全文以公路混凝土橋梁健康監測理論為基（jī）礎，通過對橋梁結構和監測係統的組成進行解析，從而明確了（le）影響橋梁健康的部位和監測重（chóng）點。以公路混凝土橋梁健康要素分析為依據運用專家打分法得到了橋梁各部位要素權重，以（yǐ）統計理論為基礎建立了公路（lù）混凝土橋梁健康評價指標體係，運用（yòng）模糊綜合評價法對八裏湖大橋的健康狀況進行了評價。

第 1 章 引言

1.1 論文選題的背景

自（zì） 20 世紀 80 年代以來，我國城鄉道路的快速發展，作為城鄉道路建設的重要組成部分，橋梁也獲得了廣泛關注，得到一定的發展。特別是 21 世（shì）紀（jì）以來，成了（le）我國大跨（kuà）度橋梁的建設充分發展的時期，大量的技術含量高，設（shè）計複雜和施工難（nán）度大的橋梁相繼在我國施工實際中出現，大跨度橋梁（liáng）建（jiàn）成，標誌著我國現代化公路橋梁施工的科技水平已（yǐ）經（jīng）成為了世界發達國家水平。近年來建造的超級橋梁，許多橋梁的科學（xué）技術進步在世界上占有重（chóng）要地位。重慶朝天門大橋是（shì）全球上（shàng）最大（dà）的跨（kuà）鋼（gāng）拱橋，在全球上首（shǒu）創了十項以（yǐ）上的橋梁；蘇通（tōng）大橋為全世界大跨度斜拉橋，主跨度為 1088 米，連續長度與全球上第一大的斜拉橋相同；潤陽（yáng）長江公路（lù）大橋南支吊（diào）橋，全長 1490 m，是（shì）全球第三大吊橋；杭州（zhōu）灣跨海大橋是全球上（shàng）第一座跨海大橋。

隨著我（wǒ）國科技水平的（de）發展和建設施工水（shuǐ）平的提升，公路橋（qiáo）梁建設提出了更符合現實的要求。現在，在中國廣大的土地上建立了一個龐大的（de）高速公路係統，並逐漸向網絡更加完善和完善。無處不在的高速公路、立交（jiāo）橋、道橋、高架橋、高速鐵路橋等新橋，就像地上的一道彩虹，將把這座異常美麗的城市裝點得更加美麗。

這（zhè）幾年來，我國的經濟總量的（de）持續（xù）發展為公（gōng）路交通運（yùn）輸的健康提（tí）供了穩定的社會基礎（chǔ），同時，我國的公（gōng）路橋梁工程領域的建（jiàn）設（shè）也一直獲得了前所未（wèi）有的發展速度。雖然我國在新的（de）橋梁新（xīn）結構、新技術（shù）、設計理論（lùn）和計算世（shì）界上先進，一（yī）些結果達到國際領先水平，但在建設領域的控製和安全控製等，與國外仍（réng）有差距，建設項目的正常運行構成很大的影響。深入分析了公路橋梁建設工（gōng）程的現（xiàn）狀，提出了相應的健康政策，是現代公路橋梁施工企業需要解決的關鍵問（wèn）題之一。

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1.2 國內（nèi）外研究綜述

1.2.1 國外研究綜述

1.2.1.1 健康檢測模型理（lǐ）論

在 20 世紀下半葉對公路橋梁建設（shè）進行了大量（liàng）投資之後，資（zī）金需求從建造新的公路結構（gòu）變為修（xiū）複和替換（huàn）現有公路橋梁結構，橋梁健康（kāng）監測成為相關學者探討的前言方向。2005 年 Neves L C, Dan M F[1]提出了一個模型，用（yòng）於分析現有結構的概率（lǜ）性能指標在時間（jiān），安全性（xìng）和成本方麵在無需維護（hù）、預防性維（wéi）護和基本維（wéi）護方麵的時間演變。該模型將基於視覺條件檢查的橋梁管理（lǐ）係統中的當（dāng）前實踐與現有結構的壽（shòu）命期間的結構安全評估相結（jié）合。通過將模型中涉及的所有參數定義為所提出的模型，可以考（kǎo）慮性能惡化過程中的不確定性，維護操作的應用時間以及維護（hù）操作對結構的狀況，安全性和生命周期成本的影響。

