加强基础研究工作 促进桥梁加固健康持续发展

　　多年来，我国公路桥梁一直呈现负荷日益加重之趋势，加之由于材料的老化、环境的腐蚀、超龄服役、荷载的逐渐增长、设计或施工的质量问题、自然灾害（地震、风等）等，相当数量的桥梁已不能适应现代交通运输的要求。这种情况在国外也相当普遍和严重。据统计，美国桥梁总数约为60万座，其中约20万座被美国联邦公路总局（FHWA）列为不符合要求，12万5千座被列为具有结构缺陷；每年需替换5000-8000座，FHWA规划的桥梁修复与替换方案估计耗资455亿美元。英国运输部曾在1990年抽样调查过200座混凝土公路桥，其中约有30%的桥梁运营条件不良。

　　巨大的现实需要，推动了世界主要国家在桥梁加固领域和学科方向上的发展和众多桥梁加固工程实践的开展。我国桥梁业界非常重视对旧桥的鉴定和桥梁加固，设立了交通行业旧桥检测与加固重点实验室，部分高等学校、桥梁设计院和桥梁研究机构等部门先后进行了旧桥加固课题的研究，提出了很多行之有效的加固方法；很多单位也做了大量的实践工作，将许多技术应用于实际工程，取得了较好的效果。

　　结构检测技术两方面基础课题

　　结构检测技术运用于桥梁加固中，笔者认为主要有以下两方面为代表的基础课题有待深入研究：材料性能检测、桥梁病害现场无损检测。

　　众所周知，结构所用材料的性能，是分析与评定桥梁状态和病害、桥梁加固技术与方法选择等很多后继工作的基础；但是，目前的检测技术尚难以满足桥梁加固要求的在现场条件下、快速准确的无损检测。

　　以检测混凝土强度为例，回弹法和钻芯法应用较为广泛。“回弹法用于检测混凝土的强度”的根据是，认为混凝土的抗压强度和混凝土的硬度具有相关性。有学者认为：

　　⑴对于混凝土这样复杂的多相非均质材料来说，回弹值和抗压强度之间没有唯一的关系；

　　⑵不只是不同强度等级的混凝土没有相同的硬度-抗压强度关系，而且相同强度等级的混凝土也没有相同的组成和微结构；

　　⑶即使给定的混凝土，也会因骨料和基体之间的硬度不同以及骨料在矿物学上的变化而有不同的回弹值；

　　⑷把定到规范中的回弹值-抗压强度关系表格或公式作为通用标准是欠妥当的；

　　⑸从根本上来说，对于传统混凝土，回弹值对抗压强度只能起大体“推断”的作用，定义成“检测”实际上误导了对现场混凝土质量的评价，造成了有些人混淆了硬度和强度的概念。

　　其次，桥梁结构中的各种病害，也对后继的结构评定、加固设计和技术选择等诸多方面有决定性影响，但是现有的各种技术手段和方法对于准确、快速地定位、测定病害的要求仍存在较大的差距。以结构裂缝检测为例，对于桥梁构件内部各种裂缝的深度、宽度和位置信息，现有技术还不能给出令人满意和信服的数据；对于结构表面裂缝，裂缝的深度也是一个难以准确测定的量；对于下部构件和基础病害的检测，现有技术手段和方法也存在很大的局限性。

　　现有的检测技术手段和方法上存在的不足，需通过大量的交叉学科的研究，要求必需开展大量的基础性的研究工作。

　　桥梁病害体系和分析模型研究现状与展望

　　桥梁病害，是结构对使用荷载和环境等众多作用于其上众多因素的反映，也是桥梁加固整治的重要对象之一。一方面，桥梁病害是结构受力和运营状态分析的重要依据；另一方面，也是后期桥梁加固施工的主要内容。因此，全面、准确的掌握桥梁结构各构件上的病害及其相互影响并进行科学地分析，是桥梁加固最终成功与否的关键之一。

　　纵观现有的桥梁病害资料，笔者认为：数据和成果过于分散，缺乏科学合理的归纳、分类和整理；由于桥梁病害具有鲜明的个性特点即每座桥的病害都不一样、同样的病害在不同桥上形态等可能存在很大差异，现有研究中很多都是针对单个结构进行分析、评判；在分析同一类结构上的相似病害时，存在多种不同解析、判断，这些对结构状态的评定和加固技术选择等都可能导致严重地误判。

　　以双曲拱桥常见裂缝之一--拱肋与拱波连接处的纵向裂缝为例，有人认为此类裂缝产生的原因在于受荷载后拱波的拱脚产生推力，导致拱肋发生扭转变形，因此在拱肋与拱波处产生了纵向裂缝；也有人认为，此类裂缝是由于双曲拱桥的整体性差造成的，特别是在拱波安设时由于拱肋与拱波之间只有砂浆连接而无钢筋相连，故开裂。

　　对于结构的评定，上述两种观点中前者认为拱肋（抗扭）刚度不足、横向联系较弱，后者认为肋波之间的连接强度较低。对于该病害的整治方案，前者认为可以增大拱肋截面面积并增设横隔板，后者认为应该在肋波连接处增强连接（如粘贴连接钢板等）。

　　由此，可看出：对同种病害，不同的分析产生了截然不同的两种结构评定结论、提出了完全不同的加固方案，两者相差何其之大！

　　对此，笔者认为：首先，研究界同仁和工程人员应高度重视桥梁病害在整个桥梁结构评定、加固系统中的重要性，具体工程中应详尽地收集数据、全面地分析病害；其次，重视特定类型桥梁（如拱桥、梁桥）的病害体系的建立，即将同种类型桥梁的各种病害数据进行广泛收集，然后进行归纳、分类与整理为分析该类桥梁的病害规律、成因提供系统化的完整的基本数据体系；建立所有类型的桥梁（梁桥、拱桥、缆索承重桥、组合体系桥等）的病害体系，以便从桥梁结构的战略高度审视、分析、研究这一类结构病害，以期获得更普遍、更具有一般性的结论。

　　科学研究遵循从实践-理论-实践的循环规律，桥梁加固经历多年的发展取得了很大的成绩，同时也存在很多基本问题尚待深入研究，笔者坚信在总结过去的成果与不足之后，再深入开展基础研究必将推动整个桥梁加固学科的有序、有力向前发展。