江蘇省高速公路混凝土梁式橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)體系設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）19-0104-05

Abstract：Bridgepreventivemaintenanceisa kindofactiveprotectionproject.Basedonthecurrent operationand maintenancestatusofhighwayconcretebeambridgesinJiangsuProvince，thispaperestablishesatechnical systemforpreventive maintenanceofbridges，clarfesthedefinitionandclasificationofpreventivemaintenance，formsatargetedandoperable preventivemaintenanceprocess，andproposesacomprehensivemaintenanceopportunitymethodbasedontimeandstructure/ component performance to guide the actual bridge maintenance work.

Keywords： bridge; preventive maintenance;maintenance proces; maintenance opportunity； maintenance technology

雖然我國(guó)已提出了橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，但目前沒有明確統(tǒng)一的行業(yè)定義和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)涉及橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的行業(yè)規(guī)范和辦法主要有《公路工程養(yǎng)護(hù)管理辦法》交公路發(fā)[2018]33號(hào)）JTG5120—2021《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》，兩者在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)與修復(fù)性養(yǎng)護(hù)定義及劃分上均存在差異，也缺少預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)等實(shí)施指導(dǎo)內(nèi)容。截至2023年底，江蘇省高速公路混凝土梁式橋共計(jì)6202座，歷年梁式橋技術(shù)狀況較好，以1、2類橋梁為主，屬于預(yù)防養(yǎng)護(hù)開展的主要對(duì)象。為了全面提升江蘇省橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平，本文針對(duì)江蘇省高速公路混凝土梁式橋養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，建立了符合江蘇省橋梁養(yǎng)護(hù)實(shí)際的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)體系。

1橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)定義

為了便于橋梁管理者開展預(yù)防養(yǎng)護(hù)工作，參考國(guó)內(nèi)外道路橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)相關(guān)指南、規(guī)范和研究成果，本文擬定江蘇高速公路橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)定義為：基于全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本理念，以橋梁結(jié)構(gòu)安全、部件耐久、構(gòu)件可靠為目的，為延緩性能過快衰減、延長(zhǎng)使用壽命而預(yù)先采取的主動(dòng)防護(hù)工作。預(yù)防養(yǎng)護(hù)的具體闡述如下。

第一，目標(biāo)在于確保橋梁結(jié)構(gòu)安全、部件耐久、構(gòu)件可靠，期望通過預(yù)防養(yǎng)護(hù)實(shí)現(xiàn)：正常使用條件下（非風(fēng)、碰撞、火燒、水毀、地震等不可控意外因素）不出現(xiàn)4類及以下橋梁；正常使用條件下混凝土梁式橋主體結(jié)構(gòu)主要部件不出現(xiàn)4類及以下。

第二，預(yù)防養(yǎng)護(hù)是為了保持橋梁構(gòu)件的性能良好：這時(shí)的橋梁可能性能很好，可能已經(jīng)出現(xiàn)輕微病害，也可能存在一些對(duì)結(jié)構(gòu)安全有潛在威脅的趨勢(shì)。

第三，預(yù)防養(yǎng)護(hù)是一種主動(dòng)防護(hù)工作：主動(dòng)防護(hù)意味著需要對(duì)未來的橋梁狀況發(fā)展有一定的提前預(yù)判。

第四，基于全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本，在預(yù)防養(yǎng)護(hù)開展過程中需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。

2橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)分類

根據(jù)其定義，可以看出橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為：維持結(jié)構(gòu)性能、延緩病害發(fā)展、延緩結(jié)構(gòu)性能退化趨勢(shì)。結(jié)合預(yù)防養(yǎng)護(hù)與日常養(yǎng)護(hù)和修復(fù)養(yǎng)護(hù)的區(qū)別，本文將橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)細(xì)化為以下幾種。

2.1 日常養(yǎng)護(hù)

分為不涉及病害的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，包括橋梁定期保潔、垃圾清理；以及涉及病害，但不按項(xiàng)目進(jìn)行集中管理的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，如混凝土修補(bǔ)與涂裝、墩臺(tái)垃圾清理等。

2.2 預(yù)防養(yǎng)護(hù)（工程性）

為保持橋梁結(jié)構(gòu)性能良好，為延緩性能過快衰減、延長(zhǎng)使用壽命而預(yù)先采取的，以工程項(xiàng)目進(jìn)行管理的主動(dòng)防護(hù)工作，又可以分為以下3類。

