在役特大桥梁的管养维护与监测

在役特大桥梁作为交通网络的关键节点，也是地区经济发展和人民生活的重要支撑。通过定期的管养维护，可以及时发现桥梁的微小损伤和潜在问题，并采取相应的修复措施，从而防止小问题演变为大隐患。同时，持续的监测工作能够实时掌握桥梁的工作状态和健康状况，为管理者提供决策依据，确保桥梁在服役期间的安全稳定。这不仅有利于保障交通的畅通无阻，也关乎公众的生命财产安全和社会的稳定发展。

一、目的与定位

对在役特大桥梁进行管养维护与监测工作是为了确保桥梁结构的安全性和稳定性，保障交通的顺畅运行。这一定位源于对桥梁作为重要交通基础设施的深刻认识，其承载着大量的交通流量，对于区域经济发展和社会稳定具有重要意义。因此，管养维护监测工作的首要目的是通过定期或不定期的检测、监测和分析，全面了解和掌握桥梁结构的技术状况和健康状况，及时发现和处理可能存在的隐患和问题。这一工作旨在通过科学的手段和方法，确保桥梁在服役期间能够保持良好的工作状态，为交通运输提供坚实的安全保障。同时，通过管养维护监测工作的有效开展，还可以为桥梁的维修、加固和改造提供科学依据，延长桥梁的使用寿命，提高经济效益和社会效益。

二、主要内容

1、结构健康监测
结构健康监测是管养维护工作的核心，主要通过各种传感器和监测系统实时收集桥梁的变形、应力、振动等数据。这些数据能够反映桥梁的结构状态和健康情况，为管理者提供决策支持。具体来说，结构健康监测的内容包括：
1）变形监测：通过位移计、水准仪等设备，实时监测桥梁的位移和沉降情况，判断桥梁结构的稳定性和安全性。
2）应力监测：利用应变计、应力传感器等设备，监测桥梁结构在荷载作用下的应力变化，分析桥梁的受力状态。
3）振动监测：通过加速度计、振动传感器等设备，监测桥梁的振动情况，分析桥梁的动力特性和疲劳损伤。
2、结构检测与评估
除了实时监测，还需要定期对桥梁进行结构检测与评估
1）外观检查：对桥梁的外观进行巡视检查，发现桥梁表面是否存在裂缝、剥落、锈蚀等损伤情况。
2）无损检测：利用超声波、雷达等技术手段，对桥梁结构进行无损检测，评估桥梁的完整性和可靠性。
3）承载能力评估：根据桥梁的设计资料和实际运营情况，评估桥梁的承载能力是否满足要求。
3、维修与加固
在监测和评估的基础上，对于发现的问题和损伤，需要及时进行维修和加固。
1）裂缝修补：对于桥梁表面出现的裂缝，采用注浆、粘贴钢板等方法进行修补。
2）锈蚀处理：对于桥梁结构中的锈蚀部分，进行除锈、防锈处理，防止锈蚀进一步发展。
3）加固改造：对于桥梁结构中存在的不稳定或承载能力不足的部分，进行加固改造，提高桥梁的整体性能和安全性。


三、方法与手段

1、传统的人工巡检方法
人工巡检是桥梁管养维护的基础方法，它依赖于经验丰富的工程师和技术人员，对桥梁进行定期的目视检查。这种方法可以直观地观察桥梁的裂缝、剥落、锈蚀等表面损伤，并及时记录。然而，人工巡检受限于人的视觉和感知能力，难以发现桥梁深层次的损伤和潜在问题。
2、无损检测技术
无损检测技术是桥梁管养维护中的重要手段，它可以在不破坏桥梁结构的前提下，对桥梁进行内部检测和评估。常用的无损检测技术包括超声波检测、雷达检测、磁粉探伤等。这些技术可以检测出桥梁内部的裂缝、空洞、锈蚀等损伤，为维修和加固提供准确的数据支持。
3、传感器与监测系统
随着科技的发展，传感器与监测系统已经成为桥梁管养维护中的主流方法。通过在桥梁上安装各种传感器，如位移计、应力传感器、加速度计等，可以实时监测桥梁的变形、应力、振动等参数。同时，结合数据分析技术，可以对监测数据进行处理和分析，及时发现桥梁的异常和损伤。这种方法具有实时性、连续性和高精度等特点，能够全面反映桥梁的健康状况。
4、遥感技术与无人机巡检
遥感技术和无人机巡检是近年来新兴的桥梁管养维护手段。通过遥感技术，可以获取桥梁的卫星图像和航空图像，对桥梁进行宏观的监测和评估。而无人机巡检则能够利用无人机的高空视角和灵活性，对桥梁进行全方位的巡检和拍摄，发现难以通过人工巡检发现的隐蔽问题。
5、智能化监测与管理系统
随着智能化技术的发展，桥梁管养维护正逐步向智能化、自动化方向发展。通过建立智能化监测与管理系统，可以实现对桥梁的实时监控、数据分析、预警预测等功能。这种系统能够自动采集和处理监测数据，及时发现桥梁的异常和损伤，并给出相应的维修建议和管理措施。

四、案例分析

以五峰山长江大桥和沪苏通长江公铁大桥为例，这两座大桥都采用了先进的健康监测系统和电子化信息手段进行全方位监测。
1、五峰山长江大桥
五峰山长江大桥位于江苏省镇江新区，是世界首座高速铁路悬索桥、中国首座公铁两用悬索桥，该桥不仅是连镇（连云港—镇江）铁路和京沪高速公路的关键组成部分，还因其独特的结构和设计，在桥梁工程领域具有重要地位。
五峰山长江大桥配备了完善的健康监测系统，利用倾角计、静力水准仪、应变计等设备，实时监测桥梁的沉降、倾斜、结构变形和受力应变变化等关键参数，包括大桥健康监测、主要指标冗余监测、钢轨伸缩调节器监测等系统，对大桥进行全方位、多角度的监测。除了电子化监测，还进行人工巡检，特别是在气温剧变或昼夜温差大于10℃时进行加密添乘，每周对特定部位进行细致检查。
通过持续的监测和数据分析，及时发现并处理了大桥的微小损伤和潜在问题，确保了大桥的安全稳定运营，在冬季专项试验中，通过结合大桥健康监测系统和轨旁设备，对轨道几何状态、动车组动力学等进行了全面检测，为大桥的冬季运营提供了有力保障。
2、沪苏通长江公铁大桥
沪苏通长江公铁大桥是中国自主设计建造的世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥，其结构设计和建设技术均处于国际领先水平。
沪苏通长江公铁大桥建立了完善的健康监测系统，对桥梁的主要指标进行24小时监控并记录，同时对其他辅助指标进行监控，为应对可能的船撞桥墩事故，大桥安装了主动防撞预警系统，对预判有撞桥风险的船舶进行预警，确保主航道桥安全，监测数据通过先进的通信协议和接口上传至桥梁安全监管平台，进行动态分析和预警。
通过健康监测系统和主动防撞预警系统的联合作用，沪苏通长江公铁大桥在保障桥梁结构安全的同时，也确保了航道的安全畅通，与五峰山长江大桥类似，沪苏通长江公铁大桥也通过定期的冬季专项试验和日常巡检，及时发现并处理了潜在问题，为大桥的安全运营提供了有力保障。

五、结论

在役特大桥梁的管养维护监测工作是一项复杂而重要的任务。通过采用先进的监测技术和手段，建立完善的监测管理制度和数据分析体系，可以及时发现并处理桥梁的潜在问题，确保桥梁的安全、稳定以及高效运营。