基于桥梁周期性养护中信息化监控技术的应用分析

黄燎

摘要 高速公路桥梁需要进行周期性养护，通过收集分析桥梁各项数据，制定桥梁养护加固施工方案，并将信息化监控技术应用于桥梁周期性养护中，准确检测桥梁受力状况。基于此，该文章论述了桥梁信息化监控平台主要内容，分析了桥梁信息化养护工艺及养护效果，指出了运用该技术可提升桥梁极限弯矩值，增加其承载力，防止出现新裂缝，将裂缝对桥梁的影响降到最低，从而全面提升桥梁的安全性。

关键词 高速公路项目；公路养护信息化；周期性监控调整；监控技术

中图分类号 U445.7文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0066-03

0 引言

受各种因素的综合影响，高速公路桥梁出现各种病害问题，导致道路无法正常运营。建设高速公路桥梁的施工环境复杂，且存在各种不稳定因素。桥梁养护施工时，尽管可收集到一些数据信息，但并不能满足养护施工对数据的实际需求，致使桥梁养护效果较差。在道路建设软土地基、路面施工等方面，信息化监控技术已被广泛应用，并极大地提升了施工质量。为解决当前高速公路桥梁养护方面出现的问题，该文将信息化监控技术融入养护方案，并开展相关方面的研究。

1 工程概述

某高速公路桥梁工程为典型的简支T型桥梁结构，桥梁的长度、宽度分别为24 m、16 m，单跨内设计横隔梁共计四道，与桥面方向一致。桥面由沥青混凝土浇筑而成，桥梁建成后至今共运营12年多。在运营期内，需对桥梁实施周期性养护，一方面是为确保桥梁安全运营，另一方面是为增加桥梁的使用年限。

2 基于信息化监控技术的桥梁周期性监测平台

桥梁在运营过程中，因受较重荷载，长期处于疲劳状态，且受到风雨侵蚀，桥梁材料严重老化，致使桥梁出现裂缝等病害。由于我国部分桥梁后期运营环节的养护工作比较薄弱，导致许多桥梁得不到及时养护，受损严重，需要花费巨大的人力、物力、财力进行修补。为解决上述问题，可采用监测系统，实时收集桥梁结构数据信息，当桥梁出现初期病害时，系统会立即向养护人员发出提示信息，及时开展桥梁养护工作[1]。在桥梁各处布置传感器，提取桥梁的各项受力数据，并通过无线网络系统输送至服务器，开展数据分析，在此基础上制定科学有效的养护方案。根据养护方案内容，在桥梁指定位置布设监测点，收集桥梁受力数据，如图1所示。

传感器的型号、技术参数等内容明确后，在桥梁上选定合适位置，布设传感器。传感器的主要作用是对混凝土基体表层变化实施监测，可采用黏贴、打孔注胶或膨胀螺丝等方式安装传感器。布设完毕后，采用熔接光纤实现串联，串联步骤如下：①确定传感器的间距，据此将串接光缆切断；②将各传感器串联起来，有效保护各个熔接点；③安装结束，通过传感器捕捉桥梁受力信号，从而确定各测点的极限弯矩数值，通过分析该数值可掌握桥梁的承载力。无线网络将数据输送至Web服务器，后者对数据实行放大、滤波等分析处理，处理后的数据经以太网输送至数据库服务器，进行全面分析[2]。

近年来，随着科学技术的发展，关于信息化监控平台的研究成果不断涌现，有些平台因其较高的适用性，在各领域得到广泛应用，可租用这类平台满足自身需求。当前高速公路桥梁养护不及时、养护效果差，主要原因是桥梁病害信息数据收集、分析工作相互割裂，桥梁养护任务安排、施工建设、项目验收等环节未实现协调统一，桥梁养护流程严重脱节，数据信息无法有效传递共享。所以，要解决上述问题，可使用信息化监控平台，及时收集桥梁信息、养护施工数据及建设方信息等，并进行完整的存储与数据分析，实现在桥梁的全寿命周期内做好养护管理[3]。

3 应用信息化监控平台的高速公路桥梁养护工艺

通过信息化监控平台收集桥梁的各项数据，在处理分析后，获取到桥梁测点的受力信息，确定桥梁出现裂缝病害的部位，设计出科学的养护方案，对病害部位实行及时有效的养护。

3.1 排水养护

高速公路桥梁在运营过程中，降水后形成的积水会侵蚀桥梁材料，严重影响桥梁使用年限。为将积水快速排放，可在桥面设置排水体构造，加铺砂垫层，其厚度定为20 cm，上覆一层填料，该结构可将桥面积水快速排放，减少桥梁所受的侵蚀[4]。