1）周期養(yǎng)護(hù)：以防止病害出現(xiàn)為目標(biāo)。根據(jù)制定的養(yǎng)護(hù)周期，對(duì)部構(gòu)件實(shí)施間歇性養(yǎng)護(hù)工作，如結(jié)構(gòu)防腐涂裝工程等。

2）基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)：以現(xiàn)有病害的控制為目標(biāo)。對(duì)類似病害的批量集中維修，對(duì)橋梁構(gòu)件中存在的非結(jié)構(gòu)性病害施以相應(yīng)維護(hù)措施，包括橋梁伸縮縫、支座構(gòu)件的集中維護(hù)或更換，以及鋼筋銹蝕等病害的集中修補(bǔ)。

3）基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)：以病害趨勢(shì)的控制和預(yù)防為目標(biāo)。不僅僅基于現(xiàn)狀病害及目前構(gòu)件狀況的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，在橋梁尚未發(fā)生嚴(yán)重病害時(shí)，通過對(duì)病害發(fā)展趨勢(shì)的分析預(yù)測(cè)，預(yù)先進(jìn)行性能提升。

江蘇省高速公路混凝土梁式橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)流程如圖2所示。

如某些橋梁發(fā)生病害，對(duì)同批次類似橋梁進(jìn)行構(gòu)件及病害趨勢(shì)分析，實(shí)施基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。

江蘇省高速公路混凝土梁式橋養(yǎng)護(hù)體系劃分如圖1所示。

從流程可以看出，橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)是一個(gè)完整的決策體系，預(yù)防養(yǎng)護(hù)體系應(yīng)涵蓋“檢測(cè)一分析一決策—實(shí)施一評(píng)估\"五個(gè)環(huán)節(jié)。橋梁檢測(cè)內(nèi)容按照國(guó)家規(guī)范《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》執(zhí)行，參照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》判斷結(jié)構(gòu)的現(xiàn)行技術(shù)狀況。基于技術(shù)狀況分析，明確橋梁養(yǎng)護(hù)目的，若養(yǎng)護(hù)目的為延緩結(jié)構(gòu)性能退化，提高結(jié)構(gòu)耐久性及預(yù)期壽命，則進(jìn)入到預(yù)防養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。

3橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)流程

橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)貫徹“預(yù)防為主、防治結(jié)合\"的方針，預(yù)防養(yǎng)護(hù)應(yīng)在橋梁檢查結(jié)果分析、掌握結(jié)構(gòu)狀況的基礎(chǔ)上，判定養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)、制定養(yǎng)護(hù)方案和措施，采用合適的對(duì)策措施，并對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收，預(yù)防養(yǎng)護(hù)實(shí)施后一段時(shí)間，應(yīng)對(duì)已實(shí)施的措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)效果后評(píng)估。

4橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)合理時(shí)機(jī)

江蘇省高速公路混凝土梁式橋數(shù)量眾多，在提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，需采取便于實(shí)際工作操作的簡(jiǎn)易可行方法，目前常用的是基于構(gòu)件狀況的方法基于構(gòu)件性能預(yù)測(cè)的方法、效益費(fèi)用評(píng)估法、生命周期評(píng)估法等方法在面對(duì)橋梁群的時(shí)機(jī)選擇時(shí)，存在可操作性偏弱、預(yù)測(cè)難度大、評(píng)估因素較多難以全省統(tǒng)一等問題。河南省等省市地方標(biāo)準(zhǔn)中提出了預(yù)防養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)方法，以構(gòu)件病害達(dá)到何種標(biāo)度、發(fā)生何種病害可實(shí)施預(yù)防養(yǎng)護(hù)，但每次橋梁檢測(cè)病害數(shù)量較多，以構(gòu)件病害標(biāo)度為實(shí)施條件需對(duì)每條病害進(jìn)行梳理，在實(shí)際工作中操作不便。

江蘇高速公路混凝土梁式橋數(shù)量眾多，在提高橋梁養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量的同時(shí)，需采取便于實(shí)際工作操作的簡(jiǎn)易可行方法。考慮到基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)和基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)的工作對(duì)象存在區(qū)別，本文采用不同的預(yù)防養(yǎng)護(hù)時(shí)間確定方法。

