一、當前我國橋梁建設發(fā)展與橋梁強國相比存在的主要差距
盡管我國在橋梁建設核心技術(shù)、橋型與結(jié)構(gòu)體系、材料性能和裝備水平、橋梁監(jiān)測與評估技術(shù)、標準規(guī)范等方面都取得了長足進步,獲得了一大批自主創(chuàng)新成果,但也要清醒地認識到,與橋梁強國相比,還存在以下主要技術(shù)差距:
(一)在大跨徑橋梁設計方面:技術(shù)儲備不夠,如主跨3000米級懸索橋及1500米級斜拉橋等結(jié)構(gòu)體系與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)問題有待解決;高性能材料方面的研究與應用滯后;與超大跨徑相匹配的支座、伸縮和阻尼等裝置、設備研究開發(fā)不足,與國外先進產(chǎn)品有差距。
(二)在設計規(guī)范和設計理論方面:結(jié)構(gòu)全壽命周期設計理論、混凝土耐久性設計方法及鋼結(jié)構(gòu)疲勞荷載驗算等基礎性研究不夠,技術(shù)儲備不足;對傳統(tǒng)材料的組合結(jié)構(gòu)研究、新型材料組合結(jié)構(gòu)的探索和積累有明顯差距;主要設計規(guī)范中原始創(chuàng)新內(nèi)容與建設規(guī)模不相匹配。
(三)在橋梁施工方面:深海基礎、抗震基礎和裝配式基礎工廠預制化、整體化、大型化,以及現(xiàn)場施工大型、先進機械成套裝備水平還有差距;鋼構(gòu)件下料、焊接、機加工等各工序的精度控制系統(tǒng),混凝土構(gòu)件模板以及相應的控制系統(tǒng)精度還不夠高;中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)體系也需要改進。
(四)在舊橋檢測、評估和維修加固方面:檢測設備的自主創(chuàng)新、評估理論的基礎性研究、加固機具的標準化和專業(yè)化,以及應急搶修裝備的輕型化、小型化、系列化等方面差距明顯。
(五)在橋梁養(yǎng)護管理方面:對大型橋梁、非常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁的監(jiān)管養(yǎng)護經(jīng)驗不足,專業(yè)機構(gòu)和從業(yè)技術(shù)人員相對較少,技術(shù)手段和水平亦相對滯后。
上述五方面的差距,并不足以完全概括我國橋梁建設發(fā)展存在的全部問題,但都至少是較為基礎和突出的問題。以問題為導向,才能更好地把握方向和目標,研究確立未來一個時期我國公路橋梁技術(shù)發(fā)展方向,盡快邁進世界橋梁強國的行列。
二、 “十三五”我國公路橋梁發(fā)展要堅持“創(chuàng)新引領,建養(yǎng)并重”
中央經(jīng)濟工作會議作出了我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)的重大判斷。如何在我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)下,切實落實“四個全面”的戰(zhàn)略布局,加快推動綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通發(fā)展,是我們面臨的重大問題。“十三五”期是全面建成小康社會的攻堅期,是落實國家“三大戰(zhàn)略”的關(guān)鍵期,作為交通運輸業(yè)來說,服務國家“三大戰(zhàn)略”,適度超前完善交通基礎設施網(wǎng)絡布局,開工建設一批重大工程、重大項目,既是我們的發(fā)展機遇,更是我們必須承擔的責任擔當。編制好“十三五”規(guī)劃,組織建設好“十三五”重大項目,就需要清醒認識我國經(jīng)濟社會發(fā)展對交通運輸?shù)男枨蠛臀覀儸F(xiàn)在所處的發(fā)展方式與內(nèi)容的階段性特征,以戰(zhàn)略思維來審視今后一個時期的發(fā)展重點,在橋梁工程領域,堅持“創(chuàng)新引領、建養(yǎng)并重”是至關(guān)重要的。
(一)創(chuàng)新橋梁建設技術(shù),努力實現(xiàn)支撐保障能力的新跨越。
到2030年我國還需新建2萬多公里的國家高速公路,這些高速公路上有許多關(guān)鍵性控制工程是跨越長江、黃河和海峽的大型橋梁,或復雜地質(zhì)、地形條件下穿越溝壑和崇山峻嶺的高架橋梁,如瓊州海峽通道、渤海灣海峽通道等重大工程在采用什么工程結(jié)構(gòu)特別是橋梁結(jié)構(gòu)方面都還在進行研究論證,有許多難點和關(guān)鍵技術(shù)尚待突破。需要重點開展以下技術(shù)創(chuàng)新:
1.面對公路橋梁設計理念的提升和橋梁精細化設計的需求,需要完善公路橋梁抗風、抗震等減災防災設計方法,建立健全公路橋梁全壽命周期設計理論與相關(guān)規(guī)范,研發(fā)基于BIM(建筑信息模型)技術(shù)的橋梁設計系統(tǒng),以推動我國公路橋梁設計技術(shù)的升級換代。
2.面對交通運輸發(fā)展和長大橋梁建設的需求,需要解決長大橋梁適宜交通荷載、綜合交通運輸體系下的組合交通荷載,基于全壽命周期設計的耐久性作用、疲勞荷載等關(guān)鍵技術(shù)問題,以促進我國橋梁設計水平和可靠性的提升。
3.面對瓊州海峽、渤海灣和西部山區(qū)大峽谷等超長、超大跨越建設需求,需要研發(fā)輕質(zhì)、超高強的工程材料和水深超過70米的基礎施工技術(shù),以提高橋梁的跨越能力、支撐超大跨結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新。
