桥梁在服役过程中的性能在极大程度上依靠于养护和管理。公路桥梁养护条件设计的概念首次出现于部颁《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007)中,并于《公路斜拉桥设计规范》(JTG/T 3365-01—2020)单独列为一章,目的在于使桥梁在运营期得到精心的养护与维修,以实现全寿命周期内总体性能最优以及总成本最低。
但上述规范内容仅为原则性规定,实际起到的指导作用仍较薄弱。参考国内外的相关做法,需进一步明确养护条件设计的内涵,并加以细化并完善。
桥梁养护条件设计发展过程
公路行业主管部门多来年通过制订行业技术规范及规章制度以规范、提升桥梁养护条件设计工作,主要过程见表1。
桥梁养护条件设计内涵
桥梁养护工作内容
依据公路桥涵养护规范和行业管理办法等的相关规定,桥梁养护工作主要内容包含编制养护规划,开展检查、检(监)测、日常养护、评估决策、养护工程(含设计)、后评估等。其中,检查、监测和日常养护等预防性措施是保证养护工作成效的前提和基础。
桥梁养护条件设计的内涵
根据公路桥梁养护的工作内容,其养护条件设计的内涵可分为以下4部分。
初始养护设计:根据行业设计文件编制办法要求,在初步设计阶段对特大桥或重要桥梁开展养护方案设计,在施工图阶段开展养护维修设施设计,并提出运营期管理养护相关要求,如各类检查内容及各部位养护要求等。
构件的养护构造、防护设计:通过桥梁部件或构件的良好设计,构件在服役期易于检查、维护和更换,具有良好的密封、防尘、排水、限位、防腐蚀、可观察等构造和防护措施,有效减少日常养护工作。
养护作业条件设计:设计养护作业需要的各类条件,以创造安全、高效、舒适的通行和作业的环境及空间场所。
设计工作质量管控:为保证养护条件设质量而采取的相关管控措施。
养护初始设计
在施工图设计阶段,按照桥梁设计文件编制办法的相关规定,进行以下设计工作:桥梁管养附属设施等与大桥运营相关的其他工程的设计方案及施工详图;运营期结构安全监测方案;编制桥梁用户手册,包含运营养护设备布置,日常、定期检查内容,桥梁各部位养护要求、桥梁非永久构件更换施工要求、运营期灾害天气应对措施和特殊载重车辆过桥评估要求等内容。
构造及防护设计
根据构件的设计使用年限、检查要求及养护难易程度,采取不同的构造及防护设计策略,重点解决构件的可观察、能检查、易维护、可更换、防排水、干燥清洁、防腐蚀等问题,尤其对应力复杂部位、可更换构件和起连接、过渡作用的“关节”构件,如墩梁固结处、支座、伸缩缝、吊杆(索)等,综合推荐见表2。
养护作业条件设计
应充分考虑各种养护管理工作的实际作业情况,保证养护作业的可实施性、舒适性和安全性,包括但不限于:通行条件、作业空间、作业环境、作业条件、更换条件、安全环境保护等,相关的设计应符合人体工学和现有技术和方法的一般要求,以创造安全、高效、舒适、健康的作业环境,并不断提高养护作业机械化、信息化和智能化程度,推荐见表3。
养护设计质量管控
养护设计管控是确保养护设计质量的技术及管理手段,主要包括若干基础性标准及参数制定、设计内部管控措施以及审查审批程序等,满足桥梁养护工作需求。
相关建议
通过管理手段提升养护设计质量,在公路建设项目设计文件审查程序中增加养护单位专家参与审查的环节;梳理养护条件设计常见问题,制订养护条件设计审查规则及评价标准等;注重设计单位回访工作成效,主要设计人员应实地回访。
汇总国内外各行业规范和做法,梳理各类型桥梁及各类构件的检查、维护、更换的需求,在桥涵设计规范中给出箱梁内净高度、垫石高度、墩顶排水坡率、支座顶升空间尺寸等要求,方便后期养护作业。
明确固定式检修通道及平台的设计安全等级和设计荷载,建议通道或平台上可变作用不得超过4kN/m2,集中荷载不得超过1.5kN;立柱与扶手承受的水平推力不得超过0.75kN/m ,集中荷载不得超过1kN。
有效改善通道及人孔设计的人性化程度,可参考解放军人机工程设计准则和舰艇设施设计规范,对常用的的人员通行动作(水平直立走行、水平跨越通行、匍匐水平前进、竖向通过等)设置人孔的舒适及极限尺寸,以方便后期养护通行及作业(图1、图2)。如水平直立走行通道的舒适空间尺寸为830mm×2100mm(宽×高)以上;水平跨越通行的人孔舒适空间尺寸为600mm×920mm以上,且人孔门槛高度舒适值在450mm以下;竖直通行人孔舒适尺寸为690×410mm(宽×高)以上。
图1 水平跨越通行的人孔非舒适尺寸
图2 人孔被桥架侵占空间
建议墩、塔高度超过40m时,宜考虑设置电梯或升降机;密闭钢箱梁长度超过500m时,宜考虑设置梁内检修车。
本文刊载 / 《大桥养护与运营》杂志
2024年 第3期 总第27期
作者 / 赵先民
作者单位 / 安徽省交通控股集团有限公司
编辑 / 李诗韵
美编 / 赵雯
审校 / 李天颖 王硕 廖玲
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