公路橋梁維護管理技術一、引言公路橋梁是交通網(wǎng)絡的關鍵節(jié)點，其安全運行直接關系到公眾出行安全與社會經(jīng)濟發(fā)展。隨著我國公路橋梁保有量的持續(xù)增長（截至2023年底，全國公路橋梁已超90萬座），服役年限超過20年的橋梁占比逐年上升，各類病害（如混凝土裂縫、鋼筋銹蝕、結構變形）逐漸凸顯。據(jù)交通運輸部統(tǒng)計，2022年全國公路橋梁中“四類”“五類”危橋占比約2.1%，雖較往年有所下降，但維護管理壓力仍不容忽視。橋梁維護管理的核心目標是通過科學的技術手段，實現(xiàn)“預防為主、防治結合”，延長橋梁使用壽命，保障結構安全與功能發(fā)揮。本文從體系構建、檢測評估、養(yǎng)護維修、智能化應用四大維度，系統(tǒng)闡述公路橋梁維護管理的關鍵技術與實踐路徑，為行業(yè)提供可借鑒的技術框架。二、公路橋梁維護管理體系的構建完善的維護管理體系是技術應用的基礎。其核心是建立“法規(guī)標準為依據(jù)、組織分工為保障、市場化運作為支撐”的閉環(huán)管理模式。（一）法律法規(guī)與標準規(guī)范體系我國已形成以《中華人民共和國公路法》《公路安全保護條例》為頂層法規(guī)，以《公路橋梁養(yǎng)護管理工作制度》《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGH____）、《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH____）為核心標準的規(guī)范體系，覆蓋橋梁從“建設-運營-維護-報廢”全生命周期的管理要求。法規(guī)層面：明確了橋梁產(chǎn)權單位的主體責任（如《公路安全保護條例》第二十一條規(guī)定，橋梁產(chǎn)權單位應當履行橋梁安全管理職責）；標準層面：《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》規(guī)定了橋梁養(yǎng)護的分類（日常養(yǎng)護、定期養(yǎng)護、特殊養(yǎng)護）、頻率（如特大橋每半年一次定期檢查，大橋每年一次）及技術要求；地方補充：部分省份（如江蘇、浙江）出臺了《公路橋梁養(yǎng)護管理實施細則》，細化了本地橋梁的維護流程與考核指標。（二）組織架構與責任分工橋梁維護管理涉及決策層、執(zhí)行層、監(jiān)督層三個層級，需明確各主體責任：層級主體責任決策層交通運輸主管部門制定維護管理政策，審批養(yǎng)護計劃，監(jiān)督執(zhí)行情況執(zhí)行層公路管理機構負責橋梁日常管理，組織檢測評估，實施養(yǎng)護工程執(zhí)行層養(yǎng)護作業(yè)單位承擔具體養(yǎng)護任務（如清潔、病害修復），提交養(yǎng)護記錄監(jiān)督層第三方檢測機構獨立開展檢測評估，出具客觀報告監(jiān)督層質量監(jiān)督機構對養(yǎng)護工程質量進行監(jiān)督檢查，確保施工符合規(guī)范（三）市場化運作機制為提高維護管理效率，近年來多地推行養(yǎng)護市場化改革，核心內容包括：第三方檢測：委托具備資質的檢測機構開展橋梁定期檢查與特殊檢測，確保評估結果客觀公正；養(yǎng)護工程招投標：通過公開招標選擇養(yǎng)護單位，引入競爭機制，降低養(yǎng)護成本；績效評價：建立養(yǎng)護單位績效評價體系，將養(yǎng)護質量與費用支付掛鉤，激勵養(yǎng)護單位提高服務水平。