4.1基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)合理時(shí)機(jī)研究

基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)屬于涉及病害的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，對(duì)橋梁構(gòu)件中存在的非結(jié)構(gòu)性病害施以相應(yīng)維護(hù)措施，從而提高整體橋梁的使用壽命。考慮到僅靠橋梁技術(shù)狀況評(píng)定來確定橋梁的預(yù)防養(yǎng)護(hù)條件具有一定局限性，本項(xiàng)目認(rèn)為基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)合理時(shí)機(jī)宜采用基于橋梁-部件-構(gòu)件-病害的綜合預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法，在構(gòu)件性能下降到指定條件之后，同時(shí)結(jié)合與對(duì)行車安全性有影響的結(jié)構(gòu)典型病害來確定養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，采取養(yǎng)護(hù)措施。基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)條件如圖3所示。

僅影響橋梁耐久性而不涉及橋梁結(jié)構(gòu)安全的病害均歸于預(yù)防養(yǎng)護(hù)范疇病害，日常巡查、經(jīng)常檢查中存在缺損，但缺損維修緊急性不高的橋梁，可結(jié)合定期檢查情況年度養(yǎng)護(hù)；缺損維修緊急性較高的橋梁，需即時(shí)養(yǎng)護(hù)。

定期檢查中評(píng)定為1類的橋梁，以及評(píng)定為2、3類橋梁的1類部件開展日常養(yǎng)護(hù)及周期性預(yù)防養(yǎng)護(hù)。2類橋梁的非1類部件、3類橋梁的2類部件以及其他部件中僅影響混凝土橋梁耐久性而不涉及橋梁結(jié)構(gòu)安全的病害，可根據(jù)病害嚴(yán)重程度進(jìn)行年度養(yǎng)護(hù)，以養(yǎng)護(hù)工程形式開展預(yù)防養(yǎng)護(hù)，或暫不處理，定期觀測(cè)病害發(fā)展情況。2、3類橋梁中存在行車安全隱患的橋面系病害（如橋頭跳車病害），結(jié)合病害程度納入年度養(yǎng)護(hù)。3類橋梁中經(jīng)檢測(cè)/養(yǎng)護(hù)工程師判定為影響結(jié)構(gòu)安全性的3、4、5類部件，實(shí)施修復(fù)性養(yǎng)護(hù)。

日常養(yǎng)護(hù)及周期預(yù)防養(yǎng)護(hù)：保潔等橋梁結(jié)構(gòu)周期預(yù)防養(yǎng)護(hù)宜與結(jié)構(gòu)日常巡查及經(jīng)常檢查工作相結(jié)合。混凝土定期防腐涂裝類周期性養(yǎng)護(hù)，應(yīng)結(jié)合原材料預(yù)期使用年限開展周期性養(yǎng)護(hù)。

4.2基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)合理時(shí)機(jī)研究

基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)是不僅基于現(xiàn)狀病害及自前構(gòu)件狀況的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，通過對(duì)病害發(fā)展趨勢(shì)的分析預(yù)測(cè)，預(yù)先進(jìn)行性能提升，既可以針對(duì)單橋結(jié)構(gòu)，也可以針對(duì)橋梁群體病害分析。

從不同類別的影響因素出發(fā)，橋梁往往會(huì)因施工工藝、施工管理而存在部構(gòu)件原始缺陷，橋梁的性能退化影響因素主要分成：設(shè)計(jì)及施工造成的原始缺陷、荷載及環(huán)境的使用條件、建筑材料的自然退化及意外因素。意外因素不可控，原始缺陷和使用條件相對(duì)來說對(duì)橋梁性能影響更大。同一批橋梁群往往可能出現(xiàn)類似的病害進(jìn)程，因此可以基于重點(diǎn)病害分析，根據(jù)群體內(nèi)先期出現(xiàn)病害的橋梁的病害發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)先對(duì)其他橋梁采取措施。

考慮到橋梁的結(jié)構(gòu)類型、設(shè)計(jì)通用圖、施工質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)環(huán)境因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能退化的影響較大，因此在橋梁群病害發(fā)展趨勢(shì)分析中將采用結(jié)構(gòu)類型相同 + 設(shè)計(jì)相同或相近（通用圖紙相同或相近） + 施工單位相同（建設(shè)條件類似） + 通行荷載接近（運(yùn)營(yíng)環(huán)境相似）的劃分方式，盡量使得同一橋梁群具有類似的分析屬性。其中，橋梁群按照結(jié)構(gòu)類型劃分為：PC預(yù)制板梁、PC等截面箱梁、組合箱梁、RC等截面箱梁、變截面連續(xù)箱梁等。