4.隨著綜合交通運輸體系的建立完善,以及城市群、城鄉(xiāng)交通一體化的發(fā)展,需要研發(fā)多層承載結(jié)構(gòu)橋梁,實現(xiàn)橋位資源和土地的集約化利用,以解決滿足公路、市政道路、軌道交通與鐵路共建的一橋多用問題。
5.面對我國中小跨徑橋梁通病根治和服役可靠性提升的現(xiàn)實需求,改進創(chuàng)新現(xiàn)有中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)體系,提升整體化性能,發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)和無縫橋梁,以推動我國中小型橋梁建設向工廠化、標準化以及結(jié)構(gòu)耐久性方向提高。
6.面對公路橋梁標準化建設、工廠化制造和便捷化施工的需求,結(jié)合根治混凝土橋梁痼疾病害的需要,大力發(fā)展鋼—混凝土組(混)合結(jié)構(gòu)橋梁,以推動我國公路橋梁制造業(yè)的形成與發(fā)展,促進我國公路橋梁建設向資源節(jié)約、環(huán)境友好轉(zhuǎn)型發(fā)展。
(二)改進橋梁養(yǎng)護技術(shù),全面提升橋梁服役性能。
經(jīng)過30多年的大規(guī)模基礎設施建設,當前步入維修期的橋梁數(shù)量日益增多。據(jù)不完全統(tǒng)計,在我國公路網(wǎng)中,各類危橋數(shù)量達7.96萬座,約占橋梁總數(shù)的10.5%,直接影響我國公路網(wǎng)的安全運行,盡管我們加大了改造力度,降低了國省干線的危橋數(shù)量,但農(nóng)村公路上的危橋仍居高不下,未能從根本上控制和解決這一問題。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,交通運輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重越來越大,如何保障橋梁的安全性、耐久性和使用功能已成為目前橋梁工程界的巨大挑戰(zhàn)。橋梁工程技術(shù)發(fā)展也面臨以建設為主向建養(yǎng)并重轉(zhuǎn)型,需要我們在橋梁養(yǎng)護理念、方式、設備與材料及養(yǎng)護設計方法等方面進行創(chuàng)新與改進,總體來說有以下幾個方面:
1.面對我國橋梁工程材質(zhì)、損傷、缺陷和受力狀態(tài)的檢測需求,需要研發(fā)橋梁永久荷載下橋梁受力狀態(tài)非破損檢測技術(shù)及裝備,發(fā)展橋梁損傷和缺陷的可視化檢測診斷方法及裝備體系,構(gòu)建服役橋梁材質(zhì)狀況高精度量化無損檢測技術(shù)體系,以支撐我國橋梁養(yǎng)護和安全保障水平的提升。
2.面對我國橋梁長期性能研究和長大橋梁運營管理的技術(shù)需求,需要研發(fā)高精度、長壽命、智能化傳感器,發(fā)展橋梁關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)和性能指標長期跟蹤監(jiān)測技術(shù),構(gòu)建橋梁健康診斷以及性能和抗力衰變監(jiān)測技術(shù)體系與標準,研發(fā)基于BIM技術(shù)的橋梁管養(yǎng)系統(tǒng),以推動我國公路橋梁養(yǎng)護管理技術(shù)的發(fā)展。
3.面對服役橋梁養(yǎng)護科學決策的技術(shù)需求,需要進一步完善和發(fā)展橋梁技術(shù)狀況評定、承載能力和減災防災能力鑒定方法,構(gòu)建橋梁安全可靠性評估和使用壽命預測等的理論體系及技術(shù)方法,以推動我國橋梁服役可靠性的提升和使用壽命的延長。
4.面對我國服役橋梁養(yǎng)護管理和橋梁資產(chǎn)保全增效的技術(shù)需求,需要轉(zhuǎn)變橋梁養(yǎng)護理念,發(fā)展橋梁預防性養(yǎng)護技術(shù),提升橋梁機械化養(yǎng)護能力,構(gòu)建符合我國國情的橋梁養(yǎng)護技術(shù)及裝備體系,以促進我國橋梁技術(shù)向“建養(yǎng)并重”轉(zhuǎn)型發(fā)展。
5.面對服役橋梁病害處治和提高使用荷載等級的實際需求,需要完善加固設計理論與方法,研發(fā)快速可靠的加固技術(shù),發(fā)展模式化加固技術(shù)和整體替代技術(shù),以保證公路網(wǎng)的暢通與高效。
6.面對災后應急搶通和保通的需求,需要提升橋梁應急裝備跨越和承載能力,拓展橋梁應急裝備的品種,增強橋梁應急裝備的施工便捷性,以提高我國公路的應急保障能力及水平。
此外,還要強化設計與施工精細化,提高橋梁建設的工程品質(zhì);要加大新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新裝備的研發(fā)與應用力度,為跨江跨海重大工程建設項目的建設提供技術(shù)支撐;要提升橋梁養(yǎng)護管理技術(shù)和水平,在開展橋梁常規(guī)檢查、評價、維修與養(yǎng)護工作的同時,尤其要注重對特大型橋梁的安全運營與監(jiān)測,確保重要橋梁的運營狀況實時可控。
展望我國公路橋梁技術(shù)的發(fā)展,任重而道遠,我們要堅持科學發(fā)展、安全發(fā)展的觀念,要樹立正確的橋梁建設目標,更加注重功能,更加注重質(zhì)量安全,更加注重經(jīng)濟耐久,更加注重建筑美學,更加注重全壽命周期,更好地服務于國家經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾的安全便捷出行。