Rellingwood B[2]運用概率風險分析方法為狀態評估中的不確定性管理提供量化工具（jù），這些（xiē）工具是數據密集型（xíng）的，需（xū）要改進惡化過程的物理模型，以充分發揮（huī）設施風險管理的潛力，並且指出風險是知情管理決策的（de）基本要素。2011 年Okasha N M, Dan M F[3]提出概率方法的使用使人們（men）能（néng）夠考慮結構惡（è）化，評估和維護過程中的（de）不確定（dìng）性。之後，Bocchini P. Dan M F[4]提出了一種（zhǒng）概率計算框架，用於 Pareto 優化預防性維護應用到公路運輸網絡（luò）的橋梁（liáng）。橋梁特征由其不（bú）確定（dìng）的可（kě）靠性指數分布表示，模（mó）擬橋的進/出（chū）服務狀態，選擇多目標遺傳算法作（zuò）為解決優（yōu）化問題的數值工具。

1.2.1.2 健康檢測方法（fǎ）理論

20 世紀（jì）以來，國外公路橋梁的建設獲（huò）得了不斷發展。隨著橋梁建設逐漸由新建（jiàn）邁向養護維修，公路橋梁檢測技術（shù）得到了很大提（tí）高。為了滿足公路運輸承（chéng）載重量的不斷提高這一情況下對公路橋梁質（zhì）量的要求，確保公路橋（qiáo）梁運輸服務的安全性，要求公路橋梁具備過硬的質量（liàng）。因此，分析（xī）公路橋梁的檢（jiǎn）測技術，給予橋梁工程中存在質量問題的環（huán）節進（jìn）行質量檢測，對（duì）公路橋梁建設具有（yǒu）重要意義。1995 年（nián）在美國薩凡納（nà）河（hé）大橋的三跨連續鋼梁上安裝了（le）應變監測係統，以監測大型卡車和卡（kǎ）車引起的傾斜和應力。1997 年加拿大建造（zào）了（le）一座長達 12.9 公（gōng）裏的 45 跨預應力混凝土，采用綜合監測（cè）係統（tǒng）檢測冰（bīng）荷載下（xià）橋梁的各種狀況。21世紀，美（měi）國、日本、歐洲等（děng）國家加速了（le）光纖光（guāng）柵在橋梁中（zhōng）的應用，主（zhǔ）要集中在橋梁的（de）健康監測（cè），並取得了許多研究成果。2008 年 Tao HX[5]研究了（le）實際（jì）測量方法理論在橋梁健康檢測中的應用，他強調橋梁檢測是橋梁質量和安（ān）全的重（chóng）要組成部分，偏轉、線性（xìng）形狀、柱形和水平（píng）位移是橋（qiáo）梁檢測的重要組成部分，他測（cè）量了柱的撓度、線形、水平和垂直位移（yí），並詳細分析了測量的精度、速度和範圍（wéi）。由於材料老化、過載、環（huán）境影響和維護不足，橋梁（liáng）會隨著時間（jiān）的推移而惡（è）化，因此橋梁的（de）狀況（kuàng）對旅行公眾的安全至關重要。2013 年 La HM，Lim RS，Basily BB[6]提（tí）出了一種機電係統設計對於用於高效（xiào）甲板（bǎn）檢查（chá）和評估的自動化機器（qì）人（rén）係統，自主的完整移動機器人被用（yòng）作攜帶（dài）各種 NDE 傳感係統（tǒng）的平台，以便同時快速（sù）地收集數據。機器人的 NDE 傳感器套件包括地麵（miàn）穿透（tòu）雷（léi）達（dá）陣列（liè）、聲學/地震陣（zhèn）列、電阻率傳感器和攝像頭。除（chú）了 NDE 傳感器，機器人還配備（bèi）了各種車載導航設（shè）備，如（rú）全（quán）球定位（wèi）係統（GPS）、慣性測量單元（IMU）、激光掃描儀等。

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第 2 章 公路混凝土橋梁健康（kāng）監測基礎（chǔ）理論

2.1 梁橋的類別與組成

橋梁是一種為（wéi）了保持道路的連續性而修建的，當（dāng）道路遇到（dào）諸如湖泊、河（hé）流、深溝山穀和道（dào）路等障礙時。大橋不僅要保證橋上的交通，而且要保證橋下的水的排放、船的航（háng）行或車輛的通行。

