橋梁長期性能2008年美國聯(lián)邦公路局發(fā)起了橋梁長期性能研究（LTBP即long-termbridgeperformanceprogram）計劃，打算耗費20年時間，收集美國國家公路橋梁的科學(xué)數(shù)據(jù)，建立詳細(xì)及時的橋梁暨數(shù)據(jù)庫，開展橋梁結(jié)構(gòu)性能理論和應(yīng)用技術(shù)的研究，進(jìn)一步推動橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展。為改善我國橋梁結(jié)構(gòu)日趨嚴(yán)峻的運營安全形勢，有必要研究和學(xué)習(xí)美國LTBP計劃，將其優(yōu)秀前瞻性理念引入我國，開展長期研究項目以跟蹤研究我國橋梁的長期性能變化規(guī)律，提升橋梁檢（監(jiān)）測技術(shù)，完善我國橋梁養(yǎng)護(hù)制度和體系。上世紀(jì)八九十年代，美國建立并在各州推廣了2個著名的橋梁管理系統(tǒng)——PONTIS系統(tǒng)和BRIDGIT系統(tǒng)，從最初的數(shù)據(jù)保存、統(tǒng)計查詢等檔案管理功能發(fā)展為集記錄、存儲、更新、統(tǒng)計于一體的國家橋梁數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，美國逐步發(fā)展了橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)。然而，對于一個構(gòu)件或者完整的橋梁體系而言，即使有這些橋梁管理工具和數(shù)據(jù)，隨著時間的推移，仍然還有許多關(guān)于材料與結(jié)構(gòu)在性能和退化規(guī)律、維護(hù)的有效性、維修和修復(fù)策略方面未知的領(lǐng)域。為了迎合養(yǎng)護(hù)需求的增長和資金合理分配的需要，未來的橋梁管理體系亟需在橋梁生命周期成本、性能發(fā)展模式、有效的維護(hù)和維修策略等方面的信息。這就需要收集高質(zhì)量的定量數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)新的分析模型和制定新的算法，LTBP計劃正是為滿足這一需求而產(chǎn)生的。美國橋梁長期性能研究計劃（LTBP）,該計劃將持續(xù)20年時間，總體目標(biāo)為:通過檢（監(jiān)）測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定及設(shè)備研發(fā)，觀察全美范圍內(nèi)具有代表性的橋梁樣本，搜集高質(zhì)量的公路橋梁科學(xué)數(shù)據(jù)，編寫定量信息的綜合數(shù)據(jù)庫，采用一個全面的方法進(jìn)行分析，評估影響橋梁性能的各種因素，提供更為詳細(xì)、及時的橋梁信息和更有效的橋梁管理工具。該計劃的實施將有助于展現(xiàn)一個更加詳細(xì)和實時的橋梁健康全景，增強對橋梁性能的了解，最終提高美國公路運輸資產(chǎn)的安全性、使用性、長期壽命和可靠性（計劃目標(biāo)：研究橋梁性能劣化機理，促進(jìn)橋梁劣化和預(yù)測模型的發(fā)展，建立能夠綜合模仿鋪裝與結(jié)構(gòu)本身以及交通荷載等多種因素的結(jié)構(gòu)劣化模型，通過應(yīng)用無損檢測和健康監(jiān)測等技術(shù)，促進(jìn)無損檢測技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)結(jié)構(gòu)評估技術(shù)的發(fā)展，為橋梁設(shè)計理論的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持，對橋梁養(yǎng)護(hù)維修與加固的效率進(jìn)行量化，優(yōu)化橋梁養(yǎng)護(hù)作業(yè)以便于減少交通擁堵和事故，孕育下一代橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，為政府制定相關(guān)政策提供依據(jù)。）美國LTBP計劃的工作主要分成2個階段準(zhǔn)備階段2008年—2013年）和執(zhí)行階段（2014年一2028年）。準(zhǔn)備階段目前進(jìn)展：①定義橋梁性能:明確LTBP計劃各階段的研究目標(biāo)，通過廣泛的調(diào)研并開展專題研究，歸納美國和其他國家的橋梁現(xiàn)狀，最終確立了20個橋梁性能的主要影響問題，作為整個計劃的研究對象。