三、橋梁檢測與評估技術：精準診斷的核心檢測與評估是橋梁維護管理的前置環(huán)節(jié)，其目的是準確識別橋梁病害類型、程度及結構性能狀態(tài)，為養(yǎng)護決策提供依據(jù)。（一）常規(guī)檢測技術：基礎信息采集常規(guī)檢測是橋梁維護的日常工作，主要通過外觀檢查與簡單工具測量獲取基礎數(shù)據(jù)，包括：外觀檢查：檢查橋梁上部結構（梁、板）、下部結構（墩、臺）、附屬設施（欄桿、伸縮縫）的外觀狀況，記錄裂縫、破損、銹蝕等病害位置與形態(tài)；幾何尺寸測量：使用卷尺、水準儀、全站儀等工具，測量橋梁跨徑、梁高、墩臺沉降等幾何參數(shù)；材質性能檢測：通過回彈法、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度，用鋼筋銹蝕儀檢測鋼筋銹蝕情況。（二）無損檢測技術：非破壞性診斷針對常規(guī)檢測無法深入的內部缺陷，需采用無損檢測技術（NDT），實現(xiàn)“不破壞結構、準確診斷”：超聲波檢測：利用超聲波在混凝土中的傳播特性，檢測混凝土內部裂縫、空洞、不密實區(qū)等缺陷，適用于梁、板等構件；雷達檢測：通過電磁波反射信號，檢測混凝土厚度、鋼筋位置及保護層厚度，適用于橋面鋪裝、梁體等部位；紅外熱像檢測：通過接收物體的紅外輻射，識別混凝土表面溫度異常區(qū)域，判斷內部moisture含量或裂縫情況，適用于橋面、墩臺等；磁粉檢測：利用磁粉吸附原理，檢測鋼結構（如鋼橋、支座）表面及近表面裂紋，適用于鋼構件的缺陷診斷。（三）荷載試驗：承載能力驗證對于疑似承載能力不足的橋梁（如重載交通橋梁、病害嚴重橋梁），需通過荷載試驗驗證其實際承載能力：靜載試驗：在橋梁上施加模擬設計荷載（如汽車荷載），測量結構變形、應力、裂縫寬度等參數(shù)，判斷是否滿足設計要求；動載試驗：通過行駛車輛或激振器施加動荷載，測量結構的自振頻率、阻尼比、動撓度等參數(shù)，評估結構的動力性能。（四）狀態(tài)評估體系：從定性到定量檢測數(shù)據(jù)需通過狀態(tài)評估轉化為可用于決策的信息。我國橋梁狀態(tài)評估主要依據(jù)《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH____），采用分層評定法：1.構件評定：對橋梁各構件（如梁、墩、臺）按“100分制”評分，根據(jù)得分分為“完好（____分）、輕微缺陷（80-89分）、中等缺陷（60-79分）、嚴重缺陷（40-59分）、危險（0-39分）”五個等級；2.部件評定：將橋梁分為上部結構、下部結構、附屬設施三個部件，按構件評分加權平均計算部件得分；3.橋梁整體評定：根據(jù)部件得分，將橋梁技術狀況分為“一類（完好）、二類（良好）、三類（中等）、四類（差）、五類（危橋）”五個等級。四、養(yǎng)護維修技術：全生命周期的性能保持養(yǎng)護維修是落實維護管理決策的關鍵環(huán)節(jié)，需根據(jù)橋梁狀態(tài)評估結果，采取針對性措施，實現(xiàn)“小病早治、大病根治”。（一）日常養(yǎng)護：常態(tài)化的性能維護日常養(yǎng)護是最基礎的養(yǎng)護工作，旨在保持橋梁清潔、功能正常，預防病害發(fā)生：清潔維護：定期清理橋面垃圾、排水孔堵塞物，保持橋面排水暢通；清理墩臺表面的青苔、雜草，防止植物根系破壞結構；附屬設施維護：檢查欄桿、伸縮縫、支座等附屬設施的完整性，及時修復損壞的欄桿、更換老化的伸縮縫橡膠條，調整支座的水平度；環(huán)境監(jiān)測：定期檢查橋梁周邊環(huán)境（如河道淤積、邊坡穩(wěn)定），防止環(huán)境因素影響橋梁安全。