2.1.1 橋梁的類別

橋梁分類的方式很多。通常（cháng）從建橋材料、適用跨度（dù）、受力特點、施工條件等方麵來劃分。

2.1.1.1 按（àn）受力特點

分工程（chéng）上（shàng）的受力構件，總離不開壓、拉、彎三種基礎受（shòu）力狀態。由基礎構件（jiàn）構成的各類布局（jú）物，也可歸結為拱式、梁式（shì）、懸吊式（shì）三種和它們之（zhī）間的組合。

1、梁式橋

梁橋是一種在垂直荷載作用（yòng）下無水平（píng）方向反作用力的結構，主梁是主承重構件的橋梁。因為外力（動載和靜載）的方向與主梁的軸線幾乎（hū）成 90 度角，因此相較於（yú）其他同樣跨徑（jìng）的橋梁體係，梁（liáng）橋梁內出現的（de）彎矩最大。桁架梁中構成（chéng）桁架的（de）各部分構件大部分隻承受軸向推力，能夠實際利用杆件結構材料強度，但桁架梁的組（zǔ）成繁雜、製造工費成本高，多用於較大跨徑橋（qiáo）梁。大多數實心腹板梁是鋼筋混凝土，預應力（lì）鋼筋混凝土，也可以由鋼和鑄鋼桁梁或鋼箱梁製成（chéng）。實腹梁式橋的起初形式是采用原木加工的木質梁橋（qiáo）和石材加（jiā）工的石質板橋。鑒於木材、石材材料本身的性能、尺寸等，木（mù）橋如今已很少不采（cǎi）用， 石板橋也隻是小人（rén）行橋。

2、拱式橋

拱橋的（de）主要依靠是拱肋或拱的重量，而主軸承是由於軸向（xiàng）壓力。 拱式橋（qiáo）的受力以受（shòu）豎（shù）向壓力為主，一般（bān）采（cǎi）用抗壓強的材料（石、磚、混（hún）凝土（tǔ））和鋼筋混凝土施工。拱式橋（qiáo）具有：一方麵，橋梁跨越較（jiào）大，與梁橋相比，這節省了鋼鐵和水泥。 另一方麵，相較於（yú）其他類型的橋梁（liáng）而言維護成本較低。拱式橋外觀造型美，內（nèi）部結構簡單，便於廣泛采用。

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2.2 橋梁健康監測係統（tǒng）

基於橋（qiáo）梁結構監測與（yǔ）評價是公路橋梁在線健康監測係統的應有之義和基本內涵，橋（qiáo）梁（liáng）健康監測預警係統能夠在橋梁（liáng）運行（háng）中對特殊氣候和異常交通狀況提前預警，是（shì）橋梁合理（lǐ）安排養護管理（lǐ）的重要技術手段，是橋梁養護管理（lǐ）的重要指標和主要依據。

2.2.1 橋梁健康監測目的

橋梁隨著運營時間的增長，氣（qì）候等自然因素,環（huán）境侵蝕、材料老化、增（zēng）加（jiā）交通和疲勞效應（yīng）和突（tū）變效應等不利因素的（de）耦合作用下結構性（xìng）破壞，導致橋梁的使用性能和安全性能是沒有保證的。橋梁的健康監測，一方麵可以了解橋（qiáo）梁使用過程中（zhōng）的安（ān）全情況（kuàng），另一方麵也是橋梁進行維護的時間節（jiē）點依據之一。它可以有效地防止事故（gù）的發生，也可以提前了解（jiě）橋梁的健康狀（zhuàng）況,完成維護措（cuò）施,明顯的經濟效益和社會效益。

2.2.2 橋梁健康監（jiān）測內容

2.2.2.1 梁橋的病害研究

（一（yī））橋梁的結構病害

1、上部結構梁橋的上部結構（gòu）主要包括主梁、支座以及橫隔梁。橋梁的上部（bù）結構發生病害嚴重的影響橋梁的（de）正常使用壽命，是一座橋的主要（yào）承重（chóng）結構。

（1）主梁。主梁為橋主（zhǔ）承重結構，主（zhǔ）梁的健（jiàn）康安全直接的影響著橋梁的健康，甚至（zhì）影響著公共財產生命安全（quán）。主梁的病害主要有橋麵平（píng）整度、混凝土質量、鋼筋鏽蝕度等。

