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桥梁养护分类及定义

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此图将桥梁活动分为两个类别,分别是养护和更换。养护包含两个子范畴,分别是修复和预防性维护,预防性维护分为周期性活动(及非基于状态),和基于状态活动。


1.桥梁养护

 

定义:桥梁养护是指阻止、延缓或者减少桥梁及其组成部分的老化,修复现有桥梁的功能、使桥梁保持在良好状态,从而延长其使用寿命的活动或者策略。养护活动可以是预防性的,也可以是条件引起的。来源:FHWA桥梁养护专家任务组

说明有效的桥梁养护活动是指在桥梁条件良好的时候,在严重老化开始之前,通过在桥梁上运用养护方法和活动,从而延长成本高昂的重修或者替换的需求。桥梁养护包含预防性维护和修复活动

有效的桥梁养护项目:

1)使用网络级别长期策略和操作,保护桥梁情况,延长使用寿命;

2)具有持续的充足的资源和资金来源;以及

3)具有足够的工具和步骤来确保能在适当的时间进行成本低效果好的处理。

 

2.预防性维护

 

定义预防性维护是针对现有道路体系具有成本效益处理的计划战略,其配备能够保护系统,减缓道路未来老化,维持或者提供系统的性能状况(无需大规模提高结构承载能力)。来源:AASHTO 养护小组委员会

说明通常桥梁业主对还有长时间使用寿命的结构组成部分或者配件进行预防性维护。作为桥梁养护的重要组成部分,预防性维护是通过对状况完好的(情况良好或尚佳的)桥梁进行低成本,效果好的处理从而延长其使用寿命的一种策略。桥梁预防性维护的概念表明应该通过计划性战略对桥梁进行低成本,效果好处理,使桥梁保持良好状况,防止未来老化,避免桥梁重建或者替换带来了高额费用。

预防性维护活动的案例包括但不限于以下:

  • 桥梁清洗和清洁

  • 桥面板接缝密封

  • 方便引流

  • 混凝土密封

  • 漆钢

  • 清除通道杂物

  • 冲刷保护

 

3.周期性预防性养护活动

 

定义在预先确定的时间间隔内进行养护活动,保护现有桥梁构件和部件的状况。桥梁构件和部件的情况通常不会因为这些活动而直接提高,但是能延迟其恶化。

说明根据所需的服务等级和项目目标,可建立不同周期性活动的性能评估和频率。比如,业主可能对国家公路系统内的桥梁设立的性能目标与其他公路系统内交通量低的桥梁不同。

 

周期性预防性维护例子

通常采用的频率(年)

清洗/清洁桥面板或者整座桥梁

1-2

混凝土面板安装如下覆盖层:

 

薄粘着聚合物层

10-15

含有防水膜沥青覆盖层

10-15

刚性覆盖如硅粉和改性的胶乳

20-25

防水渗透密封胶混凝土面板密封

3-5

区域钢架外壳/梁端

10-15

润滑轴承设备

2-4

                  图表1 周期预防性维护活动举例

 

4.基于条件预防性维护活动

 

定义:在桥梁检测过程中确定需要进行维护活动的桥梁构件。

说明通常在状况良好或者尚佳的桥梁上进行,使桥梁构件恢复到良好修复状态。与周期性预防性养护活动相似,基于条件的预防性维护活动目的在于延长桥梁的使用寿命。

基于条件预防性维护活动例子包括但不限于:渗透连接处密封或者更换;桥面板覆盖层安装;阴极保护系统安装;钢结构构件整体、点状或者区域涂漆或者涂层;防冲刷安装。这些预防性维护例子可提前在基于条件观察之前安装。比如,子构件的防冲刷安装易受冲刷影响,需在例行检查发现冲刷之前安装。

 

5.修复

 

定义修复包括恢复桥梁结构整体性的主要工作,以及纠正重大安全隐患的必要性工作。

说明修复工作可以在一个或者多个构件/部件上进行。桥梁修复工程通常为了恢复桥梁的完整性和纠正重大安全隐患。

桥梁修复活动被认为是桥梁养护。但是桥梁性能的提高,比如增加一个车道或者扩大下部垂直间隙,则通常归类至修复活动,而非养护。

桥梁修复工程对桥梁构件或附件进行彻底的或者接近彻底的恢复。这些工程的设计、完成时间表和高额成本通常要求具备重要的工程资源。大多数修复工程包括桥梁部件的维修,但并不限于桥面板的更换。

桥梁修复案例包括但不限于:全部或者部分面板更换;上层建筑更换;加固。附带加宽往往与这些活动相关。

 

6.更换

 

