高速公路桥梁养护管理模式与实践分析

摘要：本文以某高速跨河大桥为案例，探讨基于健康监测的桥梁养护管理模式。研究构建了动态评估体系、优化了全生命周期养护策略，并引入智能化管理平台。实践结果显示，该模式显著改善了桥梁性能，主跨应变降低至安全范围，裂缝扩展速率减少60%，养护成本节约78%。研究为高速公路桥梁的安全运营与科学养护提供了重要参考。

关键词：高速公路桥梁；健康监测；养护管理；生命周期优化

0 引言

近年来，我国高速公路桥梁数量迅速增长，桥梁结构在长期运营中面临交通荷载增加和自然环境恶劣等多重挑战，其养护管理的重要性日益凸显[1]。然而，传统养护模式多以定期检查和经验判断为主，缺乏科学性和实时性，导致许多隐患未能及时排查，甚至引发安全事故。以某高速公路跨河大桥为例，该桥建于上世纪90年代，是区域交通的关键节点。本研究以该桥为实际工程案例，针对当前养护中存在的问题，提出基于健康监测的全生命周期养护管理体系，并结合智能化技术开展实践验证，为高速公路桥梁的安全运营和高效管理提供有力支撑。

1 工程概况

某高速公路跨河大桥全长480米，采用五跨连续梁设计，其中主跨长度为120米，其余四跨平均长度为90米。该桥于1998年建成通车，设计荷载为公路-I级，桥面宽度24.5米。作为区域交通的重要枢纽，该桥每日通行车辆超过3.2万辆，其中重载车辆占比约15%。近年来，随着交通量的持续增长和重载车辆的高频通行，桥梁的病害逐渐显现。检测数据显示，主跨梁体裂缝宽度最大达0.35毫米，支座位移量偏差超过设计值的20%，桥面局部剥离面积达到260平方米，钢筋混凝土主梁碳化深度平均为16毫米，部分钢筋锈蚀率高达8%。这些问题严重影响了桥梁的安全性和耐久性。

此外，该桥所处区域气候复杂，每年暴雨天数约为38天，冬季最低气温达-10℃，并受盐分侵蚀和水流冲刷影响，桥墩基础局部保护层已出现剥落。这些环境因素加剧了桥梁结构的退化速度。基于此现状，本研究聚焦桥梁的健康监测与养护管理，提出了实时监测体系和优化维修方案，通过科学评估病害发展与维修措施的效果，为桥梁长期运营的安全与经济性提供技术支持和实践参考。

2 高速公路桥梁养护管理模式的构建

2.1 基于健康监测的动态评估体系

针对某高速跨河大桥现有病害问题，首先构建了一套基于健康监测的动态评估体系。该体系利用多种传感器实时监测桥梁的关键性能指标，包括主梁应变、支座位移、裂缝扩展速率和温湿度变化等数据。在桥梁主跨和桥墩处布设了30个振弦式传感器和10个加速度传感器，用于采集实时数据，并通过无线传输模块上传至监控中心。连续6个月的监测数据显示，主跨应变峰值较设计值增长约15%，支座最大位移偏差达到7.2毫米，而桥墩加速度反应显示出一定的频率异常。通过动态评估，能够准确识别潜在隐患，为后续的养护决策提供科学依据。

2.2 生命周期养护策略优化

在桥梁全生命周期内，合理规划养护策略是延长桥梁使用寿命的关键。根据动态评估结果和桥梁耐久性预测模型，本研究优化了某高速跨河大桥的养护策略。针对支座老化问题，建议每8年进行一次更换维护，而裂缝扩展控制则采用注入高性能修补材料的方法，每3年修复一次。此外，桥面铺装层剥落修复方案经过成本效益分析，决定每5年进行全面重铺，以降低长期运营维护成本。通过将养护周期与病害发展规律相结合，预计桥梁使用寿命可延长15年以上，同时累计节约维修费用约20%。

2.3 施工工艺对钢筋性能的影响

为了进一步提升管理效率，本项目引入了智能化养护管理平台。平台集成了健康监测数据、养护记录和病害评估模型，能够实现桥梁状态的可视化与养护任务的智能化分配。例如，基于健康监测的实时预警功能，平台在发现主跨应变过大或桥墩基础沉降异常时，会自动生成维修建议并通知养护人员[2]。平台还具有养护效果的动态追踪功能，通过历史数据分析，验证每次养护措施的有效性。经过6个月试运行，平台将数据处理效率提升了约30%，养护响应时间缩短至48小时以内，为桥梁管理的科学化和智能化提供了有力支持。

3 实践效果与分析

3.1 桥梁性能改善效果评估

在对某高速跨河大桥实施健康监测和优化养护策略后，桥梁性能显著改善。经过6个月的养护措施实施和监测数据显示，主跨梁体的应变峰值由原来的15%超限下降至8%，裂缝扩展速率降低了约60%，且最大裂缝宽度控制在0.2毫米以内，恢复到安全范围。支座老化问题也得到有效缓解，更换后的支座位移偏差减少至3毫米，满足设计规范要求。此外，重新铺设的桥面减少了剥落现象，抗滑性能恢复至0.7以上，确保了车辆行驶的安全性。性能评估结果表明，养护管理模式切实提高了桥梁的安全性和耐久性。

3.2 经济与社会效益分析

优化后的养护管理模式显著降低了养护成本和运营风险。据统计，此次项目共投入650万元，其中桥面铺装更换占总成本的35%，传感器布设和数据平台建设占40%。通过科学的周期养护和故障预警机制，避免了可能高达3000万元的突发维修费用，节约了约78%的潜在成本。同时，桥梁通行效率提高，重载车辆通行时长缩短了20%，每年为区域物流行业节省约150万元运输成本。此外，改善后的桥梁运行状况有效减少了交通事故发生率，进一步提高了公众出行的安全性和便利性，显现出显著的经济与社会效益。

3.3 管理模式推广价值与建议

项目实践证明，基于健康监测的动态评估体系和智能化管理平台，在桥梁养护中具有极高的推广价值。通过实时监测与数据分析，不仅能够及时发现病害，还能优化养护资源配置，提高养护工作的科学性和精准性。建议在推广时，根据不同桥梁的结构特点和使用环境，调整监测参数和养护策略，避免“一刀切”的模式。同时，建立区域性的桥梁健康管理中心，实现多座桥梁的集中管理与数据共享。未来，应进一步加强智能化技术的应用，如引入人工智能算法优化养护决策，为我国高速公路桥梁的长期健康运营提供更先进的解决方案。

结论

通过对某高速跨河大桥的养护管理实践分析，本文提出的基于健康监测的桥梁养护管理模式显著提升了桥梁性能和管理效率。动态评估体系实现了对病害的实时监测与精准定位，全生命周期养护策略优化了维修资源的配置，智能化平台提高了管理工作的科学性和智能化水平。实践效果证明，该模式不仅延长了桥梁的使用寿命，还大幅降低了运营和维护成本，同时提升了区域交通的安全性与经济效益。未来，建议进一步推广该模式，并结合不同桥梁特点和新兴技术，持续优化养护管理方法，以实现我国桥梁养护的全面智能化和精细化发展。

参考文献

[1] 杨森， 王延民. 高速公路桥梁养护管理要点及技术状况评定研究[C]//2024新质生产力视域下智慧建筑与经济发展论坛. 中国上海， 2024： 2.

[2] 贾维杰. 公路桥梁养护管理及危桥加固改造技术分析[J]. 散装水泥， 2024（6）： 92-94， 97.