（2）橫隔梁。如果橫擋板開裂，則會導致（zhì）一（yī）個或多個板梁的單（dān）一（yī）受力，從而加劇（jù）單（dān）板的疲勞損傷（shāng），並對橋梁上部結構的應力狀態產生（shēng）不利影響。

（3）支座（zuò）。支座是橋麵板和橋墩之間的過渡（dù）部分，它能高效的（de）將橋上行車荷載產生的反力傳遞到墩台上。支座的主要病害有加（jiā）工缺陷（xiàn）、材質問題、受力不均勻（yún）等，直接表現為支（zhī）座鏽蝕（shí）、內部（bù）老化、不靈活、支座變形。

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第 3 章 公路混凝土橋梁健康要素分析........................... 18

3.1 橋梁健康監測.............................. 18

3.1.1 工程實例....................................... 18

3.1.2 健（jiàn）康檢查結果............................. 19

第（dì） 4 章 公（gōng）路混凝土橋梁健康評價指標的建立.......................... 23

4.1 數理統計方法在工程質量管理中的（de）應用.............................. 23

4.1.1 分層（céng）法的應用...................................... 23

4.1.2 因果分析圖法的應（yīng）用........................... 24

第 5 章 八裏湖大橋健（jiàn）康監測與（yǔ）評價的實（shí）證（zhèng）研究............................ 32

5.1 工程概況................................. 32

5.2 健康監測............................... 33

第 5 章 八裏湖大橋健康監測與評價的實證研究

5.1 工程概況

九江市八裏湖大橋工程東起長虹西大道，向西（xī）與環湖二路交叉，跨越（yuè）八裏湖，與環湖三路（lù）、南潯（xún）鐵路及（jí）九江長江公路大橋（qiáo）南岸接線交叉後，終於（yú）沙（shā）閻路，路線全長 2.6km。本工程（chéng）作（zuò）為（wéi）長虹西大道二期工程的重（chóng）要組成部分的八裏湖大橋工程，標段全長 1.59km。起訖樁號為 K0+240～K1+836 由西至東橋（qiáo）梁劃分為：西岸引橋、主橋、東岸引橋三（sān）部分（fèn），八裏湖大橋穿越八（bā）裏湖景區，施工環境要求（qiú）嚴格，施（shī）工條（tiáo）件複雜。

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第 6 章 結論與展望

6.1 結論

本文通（tōng）過用數理統計方法中的層次分析（xī）法建立（lì）公路（lù）混凝土（tǔ）橋梁的評價模型（xíng），邀請橋梁質（zhì）量管理專家打分得出各項目層的（de）權（quán）重指標。采用模糊評價原理對橋梁的健康（kāng）狀況進行綜合（hé）評價（jià），並以八裏湖大橋實例分析進行驗證，取得了與實際相符的（de）結果，顯示出（chū）研究的現實意義。

通過對公路混凝土橋梁健康監（jiān）測與評（píng）價研究得（dé）出結論如下：

6.1.1 影響橋梁健（jiàn）康的因（yīn）素分布

1、對橋梁基礎理論的研究，明確了橋梁的結構體係，針對橋梁結構體係和健康監測的特點，對橋梁健康監（jiān）測係統情況進行了設計（jì）。

2、橋梁結構病害研究，得到影響橋梁上部結構健康的主要有主梁（liáng）、支座、橫（héng）隔梁對應的病害，影響橋梁下部結構（gòu）健康的主要是蓋（gài）梁、橋墩、墩（dūn）台（tái）、錐（zhuī）坡、墩（dūn）台基（jī）礎及病害，影（yǐng）響橋梁橋麵係健（jiàn）康的主要是橋麵鋪裝、橋麵板、伸（shēn）縮縫、人行道和（hé）欄杆、排水係統、照明及病害。

3、根據橋梁方麵的專業人士打分，得出各部分對橋梁健康影響的權重和橋梁健康評（píng）價指標（biāo）體係和權（quán）重匯（huì）總表。

6.1.2 建立評價指標體係

1、對（duì）公路混凝（níng）土（tǔ）橋梁結構和健（jiàn）康要素進行分析，得出主要橋梁健康影（yǐng）響病害及所屬結（jié）構情況，為得出橋梁健康評價權重提供（gòng）了理論依據。

2、根據橋梁結構和病害分析結果，邀請橋梁專家對橋梁各部位對橋梁（liáng）健康影響進行打分，得出橋梁部位對橋（qiáo）梁健康影響權（quán）重情況。