定义对存在结构缺陷或者功能过时的桥梁进行整体更换,在同一个交通走廊建造新的设施。根据设计原则,将新设施与现有公路连接或者将基准线恢复到可达到的接触点,都是合乎规则的。更换结构应达到目前的几何、建筑和结构标准,满足设计时间内的预计交通量。

说明与桥梁恢复类似,桥梁更换工程的工程设计、大量复杂完成周期制作及高额费用也要求重要工程资源。使用寿命周期成本和其他经济因素是人们选择修复或者更换的成本因素。

桥梁更换不是养护活动。

 

7.结构状态

 

结构状态对桥梁构件的性能和破坏/恶化程度进行评级。美国国家公路与运输协会标准(AASHTO)桥构件检测指导手册2011年第一版针对桥构件和其他相应条件等级提供了详细的信息。根据此指导手册,每个桥构件有四个条件等级。等级越高,损坏或者恶化的程度越严重。所有本指导手册的定义构件都有一样的接班要求:

  1. 条件等级数字标准

  2. 条件等级由良好、一般、差和严峻以及四种等级的总体情况介绍。

 

8.国家桥梁数据库一般情况评级(GCRs

 

总体状况评级将现有的、原状桥梁和涵洞状况与竣工时的情况进行对比。参考桥梁使用材料、面板/上层建筑/下层建筑部件的物理条件方面的信息确定GCRs等级,可依据美国联邦公路局编码指南中描述的0(失败条件)-9(优秀条件)进行判断。附件A是对每个数值的具体描述。GCRs用来评估桥面板、桥梁上层建筑、下层建筑及涵洞。

 

9.修复等级(SGR

 

现有的实物资产,无论是个体还是作为一个系统,在两个特点,(a)在可用的使用时间内按设计要求发挥作用;(b)通过定期维护和更换,能够持久保持。SGR仅代表全面资本投资项目的一部分,此项目也解决系统承载能力和性能方面问题。

根据上文提到的运用到实物资产的SGR特点,桥梁资产的SGR指现有桥梁部件、构件或整座桥梁的实际情况(a)按设计要求发挥作用;(b)通过定期维护、保护和更换持久保持良好状况。

 

10.结构性缺陷(SD

 

如果重要的承载构件由于老化或破坏状况不佳,或者桥梁的排水孔无法正常工作,形成溢水,导致严重的交通中断,此时就需要考虑结构性缺陷问题。

SD数据定义如下:

  • 桥梁构件(面板、上层结构、下层结构或者涵洞)的NBI条件等级4或者低于4(条件不佳);

或者

  • 结构或排水孔等级为2或者低于2(桥梁承载能力非常低,或者桥梁由于溢水导致严重的交通破坏)。

具备下列NBI项目的一种就可判定为SD:

 

 

NBI 一般情况评级

综合性能评估

NBI 项目编码

58

59

60

62

67

71

 

面板

上层建筑

下层建筑

涵洞

结构评级

排水充分性

编码

<=4

<=4

<=4

<=4

<=2

<=2

                      图表2-SD标准

导致SD的例子

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    面板         上层结构          下层结构

上图是不同情况的例子展示。左边第一幅是桥面板的老化和修补;中间显示了上层结构中钢梁的老化;第三幅图显示了下层结构中混凝土排架老化。

 

11.功能过时(FO

当桥面线型、承载能力、间隙或者引道线型作为系统整体的一部分,达不到惯用标准,就可定级为桥梁功能过时。一般来说FO指原来桥梁建造的要求标准,而现已不再使用。形成FO的特点例子

  • 承载能力低

  • 排水能力低

  • 桥面线型(面板巷道宽度不够)

  • 水平和垂直间隙不足

  • 桥梁引道线型差

具备下列NBI项目的一种就可判定为FO:

 

 

总和性能评估

NBI 项目编码

67

71

68

69

72

 

结构评估

排水充分性

桥面线型

下部间隙

引道线型

编码

3

3

<=3

<=3

<=3

图表3---FO标准

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                   路肩宽度低于目前标准

上图展示了功能过时的例子。两张图片显示了带有路肩的桥梁引道达不到目前的几何设计标准。

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             垂直下部间隙低于现有标准


12.健全性评估(SR

 

健全性评估公式评算高速公路桥梁数据的一种方法,通过计算四个独立的因素取得一个数值,而这个数值能反应桥梁是否足以维持服务。本方法的测算结果是一个百分比,100%表示整座桥梁整体健全,0表示彻底不健全或者桥梁存在缺陷。此公式综合考虑了结构健全性、功能过时和服务等级、公共使用重要性。


*本文节选自《Bridge Preservation Guide》,出版时间2011年8月,由上海法赫桥梁隧道养护工程技术有限公司翻译。

 

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