橋梁工程建設新技術發展趨勢研究

魏 青 李偉清

0 引言

隨著國家經濟的飛速發展，我國的交通事業蒸蒸日上，各種重型車輛，尤其是工程用重型運輸車的不斷出現，使橋梁負荷日趨加重，橋梁的交通運輸作用也更加重要，隨著橋梁工程建設發展起來的新技術也越來越多，如何更好的進行橋梁的管理、施工和設計，是值得我們思考的問題。在橋梁工程建設技術中發展趨勢有如下幾個方面。

1 橋梁施工管理軟件中新技術的應用

橋梁工程管理系統的研究與開發在世界范圍開展了近 30年，開發了不少先進的橋梁項目管理軟件。國外項目管理軟件經歷了 3個階段:第一階段為基本功能階段，如進度控制、投資控制、質量管理、資源管理、資金管理、采購管理等，是對基層工作流程的模擬，在一定程度上實現了數據共享，減輕基層項目管理人員的工作強度。第二階段的軟件具有兩個功能:1)分析和預測功能，滿足項目管理業務的要求及中層管理人員的業務需求;2)計算機網絡的使用和通訊功能，包括工期變動分析、成本變動分析、資源變動分析、資源替代分析、不可預見事件分析(如惡劣氣候、匯率變動、市場物價變動、分包商情況變動等)，分析各種變動對項目可能帶來的影響。在分析基礎上產生的預測功能主要包括進度預測、投資預測、資金需求預測等，并有相應的數學模型。第三階段是基于因特網的項目管理:一方面使傳統的項目管理軟件能在因特網上運行，從而擺脫操作系統、操作地點的限制;另一方面是整個項目管理業務與因特網的結合，如通過因特網進行文檔管理、視頻會議、在線討論等。盡管所有這些功能大多在前兩個階段中出現過，但把它們與Web技術集成，卻是一件技術上、操作上都相當困難的任務。這個階段的軟件提供了一個基于因特網的“虛擬”項目環境。相比之下，國內在這方面的研究較晚，目前我國項目管理軟件的發展還處于第一階段，某些軟件具備或正向第二階段軟件的分析和預測、數據通訊發展，沒有基于因特網的第三階段軟件。

可見，充分利用計算機來加工和處理橋梁施工管理中所涉及的大量數據和信息已成為當今橋梁施工管理的發展方向，開發基于 Web的面向對象的可視化、集成化的橋梁施工管理系統顯得尤為重要。

2 橋梁檢測新技術

橋梁檢測是一門直接服務于工程實踐的技術學科，涉及到橋梁的設計計算理論、試驗測試技術、儀器儀表性能、數理統計分析、現場試驗組織等方面，具有較強的綜合性、應用性和復雜性。近 20年，隨著橋梁工程的飛速發展，新結構、新材料、新工藝不斷涌現。光纖傳感技術是 20世紀 70年代中期發展起來的一門新技術，經過短短的 20多年時間的快速發展已取得了長足的進步，測量各種參數的光纖傳感器也應運而生。隨著更多穩定性好、可靠、耐久、經濟、更適合橋梁結構特點的光纖傳感器的研制成功，光纖傳感器在橋梁工程領域中將會得到更加廣泛的應用。光纖光柵傳感技術是光纖傳感技術發展的最高階段。光纖傳感器主要用于:橋梁結構的施工監測、既有橋梁結構的工作性狀監測、服役時間較長的橋梁結構的損傷檢測。把光纖傳感技術應用到橋梁檢測中給橋梁健康監測和安全評價注入了新的活力，國外經過幾十年的研究，已形成了比較成熟的技術，但其昂貴的價格阻礙了它在中國的應用和發展。因此，在今后的研究中，需要從原理、制作工藝等方面著手研制高性能、低價格的傳感器以滿足國內市場的需求。

3 橋梁加固新技術

加固新技術主要有以下三種:

1)SRAP加固方法。

SRAP加固方法是一種新的導入預應力概念的橋梁加固方法。其利用 SR增強材料的高強特性和 AP樹脂砂漿防腐防水、粘合力強的特點，通過特殊的方法對SR高強材料施加預應力，從而達到對橋梁的加固。預應力的施加:把膨脹螺栓錨固于梁底兩端，軟鋼絲的兩端用螺旋扣環固定于膨脹螺栓上，通過把絲扣反向的螺旋扣環旋緊施加預應力。