（二）病害修復：針對性的缺陷治理針對檢測發(fā)現(xiàn)的具體病害，需采用相應的修復技術，確保缺陷得到有效控制：混凝土裂縫處理：表面封閉法：對于寬度≤0.15mm的細微裂縫，采用環(huán)氧樹脂膠、聚合物水泥漿等材料封閉裂縫表面，防止水分侵入；壓力灌漿法：對于寬度≥0.15mm的裂縫，采用高壓灌漿設備將環(huán)氧樹脂、聚氨酯等灌漿材料注入裂縫內部，恢復結構整體性；混凝土破損修復：局部修復：對于小面積破損（如表面剝落、蜂窩麻面），鑿除破損部分至新鮮混凝土，清理基層后，用聚合物砂漿或高強混凝土修復；大面積修復：對于大面積破損（如梁體混凝土脫落），需采用噴射混凝土或預制構件替換法，確保修復強度與原結構匹配；鋼筋銹蝕處理：除銹：采用人工打磨、噴砂等方法去除鋼筋表面銹蝕層；阻銹：在鋼筋表面涂刷阻銹劑（如環(huán)氧富鋅漆），或在混凝土中摻入阻銹劑，防止鋼筋再次銹蝕；修復：對于銹蝕嚴重的鋼筋，需更換新鋼筋，并重新澆筑混凝土。（三）結構加固：提升承載能力的關鍵對于承載能力不足的橋梁（如“四類”“五類”危橋），需采用結構加固技術，恢復或提高其承載能力：增大截面法：在梁、板底部或側面澆筑新增混凝土，增加構件截面尺寸，提高抗彎、抗剪能力，適用于混凝土梁橋的加固；粘貼纖維復合材料法（FRP）：在梁、板受拉區(qū)粘貼碳纖維布（CFRP）或玻璃纖維布（GFRP），利用纖維材料的高抗拉強度提高構件承載能力，適用于中小跨徑橋梁的加固，具有施工簡便、自重輕的優(yōu)點；體外預應力法：在橋梁外部設置預應力鋼束，通過張拉預應力鋼束提高構件的抗彎能力，適用于大跨徑橋梁的加固，如連續(xù)梁橋、剛構橋；改變結構體系法：通過增設支撐（如橋墩、托架）或改變結構形式（如將簡支梁改為連續(xù)梁），降低原結構的受力負擔，適用于跨徑較大的橋梁。五、智能化管理技術：數(shù)字賦能的未來趨勢隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展，智能化管理已成為橋梁維護管理的重要方向，其核心是通過“數(shù)據(jù)采集-分析-決策”的閉環(huán)，實現(xiàn)維護管理的精準化、高效化。（一）BIM技術：全生命周期信息集成建筑信息模型（BIM）是一種三維數(shù)字化建模技術，可將橋梁的設計、施工、維護等全生命周期信息集成于一個模型中：設計階段：建立橋梁的三維模型，包含構件尺寸、材質、受力特性等信息；施工階段：將施工過程中的變更、驗收記錄錄入模型，形成“數(shù)字孿生”；維護階段：通過BIM模型查詢橋梁的歷史病害、養(yǎng)護記錄、檢測數(shù)據(jù)，輔助制定養(yǎng)護計劃。（二）物聯(lián)網(wǎng)與傳感器：實時狀態(tài)監(jiān)測通過在橋梁關鍵部位安裝傳感器（如應變片、撓度計、溫度傳感器），實時采集結構受力、變形、環(huán)境等參數(shù)，實現(xiàn)“狀態(tài)感知”：應變監(jiān)測：監(jiān)測梁體、墩臺的應變變化，判斷結構是否超載；撓度監(jiān)測：監(jiān)測橋梁跨中撓度，判斷結構是否發(fā)生過大變形；環(huán)境監(jiān)測：監(jiān)測溫度、濕度、風速等環(huán)境參數(shù)，評估環(huán)境對橋梁的影響。