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高速橋梁設(shè)計存問題,這些整改方案助你確保安全性與可靠性

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對于高速公路而言,高速橋梁充當(dāng)著咽喉的角色,其設(shè)計質(zhì)量對行車安全以及道路壽命起著直接的決定性作用,然而在實(shí)際情況當(dāng)中,不少橋梁由于設(shè)計不夠合理、材料存在缺陷或者施工過程出現(xiàn)問題,從而埋下了隱患。結(jié)合國內(nèi)最近幾年橋梁檢測所獲取的數(shù)據(jù)以及整改所積累的經(jīng)驗(yàn),下文會對問題根源展開深入剖析,并且提出具體的解決方案。

設(shè)計缺陷的深層原因

我國早期建設(shè)的G15沈海高速、G30連霍高速等主干線上,約12%的橋梁存在設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低問題,這一情況在2025年交通運(yùn)輸部發(fā)布的公路橋梁安全普查中得以顯示,部分橋梁建于上世紀(jì)九十年代,當(dāng)時的設(shè)計規(guī)范未能預(yù)見如今日均10萬輛次的超重車流量,以浙江某跨海大橋?yàn)槔O(shè)計采用簡支箱梁結(jié)構(gòu), ,但未充分考慮海洋氯離子腐蝕環(huán)境,致使預(yù)應(yīng)力鋼筋在通車8年后出現(xiàn)銹蝕風(fēng)險。

存在于結(jié)構(gòu)設(shè)計里的另外一個常見誤區(qū)是過度地去追求經(jīng)濟(jì)指標(biāo),一些山區(qū)高速橋梁為了節(jié)省造價,把橋墩間距擴(kuò)展到50米以上,致使梁高不夠、剛度降低,當(dāng)重車通過時,梁體撓度超出規(guī)范限值,這不但影響行車的舒適性,還會加快橋面鋪裝層的損壞,貴州某高速橋梁就是因?yàn)檫@個原因在使用第5年的時候出現(xiàn)大規(guī)模裂縫,只能進(jìn)行全橋加固。

材料選用上的教訓(xùn)與對策

2023年,在廣東的某項(xiàng)高速橋梁支座更換工程里頭,經(jīng)檢測發(fā)覺,原設(shè)計所選擇采用的普通橡膠支座,于南方高溫高濕的環(huán)境狀況之內(nèi),老化的速度超出原本預(yù)期,不到10年便出現(xiàn)了龜裂以及變形的情形。類似這般的問題,在材料選用的這個環(huán)節(jié)當(dāng)中是屢屢出現(xiàn)屢見不鮮的,而設(shè)計人員常常僅僅只是去參考標(biāo)準(zhǔn)圖集,卻把項(xiàng)目所在地的特殊氣候條件給忽略掉了。在東北地區(qū),某一座橋梁選用了普通鋼材,卻沒有去考慮零下40攝氏度低溫脆斷的風(fēng)險,從而給后期的運(yùn)營埋下了隱患。

導(dǎo)致問題出現(xiàn)的源頭在于材料供應(yīng)商準(zhǔn)入制度不太嚴(yán)格,2024年湖南交通質(zhì)監(jiān)局進(jìn)行的抽查表明,在建高速橋梁的進(jìn)場材料里,存在著3.7%的鋼筋力學(xué)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況,以及2.2%的水泥安定性不合格的狀況,要是把這些不合格的材料運(yùn)用到實(shí)體工程當(dāng)中,將會直接致使橋梁耐久性下降,四川某高速橋梁由于使用了含有過量氯離子的砂石料,在通車3年的時候就出現(xiàn)了橋墩鋼筋銹脹開裂的現(xiàn)象。

施工質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)

施工場地里的偷工減料行徑常常存有隱蔽特性,在二七二五年的時候,央視揭露了陜西某個高速橋梁建造過程中,施工方面在樁基澆筑之際私自削減鋼筋籠主筋數(shù)量,把設(shè)計所要求的二十二根削減成了十八根,致使樁基承載力降低了百分之十五,這樣的違規(guī)操作在夜晚施工或者監(jiān)管缺失之時格外常見,最終得要借助鉆芯取樣方可發(fā)覺。

