基于橋梁周期性養護中信息化監控技術的應用分析

黃燎

摘要 高速公路橋梁需要進行周期性養護，通過收集分析橋梁各項數據，制定橋梁養護加固施工方案，并將信息化監控技術應用于橋梁周期性養護中，準確檢測橋梁受力狀況。基于此，該文章論述了橋梁信息化監控平臺主要內容，分析了橋梁信息化養護工藝及養護效果，指出了運用該技術可提升橋梁極限彎矩值，增加其承載力，防止出現新裂縫，將裂縫對橋梁的影響降到最低，從而全面提升橋梁的安全性。

關鍵詞 高速公路項目；公路養護信息化；周期性監控調整；監控技術

中圖分類號 U445.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0066-03

0 引言

受各種因素的綜合影響，高速公路橋梁出現各種病害問題，導致道路無法正常運營。建設高速公路橋梁的施工環境復雜，且存在各種不穩定因素。橋梁養護施工時，盡管可收集到一些數據信息，但并不能滿足養護施工對數據的實際需求，致使橋梁養護效果較差。在道路建設軟土地基、路面施工等方面，信息化監控技術已被廣泛應用，并極大地提升了施工質量。為解決當前高速公路橋梁養護方面出現的問題，該文將信息化監控技術融入養護方案，并開展相關方面的研究。

1 工程概述

某高速公路橋梁工程為典型的簡支T型橋梁結構，橋梁的長度、寬度分別為24 m、16 m，單跨內設計橫隔梁共計四道，與橋面方向一致。橋面由瀝青混凝土澆筑而成，橋梁建成后至今共運營12年多。在運營期內，需對橋梁實施周期性養護，一方面是為確保橋梁安全運營，另一方面是為增加橋梁的使用年限。

2 基于信息化監控技術的橋梁周期性監測平臺

橋梁在運營過程中，因受較重荷載，長期處于疲勞狀態，且受到風雨侵蝕，橋梁材料嚴重老化，致使橋梁出現裂縫等病害。由于我國部分橋梁后期運營環節的養護工作比較薄弱，導致許多橋梁得不到及時養護，受損嚴重，需要花費巨大的人力、物力、財力進行修補。為解決上述問題，可采用監測系統，實時收集橋梁結構數據信息，當橋梁出現初期病害時，系統會立即向養護人員發出提示信息，及時開展橋梁養護工作[1]。在橋梁各處布置傳感器，提取橋梁的各項受力數據，并通過無線網絡系統輸送至服務器，開展數據分析，在此基礎上制定科學有效的養護方案。根據養護方案內容，在橋梁指定位置布設監測點，收集橋梁受力數據，如圖1所示。

傳感器的型號、技術參數等內容明確后，在橋梁上選定合適位置，布設傳感器。傳感器的主要作用是對混凝土基體表層變化實施監測，可采用黏貼、打孔注膠或膨脹螺絲等方式安裝傳感器。布設完畢后，采用熔接光纖實現串聯，串聯步驟如下：①確定傳感器的間距，據此將串接光纜切斷；②將各傳感器串聯起來，有效保護各個熔接點；③安裝結束，通過傳感器捕捉橋梁受力信號，從而確定各測點的極限彎矩數值，通過分析該數值可掌握橋梁的承載力。無線網絡將數據輸送至Web服務器，后者對數據實行放大、濾波等分析處理，處理后的數據經以太網輸送至數據庫服務器，進行全面分析[2]。

近年來，隨著科學技術的發展，關于信息化監控平臺的研究成果不斷涌現，有些平臺因其較高的適用性，在各領域得到廣泛應用，可租用這類平臺滿足自身需求。當前高速公路橋梁養護不及時、養護效果差，主要原因是橋梁病害信息數據收集、分析工作相互割裂，橋梁養護任務安排、施工建設、項目驗收等環節未實現協調統一，橋梁養護流程嚴重脫節，數據信息無法有效傳遞共享。所以，要解決上述問題，可使用信息化監控平臺，及時收集橋梁信息、養護施工數據及建設方信息等，并進行完整的存儲與數據分析，實現在橋梁的全壽命周期內做好養護管理[3]。

3 應用信息化監控平臺的高速公路橋梁養護工藝

通過信息化監控平臺收集橋梁的各項數據，在處理分析后，獲取到橋梁測點的受力信息，確定橋梁出現裂縫病害的部位，設計出科學的養護方案，對病害部位實行及時有效的養護。

3.1 排水養護

高速公路橋梁在運營過程中，降水后形成的積水會侵蝕橋梁材料，嚴重影響橋梁使用年限。為將積水快速排放，可在橋面設置排水體構造，加鋪砂墊層，其厚度定為20 cm，上覆一層填料，該結構可將橋面積水快速排放，減少橋梁所受的侵蝕[4]。

