國外大跨度橋梁養(yǎng)護管理實踐與動態(tài)

國外大跨度橋梁養(yǎng)護管理實踐與研究動態(tài)同濟大學橋梁工程系孫利民2同濟大學橋梁工程系孫利民內容提要橋梁養(yǎng)護管理的迫切性橋梁管理系統(tǒng)及相關規(guī)范指南橋梁檢測與健康監(jiān)測技術小結3青島海灣大橋國際橋梁論壇同濟大學橋梁工程系孫利民橋梁養(yǎng)護管理的迫切性4同濟大學橋梁工程系孫利民美國及日本橋梁齡構成已建橋梁數分布（%）USA,70%,30yrsJapan,70%,20yrs5同濟大學橋梁工程系孫利民在過去的15年中，中國開展了世界上最大規(guī)模的的公路工程基礎設施建設，橋梁建設技術得到了快速發(fā)展。期間，修建公路91萬公里（含高速公路4.1萬公里），占2005年底全國總公路里程的44％，修建的橋梁數及橋梁合計總里程分別占相應總量的47％，66％。建設數量之多，類型之廣，跨徑之大，發(fā)展速度之快舉世矚目。我國的公路橋梁建設情況6同濟大學橋梁工程系孫利民經濟高速發(fā)展期建成的基礎設施具有以下特點：量大、集中、質量低。重大基礎設施的服役期長，甚至超過經濟高速發(fā)展持續(xù)期。高效合理地規(guī)劃利用有限的資源，對基礎設施進行養(yǎng)護管理是社會基礎設施管理工程的主要目的。尤其是在進入經濟發(fā)展進入平穩(wěn)期、社會人口老齡化等問題日益突出的后工業(yè)社會后，諸多課題需要研究和應對。經濟高速成長期建成的基礎設施特點7同濟大學橋梁工程系孫利民經濟發(fā)展帶來社會財富和資產的急劇膨脹。包括橋梁在內的社會基礎設施是社會資產的重要構成。隨著基礎設施“年齡”的增加，對社會資產的維護管理、有效利用成為社會經濟活動的重要內容之一。國外甚至提出，這一變化對工程技術的需求促成了“社會基礎設施管理工程”的誕生?！吧鐣A設施管理工程學”8同濟大學橋梁工程系孫利民橋梁管理系統(tǒng)、數據庫（檔案）橋梁檢測、監(jiān)測技術橋梁技術狀態(tài)評估理論與方法維修加固技術資產評估（AssetManagement）全壽命設計技術相關規(guī)范指南“社會基礎設施管理工程學”—技術要求—9同濟大學橋梁工程系孫利民養(yǎng)護管理是一門綜合性較強的工程學，不僅需要養(yǎng)護管理技術本身，對設計和施工技術也要相當熟知。不僅要有理論知識，實踐經驗也非常重要。每個結果所處的環(huán)境不同，所遇問題典型性不強，需要具備靈活運用理論和經驗進行綜合判斷的能力。要掌握工程經濟學的知識，對政策的了解，以及決策能力。對維修加固技術的了解。社會責任感?！吧鐣A設施管理工程學”—人才要求—10同濟大學橋梁工程系孫利民橋梁的養(yǎng)護維修費用不單單是直接的材料和工程費用，與相關的財務、稅收政策均有關系。養(yǎng)護費用預算的區(qū)域性、均衡性原則。維修養(yǎng)護與經費預算“社會基礎設施管理工程學”—制度要求—11同濟大學橋梁工程系孫利民現狀：單一項目、短期預算（年度）、經驗性決策。問題：資源預算利用不合理、需維修對象的優(yōu)先順序不合理（甚至導致惡性安全事故的發(fā)生）。發(fā)展趨勢：綜合性、中長期計劃、科學決策綜合、系統(tǒng)的養(yǎng)護管理投資計劃12同濟大學橋梁工程系孫利民橋梁多為公共投資建設項目，需要接受嚴格的財務審計。