橋梁檢測與加固方案經(jīng)濟分析

周丹　陳蘇武　陳強

摘 要：橋梁在使用過程中難免出現(xiàn)質(zhì)量問題，這種問題是難以避免的。本文基于這一背景，簡單闡述了橋梁檢測與加固的必要性，分析了檢測方案以及加固方案模式，并在此基礎(chǔ)上從經(jīng)濟性角度分析了加固方案的實施注意事項。旨在完善檢測與加固模式，提升橋梁使用安全性與有效性。

關(guān)鍵詞：橋梁；檢測；加固

受到車輛行駛速度、承受應(yīng)力、環(huán)境、使用年限等因素影響，橋梁必須在使用一段時間后展開檢測，了解其承受極限、結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及橋面破損情況等，并根據(jù)檢測結(jié)果制定合適的加固方案，確保橋梁使用安全性。

1 橋梁檢測方案分析

橋梁的檢測主要目的在于找到橋梁中由于使用或是施工原因存在的一些影響質(zhì)量安全的漏洞，從而為加固提供現(xiàn)實依據(jù)。檢測工作結(jié)束后需要對橋梁展開綜合評估，包含對現(xiàn)有質(zhì)量危險因素的評估、對施工階段各項目實施有效性評估（該項評估需根據(jù)橋梁工程資料實施具體分析）、對現(xiàn)場荷載試驗結(jié)果的評估這三個方面。只有在評估結(jié)果出現(xiàn)之后才能夠進(jìn)行后續(xù)加固方案的制定，從而計算其經(jīng)濟性。病害檢測具體實施包含以下幾個方面：

1.1 橋梁極限的測定

橋梁極限指的是在收到荷載作用下橋梁能夠承受的最大強度。當(dāng)對橋梁實施荷載試驗時，需觀察其受拉區(qū)狀態(tài)，重點在于裂縫是否擴大以及原有不存在裂縫部位是否出現(xiàn)開裂情況。若沒有發(fā)生上述現(xiàn)象則證明橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受的強度并沒有下滑。但若在檢測前橋梁曾受到過撞擊（汽車翻車時對橋梁造成的撞擊等），可能引發(fā)內(nèi)部鋼筋斷裂，此時橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于受損狀態(tài)，其極限強度必然會減小。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)的測定

橋梁結(jié)構(gòu)測定主要目的在于了解橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是否完善，若發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在異常變化時需要及時停用該橋梁并進(jìn)行加固，這類加固需要的經(jīng)濟成本較高。在荷載試驗下，受拉區(qū)原有裂縫出現(xiàn)擴大痕跡或是產(chǎn)生開裂則證明橋梁原有建造中使用的鋼筋應(yīng)力較大，但結(jié)構(gòu)使用情況需進(jìn)一步完善，以免造成斷裂等突發(fā)危險。若沒有發(fā)現(xiàn)受拉區(qū)破損情況，則證明橋梁極限強度仍在可控范圍（安全范圍）內(nèi)，并且未出現(xiàn)較明顯衰弱現(xiàn)象。

1.3 其它檢測

這類型檢測包含了橋梁在檢測階段的細(xì)微查驗，例如查看橋柱、橋面上是否出現(xiàn)了空洞、露筋、開裂或是蜂窩現(xiàn)象，了解其鋼筋是否存在老化可能性，查看露出鋼筋在雨水天氣影響下是否出現(xiàn)了銹蝕情況。

2 橋梁加固方案分析

橋梁加固的方式通常存在許多種，方案選擇需要根據(jù)橋梁檢測結(jié)果針對性選取適合方案。加固人員首先應(yīng)了解橋梁受損基本狀態(tài)，其次為橋梁在不加固情況下的耐久力以及承載能力，根據(jù)檢測結(jié)果判斷下滑程度。從經(jīng)濟性角度出發(fā)，橋梁的加固方案應(yīng)該建立在完成目標(biāo)任務(wù)使用經(jīng)濟投入最少基礎(chǔ)之上，并且在實踐方面注意控制，減少加固過程對來往車輛交通產(chǎn)生的不良影響。通常而言，橋梁加固方案可表現(xiàn)為下列幾種：

2.1 結(jié)構(gòu)受損情況

原有橋梁在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受損情況時，可根據(jù)受損程度了解結(jié)構(gòu)使用時間以及能夠承受的最大應(yīng)力。之后從經(jīng)濟性角度分析結(jié)構(gòu)是否應(yīng)更換，若可以更換則使用新結(jié)構(gòu)取代。

2.2 構(gòu)件截面的擴增

若檢測結(jié)果顯示橋梁剛度與強度出現(xiàn)了衰弱跡象，可通過將其構(gòu)件截面增加面積或擴大方式增強加固程度。這種方式的實施需注意結(jié)合有效性，即新擴增部位需要與原有舊結(jié)構(gòu)融合在一起形成一個整體，這樣才能夠保障加固有效性。否則若兩者處于分離狀態(tài)，加固充其量只是稍微提升了承載力而已。