3.2 加固养护

通过信息化监控系统收集桥梁信息数据，对其分析处理后得出桥梁的重点受力部位，在薄弱处浇筑混凝土，实现加固养护。采用该养护方法，能加大桥梁构件截面，增加配筋，提升其刚强度，使整体构造更加稳定，防止出现更大的裂缝。

（1）只要外部环境符合施工要求，各种结构样式桥梁的加固，都可采用这种养护法。加固养护需要外包浇筑混凝土，桥梁荷载量会加大。所以，在施工前需要对桥梁养护部位的承载力进行有效评估，确保符合施工要求。

（2）施工过程中要注意如下事项：①混凝土外包厚度要求超过40 mm，一般浇筑厚度为50 mm；②加固受压部位外包混凝土厚度应不小于150 mm，且该部位表面需进行毛化处理，其表层凹凸深度超过6 mm；③支撑加固也是提升桥梁承载力的方法之一，将支挡安装到桥梁下端，有效提升桥梁的稳定性[5]。

3.3 缝隙养护

采用信息化监控技术获取到橋梁出现的裂缝病害信息，信息内容主要有裂缝数量、长度及裂缝继续开裂的概率等，从而全面了解桥梁伸缩缝的病害信息[6]。桥梁裂缝病害不但会严重影响桥面通行安全，还会缩短桥梁的使用年限。根据图2所示结构，养护桥梁裂缝。

通过分析图2可知：桥梁伸缩缝存在凹凸不平的问题，运用切削、挖凿等手段进行优化，若达不到预期效果，必须考虑安装新构件。针对桥梁上端横向部位出现的病害，可采取以下方案解决该问题：①将板梁铰缝清理干净，铰缝内增设钢筋，运用植筋将板梁连接起来；②采用焊接工艺处理板梁结构，前后所用的钢筋规格型号须确保一致；③有效处理锚固钢结构问题，原来的结构预埋件处，加装钢筋网后，将锚固环焊接固定[7]。

4 应用分析

采用信息化监控技术，对高速公路桥梁实行周期性养护，将传感器安装于桥梁各个测点，收集分析桥梁的各受力信息，完整记录各项数据，具体见表2。

通过分析表2可知，桥梁承载力大小是由从不同测点获取到的极限弯矩数值体现，二者为正相关。按照该桥梁设计标准，其极限弯矩数值需超过200.00 N·m；分析表2中的数据可知，从桥梁的五个测点获取的数值均未超过200.00 N·m，不符合设计标准。这说明实施桥梁周期性养护时，需对测点就近部位采取有效措施进行养护。实施高速公路桥梁养护过程，必须确保每项施工环节，严格遵循标准规范[8]。周期性养护施工结束后，继续通过信息化监控技术，测量桥梁五个测点的极限弯矩数值，与施工前的记录数据做比较，由此获得表3的内容。

通过分析表3数据可知，采用此养护方法，对高速公路桥梁实施周期性养护，对比施工前后数据，桥梁各测点的极限弯矩数值明显变大，且均符合设计标准要求，由此可证明高速公路桥梁的承载能力，也得到明显提升，信息化监控技术在高速公路桥梁周期性养护中，应用效果显著[9]。

采用信息化監控技术，对高速公路桥梁实行周期性养护，养护施工结束后，根据在桥梁上设置的五个测点，桥梁被划分为5个区域，独立记录各区域出现的裂缝数量，所得结果如图3所示。

通过分析图3可知：①运用信息化监控技术，对高速公路桥梁实施周期性养护，在施工结束一段时间后，桥面的第1～3个区域未再出现裂缝病害；第4个区域出现2处裂缝，第5个区域出现1处裂缝，出现的裂缝都比较小，最长的裂缝只有1.20 mm；②养护施工后，所出现的这些小裂缝，对桥梁正常运营并不构成影响，桥梁受力状况也不会出现明显变化。新出现的裂缝，不会影响高速公路桥梁的正常运行，对其受力也不会造成影响；③对于出现新裂缝的区域，可采用信息化监控技术收集相关数据，确定受力部位；若是有害裂缝，可通过灌注高强混凝土进行修补，以增强桥梁结构稳定性，避免裂缝病害加剧[10]。

根据上述实例应用分析可知，针对高速公路桥梁，采用信息化监控技术开展周期性养护，可精准掌控桥梁健康状况、产生病害的部位及程度，采用适宜的维修方案，有效提升其承载能力。周期性养护完工后，有些部位尽管还会出现部分裂缝，但对桥梁的稳定、安全运营不会产生影响，桥梁通行车辆的安全可得到充分保障。

5 结语

综上所述，高速公路桥梁的正常运营，对经济社会的发展意义重大。针对高速公路桥梁的周期性养护，该文采用信息化监控技术，并以具体桥梁项目为研究案例，介绍了养护方法的具体应用效果。养护高速公路桥梁，还需不断研究新材料、开发新技术，才能不断推进高速公路桥梁的安全运营。

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