对桥梁结构耐久性问题的思考

2022-11-18

耐久性是指结构在长期使用过程中能够保持其质量稳定的性能。耐久性与结构的使用寿命相关联, 是使用期内结构保持正常功能的能力, 而这一种正常功能直接影响结构的安全性和结构的适应性, 并且更多地体现在适用上。桥梁结构耐久性的意义有: (1) 直接影响结构的适应性和安全性; (2) 影响后期维护和修缮的经济成本。

1 桥梁结构耐久性差的主要原因分析

1.1 设计上重视程度不够

按照我国目前的桥梁设计程序, 在方案设计和评审阶段会烤炉经济和美观的要求, 然而在该阶段对经济性的评估中往往只是以建设成本作为参考指标, 而对于后期的养护、维修等的长期综合成本并没有纳入经济指标中, 依次这种评估经常是比较片面的, 这就为结构出现耐久性问题埋下了隐患。利益方面, 规范作为技术标准已经备受重视, 然而大多数设计人员对规范的理解和运用却远远达不到规范制定的初衷, 很多设计知识进行安全性的验算时, 认为结构设计就是规范加计算, 而忽视了从结构、材料等角度采取措施加强结构耐久性, 并且没有注意到桥梁各构件的寿命是不同的, 没有将各构件的生命周期与整个桥梁的生命联系起来, 更没有从设计施工到养护的全过程加强结构的使用性和安全性。不少桥梁虽然满足了设计规范的强度要求, 仅用了5～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。实际上, 目前的桥梁设计中, 对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注, 既没有明确提出使用年限的要求, 也没有进行专门扽进行设计 (材料、结构措施及设计程序上保证耐久性, 并明确生命在何种维护和使用条件下, 桥梁具有那种程度的耐久性) 。

1.2 施工上仅强调短期质量保证

在施工上, 承包商和监理单位往往只是强调当时的质量状况, 主要以强度作为控制指标, 耐久性仅仅取决于相关人员的技术水平和责任心。然而质量得到保证并不等于在运营状态下结构能够发挥良好的工作性能。承包商不对耐久性负责, 承包商在工程完成后只要符合规范就可以了, 不可能对之后的耐久性负责。另外, 不恰当的加快施工进度的行为也是造成耐久性差的主要因素混凝土强度质量尤其需要有足够的施工养护期予以保证。媒体上加大宣传的所谓就几个月就建成一座大桥、某某大桥提前几个月完工等, 很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。

1.3 正常监测与维护制度不健全

结构耐久性和使用寿命, 与使用阶段的监测、维护和修理不能分割, 尤其是对处于露天和恶劣环境下的桥梁工程。要保证结构安全性和耐久性, 确保正常的运营状态, 必须对建成后处于使用状态的工程进行定期监测和维护。这与人的定期体检类似。我国的规范似乎更注重于设计与施工等技术问题, 而对如何使用与维护缺乏制度上的支撑。有些工程倒塌事故, 例如四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故, 就因为桥面结构与主拱之间的钓竿在连接处发生锈蚀, 如果有定期的结构监测, 这样的事故很有可能避免。

2 对提高桥梁结构耐久性的对策与建议

2.1 设计人员应重视规范的指导性和实践性

我国的规范应该说已经比较系统化，指导性较强。之所以还是出现了一些问题，关键是一些设计人员对规范理解偏差。桥梁工程有着较强的个性，作为工程技术人员应针对具体特点去解决设计与施工问题。不但要重视其强调性，更要重视其指导性。不仅要保证强度要求，而且要想方设法延长桥梁的“生命值”和保证桥梁的“健康”。另外对于在方案设计和评审阶段，在进行经济性评估时应以建设成本和养护维修作为评估依据，也就是桥梁工程从规划设计到生命周期结束期间所发生的费用总和(综合成本)作为评估依据，而不应仅以建设成本作为依据。例如斜拉桥的拉索问题，斜拉桥拉索的平均寿命在20年到30年之间，也就是在其服役期间至少要进行一次换索，如果考虑到后期换索的巨大投入，那么在跨度1000米以下的桥型竞争中，悬索桥与斜拉桥在经济性方面的差距将大大减小。

2.2 建立和完善桥梁工程耐久性评估体系

桥梁工程使用年限较长，耐久性的好坏难以在短期内鉴定，并且难以以单一的、精确的指标表示。但这方面的研究已经在世界范围内展开，事实证明对耐久性的评估并非不可能，但是需要长时间的大量的积累资料。钢筋混凝土结构耐久性评估是指建立一套基于可靠度理论的新的结构耐久性评估方法，实现钢筋混凝土结构耐久性评估的计算机专家系统，根据给定的工程监测数据，对结构的可靠性进行评估，最终预测该结构今后可靠性的降低情况，并根据鉴定结果，对结构的状态进行正确评级，从而为规范的经验性评估方法提供理论依据，并可为规范的修订提供指导。而在设计阶段，也应相应的建立耐久性评估体系和指标，将耐久性评估直接列入评审内容之中，避免因耐久性引起问题。

2.3 将桥梁的监测与维护制度化

要确保结构的正常使用。及时发现安全隐患, 必须建立定期监测的制度, 及时发现问题, 已及时维修与加固, 改变我国目前存在的“养路不养桥”的现象。有些国家对于结构损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程, 强调规定必须定期监测。按照我国目前存在的现行《公路养护技术规范》 (JTJ073—96) 所有桥梁结构都应建立桥梁卡片, 该卡片应装在全部基本资料以及最近技术评定和维护记录。然而事实证明, 这样并没有起到应有的作用, 主要原因可能在于制度的不完善。众所周知, 我国实行的责任终身制, 然而与监理工作的“事先监理”的原理一样, 等到事故发生了再去追究责任, 为时已晚。最为合理的制度应该是起到预防和避免事故发生的作用。把事后的追究和处理变为事前的有效管理和监督, 似乎更为有效和合理。需要特别强调的是, 目前政府在治理的车辆超载问题。对于桥梁来讲, 超载主要有两种情况, 如前所述, 这两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。应该从管理上纳入桥梁维护的范围, 保证桥梁的设计荷载状况与实际状况相吻合。

2.4 积极借鉴国外耐久性方面的经验和成果

一方面是材料的研究, 清理过程中使用最多的是钢材和混凝土, 关于这一方面的研究早已开展, 在此不再赘述。另一方面是关于设计理念的研究, 应认识到结构部件的寿命不是完全相同的, 因而结构寿命期内功能的保证, 必须从设计、施工、材料、监测、维修、加固整个过程来考虑, 重视结构的概念设计与构造设计, 并保障结构在生命周期的结构可检性、可换性、可控性、可强性和可持续性。