2.3 外應(yīng)力的施加

橋梁出現(xiàn)裂縫情況原因多在于所受應(yīng)力不均造成，此時的加固方案可從外應(yīng)力方面著手，對原結(jié)構(gòu)加大外應(yīng)力，讓原有橋梁受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而達(dá)到減輕裂縫部位所受應(yīng)力程度效果，從另一角度增強橋梁強度與剛度。

2.4 受力體系的改變

橋梁受力體系在加固中可以通過改變將原有受力程度減輕，從而減少橋梁受力作用，將裂縫之類的破損情況保持在現(xiàn)有狀態(tài)，減緩破損惡化速度。

3 檢測與加固經(jīng)濟方案研究

3.1 橋梁本身壽命

橋梁的壽命周期會受到多種因素影響，當(dāng)需要對橋梁實施檢測與加固時，首先應(yīng)了解該橋梁在使用環(huán)境中這些因素對橋梁影響的所占比重。通過比重計算對橋梁的加固能夠維持的有效時間，同時在三種成本的分析下決定出經(jīng)濟性方案。橋梁壽命周期影響因素如下：

3.1.1 社會成本

社會成本也可以被稱為環(huán)境成本，主要為環(huán)境污染為橋梁帶來的損失。這類損失程度相對而言微乎其微，但卻會隨著社會狀態(tài)、污染程度等方面的變化而產(chǎn)生改變。例如當(dāng)環(huán)境異常時，酸雨這類具有一定腐蝕作用的雨水不僅對花草樹木以及人類產(chǎn)生影響，其同樣會作用于橋梁混凝土，對橋梁表面產(chǎn)生輕微腐蝕。此時的加固方案需針對這類環(huán)境因素展開分析，在橋梁表面涂抹防腐蝕材料等。同時需計算經(jīng)濟成本以及在此加固時間。

3.1.2 機構(gòu)成本

機構(gòu)成本包含了設(shè)計成本、建造成本以及維護成本。設(shè)計成本主要指加固方案的設(shè)定方面，當(dāng)檢測人員得出橋梁檢測報告之后，加固操作人員應(yīng)設(shè)計出完整的加固方案，期間花費的成本即為設(shè)計成本。建造成本指的是加固方案的實施階段所花費用，包含人工操作費用、材料使用費用、機械設(shè)備租賃費用等。維護成本指的是橋梁加固維護費用，主要指在加固方案實施之后隔段時間為定期維護所花成本。

3.1.3 用戶成本

用戶成本包含用戶耽擱成本以及維護事故成本。在橋梁加固維修期間，需要行駛在這座橋上的車輛通行道寬變窄，在可能出現(xiàn)堵車的情況下會產(chǎn)生用戶成本。在維護期間，就我國目前橋梁維護保養(yǎng)來看，通常是取1～2個車道展開作業(yè)維護，車輛在剩余車道上行駛。這種維護模式雖然可以保障車輛仍舊在橋面上通行，但由于車道數(shù)量的減少，該路段事故產(chǎn)生幾率也會隨之增加，進(jìn)而產(chǎn)生事故成本。

3.2 加固時機設(shè)定

對橋梁的加固時機設(shè)定需要建立在對多方面因素的綜合考慮基礎(chǔ)之上，例如車流量時段高峰期、節(jié)假日、氣候條件等等。加固時機的選擇必須對橋梁進(jìn)行至少一周時間的觀測，了解其行駛狀況。加固時機測定可通過回歸分析建立出行駛質(zhì)量模型：

線性模型：RQI=6.757-0.46IRI

也可以建立一個非線性模型：RQI=5.0exp（-0.0573IR）

上述公式中RQI維五分制算法，表示行駛質(zhì)量指數(shù)；IRI表示國際平整度指數(shù)，其單位為m/km。

3.3 養(yǎng)護費用計算

橋梁的維修養(yǎng)護主要是對危害橋梁正常使用的部分進(jìn)行預(yù)防以及修繕工作。例如橋面伸縮縫裝置、橋面鋪裝層、橋面防水設(shè)施的更換與修補，這些都屬于橋梁的維修養(yǎng)護范疇，由此發(fā)生的費用計為橋梁每年的維修養(yǎng)護費用。同時橋梁營運一段時間后還要對其進(jìn)行一定程度的大修，對存在病害的部位、構(gòu)件進(jìn)行補強、維修，以保證其后相當(dāng)長時間內(nèi)橋梁正常營運。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁的檢測有效程度直接影響到后續(xù)加固工序?qū)嵤┯行裕虼藢蛄旱募庸淌紫葢?yīng)保障檢測結(jié)果準(zhǔn)確性，并將結(jié)果按維修保養(yǎng)差異性分類。加固方案的制定不僅需要保障橋梁日后使用安全性，還需要考慮到經(jīng)濟成本，在有效加固條件下盡可能減少不必要經(jīng)濟支出。總之，相關(guān)研究人員還需加大投入力度，根據(jù)橋梁實際狀況制定出針對性經(jīng)濟方案，提升檢測與加固有效性。

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