维护。
3.基于损伤识别的桥梁预防性养护方案
3.1基于损伤识别的桥梁预防性养护技术方法
基于损伤识别的桥梁预防性养护是从养护技术和预防性养护入手，布置桥梁健康状况监测器，通过桥梁的损伤识别来评估桥梁技术状况，并结合人工检查来诊断确定桥梁病害，提出合适的预防性养护方案。
具体方法为首先选定桥梁合适位置布置传感器系统，通过桥梁监测采集数据，然后结合结构损伤识别技术和方法，分析和数值模拟监测数据，得出桥梁的损伤结论，最后根据损伤识别结论，和人工检查相结合诊断桥梁病害，基于桥梁养护和预防性养护技术（下转第178页）（上接第137页）提出预防性养护方案。
3.2某大桥基于损伤识别的预防性养护方案
结合损伤识别和人工巡查，根据常规检测发现的病害、病因提出预防性养护方案如下：
超限裂缝，由于超载导致主梁根部负弯矩较大，处理措施为灌浆修补。非超限裂缝清理干净裂缝表面灰尘后抹灰处理。
混凝土露筋，混凝土施工时振捣不均、漏浆造成，先将表层麻面凿除，对露出的钢筋进行除锈和阻锈处理，最后采用适当的修补材料修补。
箱梁内积水和流白会对箱梁产生腐蚀作用，病因可能为桥面积水所致，流白则主要是混凝土产生开裂后，内部混凝土被氧化后产生白色物质造成。预防措施为检查排水设施，修补泄水管等，清洗流白界面。
钢板支座锈蚀，可能影响支座性能，桥跨结构会自由伸缩。施工时留下的混凝土碎块会积累雨雪，促使钢板锈蚀，要及时清扫残渣，钢板上生锈部分要处理干净，定期养护和检查支座。
伸缩缝局部损坏，一般是车轮反复冲击造成的，养护方案为更换新的钢板，修补混凝土板端。
桥面铺装裂缝，清除桥面裂缝内的杂物，检查裂缝的长度、宽度和深度等，选择环氧树脂等补强材料进行修补。■
【参考文献】
[1]张奔牛，毛成林.桥梁结构损伤识别技术的研究进展[J].科技信息，2010（28）.
[2]李惠，周文松，欧进萍等.大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术研究.土木工程学报，2006，39（2）：46-52.
[3]崔飞，袁万城，史家均.基于静载试验进行桥梁结构损伤识别[J].桥梁建设.2003，（2）：4-7.
[4]张雅涛.高等级公路加强预防性养护的意义及具体实施建议[J].交通世界，2006（4）：12-14.
[5]王天辉，马立元，李世龙，张瑞刚.基于量子遗传算法的钢管焊接结构焊缝损伤识别[J].海军工程大学学报，2012.12.15.