但目前財務審計制度多追求初期建設投資的有效合理利用而忽略（或誤解）與結構耐久性和養(yǎng)護管理有關的費用。全壽命費用（LCC＝LifeCycleCost）是近年提出的理念，并逐漸得到認可和在實際工程實施中應用。參與社會基礎設施建設管理的技術人員和管理人員有責任向政府有關部門和公眾解釋說明和宣傳這些新的理念并推動其在實際工程中的應用。財務審計及對公眾的說明解釋責任13同濟大學橋梁工程系孫利民橋梁管理系統(tǒng)及相關規(guī)范指南14同濟大學橋梁工程系孫利民結構初期功能設定。結構服役期性能退化預測，對策預案。結構可能遭遇的災害及對策預案。分析結構使用時其功能帶來的優(yōu)缺點，并反饋給其他環(huán)節(jié)。養(yǎng)護管理的基本周期與內容15同濟大學橋梁工程系孫利民數據庫養(yǎng)護管理工作的構成16同濟大學橋梁工程系孫利民狹義目標：以最小的費用維持某結構在使用期內的性能達到設計要求。廣義目標：將對象基礎設施（群）使用期的性能維持在需求水準以上，同時使總體維護費用和對環(huán)境的影響控制在最小程度。（德國：路網層次的養(yǎng)護管理）養(yǎng)護管理的目標17同濟大學橋梁工程系孫利民養(yǎng)護管理中的結構壽命與維護費用18同濟大毛學橋梁猴工程系礦孫仿利民LCC＝I（初期允造價）時＋M（維浴修管嗽養(yǎng)費坐用）＋R（拆鞭除費辦用）19同濟大面學橋梁從工程系灑孫杰利民正確的孩理論模遣型建立腥于豐富檢準確的班數據之碧上。橋梁磨數據慶庫的服必要分性20同濟辣大學心橋梁誤工程搭系鄰孫呢利民目的：套跨越時舟間、空臘間、體貸制的界梯限，系識統(tǒng)、及號時、準拋確地提虧供統(tǒng)一團的信息炮，信息撤共享。作用：膛信息普廁及、信遙息共享得、信息腸比較、捏信息標打準化統(tǒng)診一化、宵信息利捎用高效賀化。功能要彩求：準橋確（最將新信息截）、客乞觀、充宵實、公扔平（開份放性）疲。（美國冬國家橋閣梁檔案脅）橋梁數緒據庫的睬目的與貫作用21同濟大奇學橋梁壘工程系糊孫溫利民橋梁腔管理址系統(tǒng)餡的構渠成—例：Pon換tis22同濟大免學橋梁扯工程系尊孫項利民荷蘭-基于概宇率論方單法的評千估方法基于全可靠貌度的侵方法相關筆技術臉規(guī)范23同濟撿大學幻玉橋梁鼠工程牧系醫(yī)孫尚利民橋梁檢候測與健盾康監(jiān)測倍技術24同濟大費學橋梁銜工程系割孫炕利民橋梁奧結構沒性能潛退化希要因25同濟鑒大學階橋梁王工程動系網孫忌利民日常厭巡檢換：定兇性檢絕測，蒸目測銅為主拐。定期檢秒測：日斗常巡檢走無法把匆握的構辯件和內鈔容，定亦量把握漂。詳細檢逗測：發(fā)捎現問題蠶時。初期醒檢測莖：竣腹工試征驗。臨時檢貴測：突臥發(fā)災害飾后。檢測的梨種類26同濟大狀學橋梁趟工程系款孫羅利民混凝盲土結構非學破壞檢斜測的種告類和評咳價參數評價參數方法分類質量強度·彈?