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天津市市政工程质量检测中心

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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防微杜渐——从美国桥梁现状看中国桥梁发展(转)  

2015-07-01 08:52:34|  分类: 时政要闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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美国公路与桥梁建设一直处于世界领先地位,特别是在20世纪80年代以前,一直在高速发展。

目前,公路与桥梁建设速度有所放慢,已建的大部分桥梁工程都在使用年限范围内,新建特大桥工程较少。

在桥梁建设上的先行一步,给美国自己既留下了辉煌的成绩也留下了一些麻烦。

根据美国公路管理部门公布的数据,下文对美国桥梁现状略作分析,对于在役桥梁病害与事故、桥梁养护管理、维修加固和新桥建设均具有十分重要的借鉴意义,可作为中国桥梁状况预测的参考。

防微杜渐——从美国桥梁现状看中国桥梁发展 - 路桥建设 - 天津市交通科学研究院

图1 美国桥梁分类数量图

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图2 美国分类缺陷桥梁占有率


桥梁和缺陷统计

据统计,美国桥梁总数605103座。缺陷桥梁总数143892座,占23.78%(见图2中的横线)。其中,结构缺陷桥梁总数67562座,占11.16%;功能性老化桥梁总数76366座,占12.62%。

数量较多的桥型:多梁桥、涵洞、板桥、多室箱梁桥、T梁桥、槽形梁桥。缺陷桥梁比例较低的桥型:涵洞、斜拉桥、节段施工箱梁桥、单室箱梁桥、多室箱梁桥、板桥、槽形梁桥。

缺陷桥梁比例大于50%的桥型:悬索桥、下承桁架桥、下穿通道盖板桥、平旋开启桥、正交异性结构桥、提升开启桥、上承桁架桥、竖旋开启桥、混合型桥、上承拱桥、下承拱桥。

状况分析:悬索桥、桁架梁(拱)桥、开启桥、城市下穿通道盖板桥损坏严重,这些桥梁基本上都是钢结构。我国正处于钢材过剩、工费上涨的大环境下,修建钢桥的条件逐渐显得优越,而钢桥三四十年后的桥梁状况不得不引起注意。特别是在一般公路桥梁中,缺少特大钢桥的维护条件,选用钢桥更需要谨慎。

缺陷率较低的节段施工桥梁、箱梁桥、板梁桥绝大部分是预应力混凝土结构,缺陷率较低。这些桥梁费时、费工,虽一时不便,但是环境安定性较好,在一般公路桥梁选型中还是不可忽视的。


悬索桥统计分析

图3是收集到的悬索桥统计数据,图中柱状图是每十年中修建的悬索桥数量,曲线是历年累计的悬索桥总数,未剔除封闭或已废弃的悬索桥。

数据显示,美国97座悬索桥中,76座是缺陷桥梁,占78.38%。其中,29座有结构缺陷,47座频临关闭。为什么会有这么高的缺陷率?美国修建悬索桥的历史较久远,很多祖父级的“老爷悬索桥”,已丧失了使用价值,成为古董桥,进入国家史迹登记册(HRHP)。

美国修建悬索桥的高峰是在20世纪的上、中叶,从20世纪下叶至今势头减缓。悬索桥的平均寿命已有七八十年,接近使用寿命的末期,所以缺陷表现较突出。有的已几经大修和恢复。

早期的悬索桥,防护技术尚在发展阶段,防护工艺也尚在逐渐成熟过程之中,难免失误。

美国政界和技术界对跨越能力的客观和主观需求比较理性化,跨径超过800米的只有6座,都是在悬索桥高峰期修建的(见图4、图5和表1)。

但是,美国中小跨径的悬索桥很多,二战以后,特别是上世纪下叶,斜拉桥取代了中小跨径悬索桥,美国没有等到这个机遇,率先完成了桥梁现代化进程。

所以美国悬索桥的高缺陷率并不能代表现代悬索桥的实际寿命;在跨度接近或大于1000米时,悬索桥还应该是首选桥型,100年的使用寿命还是可信的。

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图3 美国悬索桥统计

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图4 美国悬索桥跨径年代分布图

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斜拉桥统计分析

美国斜拉桥统计46座,缺陷桥梁4座,其中3座为结构缺陷,1座为功能缺陷,完好率较高。图6、图7中,收集了部分美国斜拉桥的时间分布、跨径分布,可以得到如下结论。

现代斜拉桥修建历史不长,二战以后才在欧洲起步,美国还要迟些,营运历史都不长。

现代的桥梁技术总体上得以较大提升,比古老的悬索桥优势明显,使用寿命保证率较高。

美国修建的斜拉桥跨径大多200米至400米,罕见500米以上跨径。大都在优势跨径范围之内,这是理性的选择,没有冲刺极限大跨的趋势和意愿,所以今后对病害的处理比较有把握。

美国斜拉桥历史性地创立了PK和DP截面混凝土主梁(见图8、图9),致力于从本质上认识斜拉桥,领导世界斜拉桥主梁截面形式的主流。

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