基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)合理時(shí)機(jī)如圖4所示。

1）橋梁性能趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析。不同于基于構(gòu)件當(dāng)前狀況的預(yù)防養(yǎng)護(hù)，基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)橋梁可能尚未出現(xiàn)大量病害，構(gòu)件性能也處于良好水平，難以僅僅通過當(dāng)前的技術(shù)狀況現(xiàn)狀判斷養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，需要結(jié)合橋梁部件或橋梁群體部件的性能發(fā)展趨勢(shì)分析來指導(dǎo)預(yù)防養(yǎng)護(hù)。

通過橋梁結(jié)構(gòu)性能表征參數(shù)的選擇，分析結(jié)構(gòu)性能發(fā)展變化情況，掌握結(jié)構(gòu)部件性能劣化的大致趨勢(shì)，為養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選擇奠定基礎(chǔ)。考慮到現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范對(duì)橋梁性能的表征指標(biāo)為橋梁技術(shù)狀況等級(jí)，相對(duì)可靠度等指標(biāo)來說，橋梁定期檢查的狀況評(píng)分是較容易獲得的性能判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此可采用橋梁部件技術(shù)狀況評(píng)分作為性能趨勢(shì)分析的指標(biāo)。橋梁性能預(yù)測(cè)模型可以采用物理模型、確定性模型、隨機(jī)型模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型4種方式。

2）橋梁病害發(fā)展趨勢(shì)分析。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)及構(gòu)件性能長(zhǎng)期衰變的基礎(chǔ)規(guī)律研究尚不充分，并無公認(rèn)的統(tǒng)一模型，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的性能預(yù)測(cè)。同時(shí)，結(jié)合維修措施對(duì)技術(shù)狀況影響分析結(jié)果，部件技術(shù)狀況可以一定程度指導(dǎo)結(jié)構(gòu)維修，但存在部件評(píng)分隱匿結(jié)構(gòu)性病害的情況，因此不能僅僅通過性能預(yù)測(cè)的結(jié)果指導(dǎo)預(yù)防養(yǎng)護(hù)，仍需要結(jié)合橋梁部件或橋梁群體的病害發(fā)生情況及發(fā)展趨勢(shì)來判定預(yù)防養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

結(jié)合性能趨勢(shì)預(yù)測(cè)，研判結(jié)構(gòu)目前病害狀況發(fā)展程度、群體性構(gòu)件可能產(chǎn)生的病害類型及時(shí)間，結(jié)合費(fèi)用效益分析，判斷合理基于病害發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)防養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

3）確定預(yù)防養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)是為了便于與橋梁性能現(xiàn)狀值或預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較而設(shè)定的限制數(shù)值，當(dāng)橋梁性能預(yù)測(cè)值超出限值時(shí)，就產(chǎn)生了養(yǎng)護(hù)需求，即當(dāng)橋梁使用性能衰變到一定程度或低于養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就要考慮對(duì)其進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施以保持或恢復(fù)橋梁的使用性能

5橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)

預(yù)防養(yǎng)護(hù)需要針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)過程中各種已發(fā)生或潛在性病害及時(shí)采取對(duì)策。結(jié)合上文對(duì)江蘇省高速公路混凝土梁式橋常見病害的分析，本文將預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)分為2類：常規(guī)預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)和新型預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)，部分預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)見表1、表2。

6 結(jié)束語

作為橋梁管養(yǎng)的重要組成部分，合理高效地開展預(yù)防養(yǎng)護(hù)對(duì)于延長(zhǎng)橋梁壽命、確保橋梁結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。本文基于江蘇省高速公路混凝土梁式橋運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，建立了江蘇省高速公路混凝土梁式橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系，明確了適用于江蘇省橋梁養(yǎng)護(hù)實(shí)際的預(yù)防養(yǎng)護(hù)定義，細(xì)化了預(yù)防養(yǎng)護(hù)類型，確定了結(jié)合基于時(shí)間和基于結(jié)構(gòu)/部件性能的綜合養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，對(duì)高速公路混凝土梁式橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)工作實(shí)施、決策支持、資金分配具有重要指導(dǎo)意義。

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