；貜椃ǔ暡ǚ_擊彈性波法打音法其他彈性波法彈性波法彈性波法材料劣化超聲波法AE（聲發(fā)射）法彈性波法彈性波法內部缺陷裂縫超聲波法AE（聲發(fā)射）法熱圖像法（紅外線）X射線法彈性波法彈性波法電磁波法電磁波法空隙·剝離超聲波法沖擊彈性波法打音法熱圖像法（紅外線）電磁波雷達法X射線法彈性波法彈性波法彈性波法電磁波法電磁波法電磁波法鋼筋銹蝕電位法X射線法其他電磁波法鋼筋直徑·保護層厚度電磁誘導法電磁波雷達法電磁誘導法電磁波法27同濟大釋學橋梁丈工程系很孫鉆利民鋼結構非惹破壞檢飽測的種享類和評乖價參數評價參數方法分類內部缺陷X射線法超聲波法AE法電磁波法彈性波法彈性波法表面或表層缺陷X射線法超聲波法AE法渦流探傷法熱圖像法（紅外線）磁粉探傷法浸透探傷法電磁波法彈性波法彈性波法電磁誘導法電磁波法其他其他28同濟傻大學碌橋梁俱工程船系校孫尾利民混凝補土材弓料：喇離散遍性大凈，應跑用技給術不嗚成熟價。鋼材：稠分辨率芝要求高龜，對傳搖感器接砌觸狀態(tài)弊敏感。方法盞比較非破壞趁檢測主風要方法—彈性憶波方刊法29同濟嚼大學讀橋梁壯工程虜系蟻孫哲利民目的典：獲罰取橋岡梁運播營狀帶況的碑信息掃；驗證設助計；支持菜養(yǎng)護絡管理嗚決策廢。功能：鑰自動實昂時監(jiān)測錯環(huán)境條佩件和橋炮梁相應糖并直觀寒顯示結拐果；識別結緩構損傷目并對結妙構異常值反應緊漁急預警影；跟蹤結悶構狀態(tài)盛變化趨退勢為大譯橋養(yǎng)護課管理決吐策提供棟依據。大跨度讓橋梁監(jiān)濕測系統(tǒng)嶺的目的膚與功能30同濟斜大學續(xù)橋梁犁工程雙系蘋孫伶利民我國造已有40余座大與橋安裝它橋梁健霸康監(jiān)測畢系統(tǒng)，睛一般特干點為：一般俘來說皮，一麥個大以跨度佩橋梁晉的健權康監(jiān)叛測系祝統(tǒng)由已少則50、多犁則300個以就上的歉傳感或器測下點組均成，刷其費增用約耗占到器橋梁債總造厚價的0.5廟-2.挎0%；監(jiān)測已系統(tǒng)濁的設褲計理渾念越陸來越果側重危于為駐橋梁娘的養(yǎng)仔護管踏理提準供支在撐，哭偏重祖監(jiān)測迅內容姨和技揚術而季輕視叉測試絹數據著處理貪和評遞價的廊設計皮方案夜越來段越不箏易被骨橋梁槽業(yè)主朵所接歡受；健康拌監(jiān)測我系統(tǒng)旁本身桌的耐浙久性碰受到袍重視壇，要慨求傳尋感器鹽和其慨他硬圾件具志有可記更換覆性，論并且尺更換趟時不窮能影惜響到竟數據訴采集晃的連坐續(xù)性燭；成橋休后的苦結構弱健康斃監(jiān)測亦系統(tǒng)愛與施高工控享制的失監(jiān)測鋼系統(tǒng)轎相結群合，航監(jiān)測霸數據悶內容稼前伸尾到施切工階拍段；結構狀然態(tài)評估繞子系統(tǒng)航和評估涌軟件的及水平有久所提高宰，配套屈的專家謎組也被蓄視為橋揚梁結構脊健康監(jiān)臘測系統(tǒng)呈用戶的鞭重要人先員構成元之一。我國大狀跨度橋膨梁健康綿監(jiān)測系頑統(tǒng)概況31同濟大障學橋梁恢工程系債孫捐利民東海痛大橋別健康違監(jiān)測慮系統(tǒng)東海大欺橋是連甚接深水乳洋山港擇和上海徒的唯一匙海上通頑道，全蟻長32k勵m，包括咬兩座斜墻拉橋和俊多跨連植續(xù)及簡飼支梁橋類。20大05年建隨成通學車，200慨6年10月橋梁圣健康監(jiān)思測系統(tǒng)胸開始使廉用。Sh米an矮gh蚊aiPo成rt32同濟奧大學予橋梁掩工程憑系貴孫唯利民系統(tǒng)侍設計利原則咳：遵為框管養(yǎng)日服務錯；慮系但統(tǒng)應胞實用銳、可錯靠、累經濟驢；業(yè)傳嘉感器裝數量片在滿良足數高據搜旱集的用前提哪下最賺小化產；純考舉慮傳腥感器趟及其樣他硬求件的西耐久隊性，然要有巷可更鋪換性奸，更泄換時醬數據桑要有薯可持性續(xù)性份；昌監(jiān)孤測系崖統(tǒng)要炊與人少工檢諷測和地其他診渠道頑數據孫相結藥合；菠管理狀人員插中要壘包括硬橋梁飯監(jiān)測科評估糠專家煙組，劇以充飯分利驗用監(jiān)艇測系錦統(tǒng)數獻據。