②確定采集數(shù)據(jù)和采集方法——6個重點研究對象分別是未經(jīng)處理和經(jīng)過處理的混凝土橋面、伸縮縫、支座、預(yù)應(yīng)力筋和鋼橋表面涂裝。而所采集的數(shù)據(jù)可以分為三類:一類為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即橋梁竣工后首次檢查的各類數(shù)據(jù)；二類為定期檢測數(shù)據(jù)，又細(xì)分為橋面系、鋼結(jié)構(gòu)上部、混凝土結(jié)構(gòu)上部、下部結(jié)構(gòu)幾個子類；三類為補充數(shù)據(jù)，主要包括氣候、事故等定期檢查間的一些檢測數(shù)據(jù)。開發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫需要具有以下三大功能:數(shù)據(jù)收集功能，即數(shù)據(jù)載入系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理功能，指數(shù)據(jù)庫具有在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)集成能力；數(shù)據(jù)訪問功能，數(shù)據(jù)庫允許用戶通過基于網(wǎng)頁的應(yīng)用程序BridgePortal來查詢數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程中，收集了全美范圍內(nèi)具有代表性橋梁的定量化數(shù)據(jù)，整合了多個歷史數(shù)據(jù)庫，如：NBI、PONTIS、GIS、氣候、交通、地震、管養(yǎng)。設(shè)計試驗程序:將參照橋梁與其所在的橋梁群進(jìn)行對比，以確定詳細(xì)的橋梁特性；將美國不同地區(qū)的相似橋梁群進(jìn)行對比，以確定氣候、養(yǎng)護(hù)程序、運輸?shù)扔绊懀粚⒉煌燃壍臉蛄喝哼M(jìn)行對比，以確定一種橋型與其他橋型的不同性能。橋梁采樣：為保持檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、一致性和繼承性，LTBP計劃已開發(fā)了超過67個關(guān)于檢測設(shè)備和檢測技術(shù)的數(shù)據(jù)采集協(xié)議。同時使用了目視加探地雷達(dá)、沖擊回波、超聲波、半電池等無損檢測方法，同時也安裝了收集加載、環(huán)境和交通信息的監(jiān)測設(shè)備。數(shù)據(jù)分析和模型建立：主要包括將采集到的數(shù)據(jù)輸入LTBP計劃的信息資源管理平臺DMS；對已有的性能劣化初步模型進(jìn)行優(yōu)化;優(yōu)化全壽命周期成本預(yù)測模型;開發(fā)數(shù)據(jù)采集的指南和建議。經(jīng)過5年左右的時間，美國LTBP計劃已經(jīng)基本完成準(zhǔn)備階段的各項工作任務(wù)，包括：確定了需要采集的數(shù)據(jù)；開發(fā)了部分橋梁無損檢測設(shè)備；建立了一套開放的、可升級與擴(kuò)展的數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)；制定并驗證了目視和無損檢測的數(shù)據(jù)采集協(xié)議；建立了從國家橋梁檔案中篩選橋梁的方法，包括橋梁類型、數(shù)量及結(jié)構(gòu)位置；已在7個州的7座參照橋梁上開展了詳細(xì)檢測工作。相比于美國，我國在無損檢測技術(shù)手段、檢測數(shù)據(jù)的可對比性、可繼承性、橋梁性能衰退模型研究等方面仍存在差距，如何整合大量的橋梁定期檢測結(jié)果，同時利用海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，以期探求多源耦合環(huán)境場作用下公路橋梁長期性能的變化規(guī)律，跨越已有數(shù)據(jù)和橋梁長期性能理解間的鴻溝，仍有很多工作需要開展。我國交通運輸主管部門已經(jīng)認(rèn)識到橋梁長期性能研究的重要性，在交通運輸部建設(shè)科技計劃項目2014年度優(yōu)先支持方向及重點任務(wù)中，明確將“混凝土梁橋長期性能研究”作為5個重點任務(wù)之一，以專題形式開展研究。為保障在役橋梁的安全性，提高橋梁的耐久性和使用壽命，有必要通過開展針對我國公路橋梁特點的長期運營性能研究，完善橋梁評價養(yǎng)護(hù)制度與體系，創(chuàng)新橋梁結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)，培育新一代橋梁。