預(yù)應(yīng)力張拉施工若不符合規(guī)范要求,其危害程度也是極大的。在江蘇有一座跨江大橋進(jìn)行施工期間,工人們?yōu)榱四軌蚋焱瓿晒て冢诨炷笼g期尚未達(dá)到規(guī)范所要求的情況下,就開展了張拉操作,最終導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失超出了限定的值。等到成橋監(jiān)測的時候發(fā)現(xiàn),主梁反拱度相較于設(shè)計數(shù)值而言,降低了8毫米,這個情況直接影響到了橋面的線形,以及后期運(yùn)營時的安全狀況。像這樣的問題充分表明,施工人員之間的技術(shù)交底工作做得并不到位,整個過程控制僅僅是表面形式,沒有實(shí)際意義。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體路徑

既有橋梁存在結(jié)構(gòu)缺陷時,健康監(jiān)測系統(tǒng)可提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù),當(dāng)前G92杭州灣環(huán)線高速部分橋梁已安裝光纖光柵傳感器,用于實(shí)時監(jiān)測應(yīng)力應(yīng)變,2024年該系統(tǒng)成功預(yù)警浙江某橋墩沉降超出3毫米閾值,管養(yǎng)單位及時實(shí)施注漿加固,防止了事故擴(kuò)大,新建橋梁需采用基于性能的設(shè)計方法,把結(jié)構(gòu)安全系數(shù)從傳統(tǒng)的1.2提升到1.5以上。

整改重點(diǎn)包含地質(zhì)勘察精細(xì)化。云南某高速橋梁,原設(shè)計是摩擦樁,施工前補(bǔ)勘時,發(fā)現(xiàn)地下12米處存在溶洞發(fā)育帶,于是設(shè)計馬上變更為嵌巖樁,樁長增加了8米。這種動態(tài)設(shè)計理念,能夠有效規(guī)避地質(zhì)不確定性風(fēng)險。同時應(yīng)該推廣采用高強(qiáng)鋼筋、耐候鋼等新型材料,在相同承載力的情況下,減少材料用量,達(dá)成結(jié)構(gòu)輕量化。

材料與施工的整改抓手

對于建立材料全生命周期追溯體系這件事而言,其是勢所必然要去實(shí)行的。深中通道項(xiàng)目的實(shí)踐實(shí)實(shí)在在地表明了,借助二維碼掃描這種方式,便能夠去查詢每一批鋼材的爐號,還有出廠報告以及進(jìn)場復(fù)檢數(shù)據(jù),如此一來,就可以從源頭開始杜絕那些不合格的材料。從2026年開始,在全國高速橋梁項(xiàng)目當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)制性地要求混凝土拌合站安裝實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠自動記錄每一盤配合比偏差數(shù)據(jù),一旦出現(xiàn)超出誤差范圍的情況,就會發(fā)出警報并且停止運(yùn)行。

施工進(jìn)程的管控趨向于向著標(biāo)準(zhǔn)化去比對看齊,浙江交工于臨建高速項(xiàng)目里推行了鋼筋保護(hù)層厚度首件驗(yàn)收的制度,針對首個墩柱開展三維掃描,在合格之后才能夠進(jìn)行全面的施工,這樣的舉動把保護(hù)層厚度的合格率由78%提升到了95%,與此同時應(yīng)該普及智能張拉以及壓漿的設(shè)備,消除人為操作所產(chǎn)生的誤差,保證預(yù)應(yīng)力體系能夠有效地工作。

長期維護(hù)的制度保障

需對橋梁養(yǎng)護(hù)資金構(gòu)建穩(wěn)定投入機(jī)制,山東、廣東等省份當(dāng)下已開始試點(diǎn),按照橋梁每平方米來提取專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)基金,G25長深高速山東段每年計提的養(yǎng)護(hù)資金多達(dá)1200萬元,此資金用于定期去更換像支座、伸縮縫這類易損件,相較于以往“壞了再修”這種被動模式,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)能夠讓橋梁壽命延長超20%。

用于檢測的手段,同樣需要跟隨時代一起進(jìn)步,2025年的時候,四川會運(yùn)用無人機(jī)去搭載探地雷達(dá),針對雅西高速沿線的高墩橋梁展開全面覆蓋的掃描工作,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了3處橋臺填土存在空洞隱患的情況,如此高效的檢測技術(shù),理應(yīng)成為年度常規(guī)項(xiàng)目,與此同時,還要構(gòu)建橋梁數(shù)字孿生模型,把監(jiān)測數(shù)據(jù)和BIM 模型進(jìn)行實(shí)時關(guān)聯(lián),達(dá)成病害預(yù)警可視化與維修決策智能化的目標(biāo)。

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