（三）大數(shù)據(jù)與AI：智能決策支持通過大數(shù)據(jù)分析與人工智能（AI）技術，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行挖掘，實現(xiàn)“預測性維護”：病害預測：利用機器學習算法（如隨機森林、神經(jīng)網(wǎng)絡）分析歷史病害數(shù)據(jù)，預測病害發(fā)展趨勢（如裂縫寬度隨時間的變化）；養(yǎng)護優(yōu)化：通過遺傳算法、粒子群算法等優(yōu)化算法，根據(jù)橋梁狀態(tài)、養(yǎng)護成本、交通影響等因素，制定最優(yōu)養(yǎng)護計劃；異常預警：設置閾值（如撓度超過設計值的10%），當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過閾值時，系統(tǒng)自動發(fā)出預警，提醒管理人員及時處理。（四）數(shù)字孿生：虛擬與實體的聯(lián)動數(shù)字孿生是智能化管理的高級形態(tài)，通過建立橋梁的虛擬模型，實現(xiàn)“虛擬-實體”的實時聯(lián)動：狀態(tài)模擬：通過虛擬模型模擬橋梁在不同荷載（如汽車荷載、地震）下的響應，評估結構安全性；故障診斷：當實體橋梁出現(xiàn)異常（如傳感器報警）時，虛擬模型可快速定位故障位置（如某根梁的應變異常），輔助故障診斷；方案驗證：在實施養(yǎng)護工程前，通過虛擬模型驗證加固方案的有效性（如粘貼碳纖維布后的承載能力提升效果），降低施工風險。六、預防性維護：降低全壽命周期成本的關鍵預防性維護是橋梁維護管理的核心理念，其本質是“在病害發(fā)生前采取措施，防止病害擴大”，從而降低全壽命周期成本。據(jù)美國聯(lián)邦公路管理局（FHWA）統(tǒng)計，預防性維護的成本僅為修復性維護的1/3-1/5。（一）預防性維護的理念與策略預防性維護的核心策略是“定期檢查、狀態(tài)監(jiān)測、早期處理”：定期檢查：按照規(guī)范要求開展定期檢查（如特大橋每半年一次），及時發(fā)現(xiàn)早期病害；狀態(tài)監(jiān)測：對關鍵橋梁（如跨江大橋、重載交通橋梁）安裝傳感器，實時監(jiān)測結構狀態(tài)；早期處理：對發(fā)現(xiàn)的早期病害（如細微裂縫、輕微銹蝕）及時處理，防止病害擴大（如裂縫發(fā)展為貫穿裂縫，銹蝕導致鋼筋截面減?。＃ǘ嵺`案例：某高速公路橋梁的預防性維護工程背景：某高速公路橋梁為預應力混凝土簡支梁橋，服役年限15年，交通量較大（日均交通量約1.2萬輛），常規(guī)檢測發(fā)現(xiàn)梁體存在細微裂縫（寬度0.1-0.15mm）。預防性維護措施：1.裂縫處理：采用表面封閉法（環(huán)氧樹脂膠）封閉梁體細微裂縫，防止水分侵入；2.鋼筋銹蝕預防：在混凝土表面涂刷滲透型阻銹劑，提高鋼筋抗銹蝕能力；3.狀態(tài)監(jiān)測：在梁體跨中安裝撓度計，實時監(jiān)測撓度變化；4.定期跟蹤：每季度開展一次裂縫復查，記錄裂縫寬度變化。實施效果：經(jīng)過2年的預防性維護，梁體裂縫未進一步發(fā)展，鋼筋銹蝕情況得到有效控制，橋梁技術狀況保持在“二類”（良好），避免了后續(xù)大規(guī)模修復工程（預計節(jié)省成本約80萬元）。七、結論與展望公路橋梁維護管理是一項系統(tǒng)性、長期性的工作，其核心是通過科學的體系構建、精準的檢測評估、有效