33同濟提大學咱橋梁教工程杰系本孫解利民主通峽航孔蓬斜拉謝橋（73＋13劃2＋420＋13川2＋73米斜拉李橋）顆珠山闖斜拉橋（50+際139＋332＋139陜+50米）50規(guī)0噸級普副航襖道橋(7角0＋120＋12柏0＋70米變乘高度炊連續(xù)數梁）100我0噸級副煉航道橋（80勇+1遲40斬+1鉆40＋80米變僵高度怒連續(xù)成梁）灘涂區(qū)(7－50米跨渾等高加度連互續(xù)梁惕）第二非瓦通航孔五區(qū)(6－60米跨邁等高謠度連里續(xù)梁襖）第四非灰通航孔禮區(qū)（70米跨等哭高度連針續(xù)梁）50譽0噸級副耀航道橋(90＋160＋160＋90米變高許度連續(xù)故梁）腐蝕暴寄露站大烏龜度島監(jiān)測內江容——慰8個區(qū)段34同濟大建學橋梁雪工程系甚孫鋒利民監(jiān)測內芬容斜拉疏橋監(jiān)丈測內茶容：1）氣象2）結極構溫雙度3）應變4）伸縮卷縫位移5）梁塔臂動力6）索力7）梁單塔位罪移8）鋼染結構渾疲勞實時第監(jiān)測滲：連續(xù)閑梁橋封監(jiān)測帳內容債：1）墩軋臺沉廟降2）撓度3）結曲構溫堤度對難鋼以檢照測的幻玉地方冰、惡欲劣環(huán)匯境下根無法客檢測屋的地催方以占及設魚備經朝濟性杯滿足呆要求侍的條艘件下賴，使嫌用傳鈴感器襖進行跨實時劉監(jiān)測顏，全阿橋共撓設七回大傳弓感器竟子系覽統(tǒng)：壤氣象度、疲寒勞、GPS、連棄續(xù)梁診橋、理光纖灣、振遭動、曾索力險。35同濟大蝕學橋梁鑒工程系若孫單利民實時再監(jiān)測族傳感炒器系奇統(tǒng)監(jiān)測內容采樣頻率傳感器數量數據通道數量狀態(tài)通道數量氣象1Hz288結構溫度30M/次143143143應變25Hz727272伸縮縫位移25Hz888梁塔動力50Hz608888索力30M/次168016索塔位移10Hz92781鋼結構疲勞1天/次489648墩臺沉降及撓度1天/2次120120120總計47864258436同濟密大學排橋梁苗工程圣系浮孫魂利民系統(tǒng)挎組成傳感器任系統(tǒng)---氣象樂監(jiān)測挺子系勁統(tǒng)---表GP輝S子系潛統(tǒng)--頌-疲勞監(jiān)務測子系豈統(tǒng)---光纖青傳感市子系閑統(tǒng)---斜拉譽橋振溉（震構）動冷監(jiān)測毛子系版統(tǒng)--庫-索力必監(jiān)測農子系樸統(tǒng)---連續(xù)梁場子系統(tǒng)數據崇處理懼系統(tǒng)在線評攀估系統(tǒng)離線初評估坐系統(tǒng)結構稱預警止系統(tǒng)船撞監(jiān)俱測(a)船撞前后MAC(1,1)的比較(b)船撞前后MAC(2,2)的比較(a)船撞前后模態(tài)頻率的比較(b)船撞前后模態(tài)阻尼比的比較汶川地慶震結構頻撐率隨溫鄰度變化結構怠頻率刊隨溫嬸度變參化Cor樂rel幸ati卡on亮bet粥wee武nF攻req