借鑒美國LTBP計劃的經(jīng)驗，將我國的公路橋梁長期性能研究劃分為若干階段:首先，可以通過前期觀測與分析，針對我國公路橋梁的病害特點，選取典型研究對象和評價指標(biāo)，制定研究方案，論證開展長期性能研究可能取得的成果和影響，開展較為深入的準(zhǔn)備研究；②隨后，在研究階段按照預(yù)定方案，具體開展各項研究工作和任務(wù)。分析我國橋梁以及橋梁管理體系的需求和特點，制定實橋性能觀測協(xié)議，對樣本橋梁和參照橋梁群進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，建立長期性能數(shù)據(jù)庫，完善橋梁構(gòu)件長期性能衰退模型等；③最后，將研究階段的成果進(jìn)行推廣，通過收集反饋信息進(jìn)一步優(yōu)化研究階段成果，最終培育新一代的橋梁管理系統(tǒng)。學(xué)習(xí)和研究美國LTBP計劃，將其優(yōu)秀前瞻性理念引入我國，結(jié)合公路橋梁的主要問題和性能特點，選擇具有代表性的橋梁開展我國公路橋梁性能的長期研究，對提升數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析能力，建立公路橋梁長期性能數(shù)據(jù)庫，增加對橋梁性能衰退機理和變化規(guī)律的理解，最終提升我國公路橋梁管養(yǎng)技術(shù)，具有十分重要的意義。啟示：宜設(shè)立一些長期（（10年甚至數(shù)十年）的研究項目來跟蹤研究橋梁的長期性能，研究過程需要多個不同專業(yè)領(lǐng)域的單位通力合作，在研究的初期需要開展較為深入的準(zhǔn)備工作。基于性能的設(shè)計思想，可建立公路橋梁的長期性能目標(biāo)，為公路橋梁基于長期性能的設(shè)計方法（Long—TermPerformanee一BasedDesign,即LTPBD）的建立奠定基礎(chǔ),LTPBD設(shè)計方法不僅可用于新橋的設(shè)計同樣可服務(wù)于既有橋梁的監(jiān)測、評估和加固等。另一方面,通過對運營階段橋梁性能的長期研究可掌握實際運營狀態(tài)下公路橋梁的性能表現(xiàn)，充分把握設(shè)計性能目標(biāo)與實際性能表現(xiàn)的關(guān)系,為橋梁管理提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，建立公路橋梁管理的量化指標(biāo)，提升公路橋梁

的管理水平。混凝土橋梁長期性能觀測指標(biāo)序號指標(biāo)名稱觀測原因1混凝土強度混凝土強度關(guān)系到結(jié)構(gòu)的承載能力。特別是處于受壓區(qū)的混凝土常因為長期承受較大的壓應(yīng)力而出現(xiàn)強度降低現(xiàn)象。2混凝土彈模混凝土彈性模量關(guān)系到結(jié)構(gòu)的剛度。彈性模量的變化可能導(dǎo)致下?lián)霞伴_裂現(xiàn)象。3混凝土抗?jié)B性進(jìn)入混凝土中的水份,可能弓1起泛堿、凍融、鋼筋銹蝕等各種耐久性問題。所以混凝土抗?jié)B性是關(guān)系結(jié)構(gòu)長期性能的重要指標(biāo)。4有效預(yù)應(yīng)力對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，特別的是大跨徑的連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋,預(yù)應(yīng)力損失會引起混凝土開裂、結(jié)構(gòu)下?lián)系缺姸嗖『Α?預(yù)應(yīng)力管道灌漿飽滿度預(yù)應(yīng)力管道的灌漿飽滿度與預(yù)應(yīng)力鋼筋的耐久性密切相關(guān)。同時，管道灌漿飽滿度也會影響橋梁的剛度。6裂縫裂縫是混凝土橋梁損傷的直接表現(xiàn)。裂縫不僅影響結(jié)構(gòu)剛度，降低結(jié)構(gòu)耐久性，而且是結(jié)構(gòu)承載力不足的預(yù)兆。7撓度大跨徑連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的長期下?lián)喜粌H影響舒適性，而且往往是結(jié)構(gòu)承載能力不足的重

要體現(xiàn)。8環(huán)境溫度環(huán)境溫度會引起橋梁的溫度應(yīng)力,可能引起結(jié)構(gòu)開裂。而且環(huán)境溫度會引起橋梁撓度的測量誤差。9環(huán)境濕度對環(huán)境濕度的準(zhǔn)確測量是估算結(jié)構(gòu)徐變的需要。10混凝土碳化混凝土碳化會引起混凝土HP值得降低,