2)植筋加固橋面技術。

在橋面破壞修復中，通常是先完全鑿除舊橋面再換鋪新橋面，這樣不但費工費時，而且經濟效益也不理想。對此，有人提出采用植筋技術，在舊橋面上直接加一層新橋面，這樣不僅充分利用了舊橋面，而且縮短施工時間，經濟效益也很顯著。采用植筋技術，對舊橋面進行簡單的清潔處理，然后平行舊橋面鋼筋，按計算深度和規定間距鉆孔，再將鋼筋植入孔內，再采用同級別的混凝土填孔，并澆筑新的橋面層。

3)填芯法加固雙曲拱橋。

填芯法加固就是在雙曲拱橋拱波內腔填筑混凝土拱波、拱板、拱肋和新的鋼筋混凝土形成整體，通過增加拱圈的斷面面積來提高拱橋的承載能力，同時又增加了原雙曲拱橋的整體性，且修補了原拱波中的裂縫。

4 碳纖維片修復補強橋梁混凝土結構新技術

碳纖維是在幾千攝氏度的高溫下經特殊工藝制造出的一種高科技產品，碳纖維片材包括碳纖維布和碳纖維板，碳纖維布是連續碳纖維單向或多向排列，未經樹脂浸漬或少量樹脂浸漬的布狀碳纖維制品。碳纖維板是連續碳纖維單向或多向排列，并經樹脂浸漬固化的板狀碳纖維制品。它具有高強、輕質、抗腐蝕、耐老化、物理性能穩定等諸多優點。其拉伸強度約為鋼材的 7倍 ～10倍。碳纖維片可以用環氧樹脂粘貼在混凝土的表面，形成一體，共同工作。20世紀 80年代中期開始研究把碳纖維片材用于混凝土結構的修復補強，利用碳纖維片的高強和可粘貼的性能，把碳纖維片用環氧樹脂粘貼在被補強的混凝土結構表面，與原混凝土結構形成一體共同承受荷載，使混凝土結構得到了有效的加強，這種方法不僅施工簡便，不受酸、堿鹽等的腐蝕，耐久性好，而且基本不增加結構的重量，不影響結構的外觀。因而引起了廣泛的關注，迅速擴展到歐洲、美洲及歐美等發達國家相繼針對碳纖維片用于混凝土結構修復補強的應用技術和材料性能進行了大量的試驗研究，提出了很多具有實用價值的研究成果，使碳纖維修復補強技術得到迅速發展，已廣泛用于橋梁的鋼筋混凝土結構的修復補強。

5 橋梁設計施工新技術及應用

波形鋼腹板組合箱梁減輕大跨度 PC橋梁結構的混凝土重量是橋梁結構技術革新的一個重要組成部分。法國首先提出用平面鋼板代替箱形截面混凝土腹板，通過箱形截面內預應力筋施加預應力作用，大大減輕了自重。能較大地降低材料用量和造價是波形鋼腹板組合箱梁結構的主要特點。工程對比計算表明:與預應力混凝土箱梁相比，波形鋼腹板 PC組合箱梁的混凝土減少22%，縱向鋼筋減少 33%，普通鋼筋減少 10%。由于不需要混凝土模板，相應減少了鋼筋和模板的操作工期。充分利用了混凝土抗壓及波形鋼腹板質輕、抗剪強度高等特點;加之又采用了體外預應力索，免除了在混凝土腹板內預埋管道的復雜工藝，減少了預應力鋼筋用量。與過去的傳統結構相比，波形鋼腹板組合箱梁的結構更加合理，具有十分廣闊的應用前景。目前在法國已建成了 3座波形鋼腹板式 PC組合箱梁橋，取得了較好的效益。但國內在波形鋼腹板預應力混凝土組合箱梁方面的研究成果還很少，在工程實踐上還是空白。

6 結語

隨著技術和材料制造工藝的發展，將有更多的新工藝、新方法、新材料運用于橋梁中，各種不同的方法都有各自的技術優勢，我們要靈活運用，積極開拓，把各種方法運用到不同的橋型設計和施工當中去，實現橋梁工程建設管理、施工、設計的經濟性和可靠性。

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