3.2 加固養護

通過信息化監控系統收集橋梁信息數據，對其分析處理后得出橋梁的重點受力部位，在薄弱處澆筑混凝土，實現加固養護。采用該養護方法，能加大橋梁構件截面，增加配筋，提升其剛強度，使整體構造更加穩定，防止出現更大的裂縫。

（1）只要外部環境符合施工要求，各種結構樣式橋梁的加固，都可采用這種養護法。加固養護需要外包澆筑混凝土，橋梁荷載量會加大。所以，在施工前需要對橋梁養護部位的承載力進行有效評估，確保符合施工要求。

（2）施工過程中要注意如下事項：①混凝土外包厚度要求超過40 mm，一般澆筑厚度為50 mm；②加固受壓部位外包混凝土厚度應不小于150 mm，且該部位表面需進行毛化處理，其表層凹凸深度超過6 mm；③支撐加固也是提升橋梁承載力的方法之一，將支擋安裝到橋梁下端，有效提升橋梁的穩定性[5]。

3.3 縫隙養護

采用信息化監控技術獲取到橋梁出現的裂縫病害信息，信息內容主要有裂縫數量、長度及裂縫繼續開裂的概率等，從而全面了解橋梁伸縮縫的病害信息[6]。橋梁裂縫病害不但會嚴重影響橋面通行安全，還會縮短橋梁的使用年限。根據圖2所示結構，養護橋梁裂縫。

通過分析圖2可知：橋梁伸縮縫存在凹凸不平的問題，運用切削、挖鑿等手段進行優化，若達不到預期效果，必須考慮安裝新構件。針對橋梁上端橫向部位出現的病害，可采取以下方案解決該問題：①將板梁鉸縫清理干凈，鉸縫內增設鋼筋，運用植筋將板梁連接起來；②采用焊接工藝處理板梁結構，前后所用的鋼筋規格型號須確保一致；③有效處理錨固鋼結構問題，原來的結構預埋件處，加裝鋼筋網后，將錨固環焊接固定[7]。

4 應用分析

采用信息化監控技術，對高速公路橋梁實行周期性養護，將傳感器安裝于橋梁各個測點，收集分析橋梁的各受力信息，完整記錄各項數據，具體見表2。

通過分析表2可知，橋梁承載力大小是由從不同測點獲取到的極限彎矩數值體現，二者為正相關。按照該橋梁設計標準，其極限彎矩數值需超過200.00 N·m；分析表2中的數據可知，從橋梁的五個測點獲取的數值均未超過200.00 N·m，不符合設計標準。這說明實施橋梁周期性養護時，需對測點就近部位采取有效措施進行養護。實施高速公路橋梁養護過程，必須確保每項施工環節，嚴格遵循標準規范[8]。周期性養護施工結束后，繼續通過信息化監控技術，測量橋梁五個測點的極限彎矩數值，與施工前的記錄數據做比較，由此獲得表3的內容。

通過分析表3數據可知，采用此養護方法，對高速公路橋梁實施周期性養護，對比施工前后數據，橋梁各測點的極限彎矩數值明顯變大，且均符合設計標準要求，由此可證明高速公路橋梁的承載能力，也得到明顯提升，信息化監控技術在高速公路橋梁周期性養護中，應用效果顯著[9]。

采用信息化監控技術，對高速公路橋梁實行周期性養護，養護施工結束后，根據在橋梁上設置的五個測點，橋梁被劃分為5個區域，獨立記錄各區域出現的裂縫數量，所得結果如圖3所示。

通過分析圖3可知：①運用信息化監控技術，對高速公路橋梁實施周期性養護，在施工結束一段時間后，橋面的第1～3個區域未再出現裂縫病害；第4個區域出現2處裂縫，第5個區域出現1處裂縫，出現的裂縫都比較小，最長的裂縫只有1.20 mm；②養護施工后，所出現的這些小裂縫，對橋梁正常運營并不構成影響，橋梁受力狀況也不會出現明顯變化。新出現的裂縫，不會影響高速公路橋梁的正常運行，對其受力也不會造成影響；③對于出現新裂縫的區域，可采用信息化監控技術收集相關數據，確定受力部位；若是有害裂縫，可通過灌注高強混凝土進行修補，以增強橋梁結構穩定性，避免裂縫病害加劇[10]。

根據上述實例應用分析可知，針對高速公路橋梁，采用信息化監控技術開展周期性養護，可精準掌控橋梁健康狀況、產生病害的部位及程度，采用適宜的維修方案，有效提升其承載能力。周期性養護完工后，有些部位盡管還會出現部分裂縫，但對橋梁的穩定、安全運營不會產生影響，橋梁通行車輛的安全可得到充分保障。

5 結語

綜上所述，高速公路橋梁的正常運營，對經濟社會的發展意義重大。針對高速公路橋梁的周期性養護，該文采用信息化監控技術，并以具體橋梁項目為研究案例，介紹了養護方法的具體應用效果。養護高速公路橋梁，還需不斷研究新材料、開發新技術，才能不斷推進高速公路橋梁的安全運營。

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