初秋的青島，綿綿細雨伴著海風悄然而至。預計還有不到一年的時間，這里就將誕生一座全長超過41.58公里的“世界第一跨海長橋”——青島海灣大橋。9月8日至10日，在這座大橋的故鄉青島，“全國大型橋梁工程耐久性技術發展研討會”隆重舉行。此次會議由中國公路學會主辦、山東高速集團有限公司承辦，吸引了來自全國各地橋梁管理、建設及科研單位的近200名代表參加。

　　國際橋梁與結構工程協會主席康寶特，中國公路學會理事長李居昌、專家委員會主任王玉、秘書長劉文杰，交通運輸部科技司副司長張延華，山東高速集團董事長孫亮、副總經理周勇，山東省交通運輸廳總工程師伊大邁，青島市交通運輸委副主任韓守信以及中交公路養護工程技術有限公司董事長楊儉存等領導出席了開幕式。山東高速集團技術工程部部長朱偉、山東高速青島海灣大橋建設指揮部指揮長姜言泉等也出席了會議。

　　在為期3天的會議中，國際橋梁與結構工程協會主席康寶特，中國工程院院士、中國科學院海洋研究所研究員侯保榮，加拿大工程院院士、香港工程院院士張慕圣，香港理工大學教授倪一清，日本本州四國聯絡橋高速公路股份有限公司技術總監帆足博明，清華大學教授路新瀛，同濟大學教授陳艾榮，浙江大學教授金偉良，以及山東高速青島公路有限公司研究員邵新鵬等15位中外知名專家、學者，為與會代表們奉獻了一場場精彩的報告。專家們圍繞實現橋梁建設與運營的成本最優配置，降低橋梁結構全壽命周期的經濟投入，節約橋梁設計使用年限內的資源消耗等議題，闡述了各自最新的設計理念、科研成果和技術應用。

　　近年來，我國沿江、沿海建設了一大批世界級的大跨徑橋梁。與此同時，圍繞這些大型橋梁工程的耐久性研究，正越來越引起各國專家的廣泛關注。特別是跨海大橋，由于在腐蝕、抗風以及健康檢測等方面的情況更為復雜，一直都是業界的熱議話題。“正如同這個浮躁的社會，工程建設領域的浮躁比比皆是，人們普遍關注的是眼前成果。”中國公路學會秘書長劉文杰評價此次會議“圍繞橋梁耐久性這個課題展開討論和交流，應該說是一種遠見”。

　　橋梁壽命周期：設計賦予其生命

　　我國有許多已經建成的大型橋梁工程項目，如：上海盧浦大橋、重慶朝天門大橋、廣州黃埔大橋、江蘇蘇通大橋等，還有許多正在建設的橋梁，如：

　　泰州長江大橋、港珠澳大橋等，刷新了一項項世界紀錄。

　　同濟大學橋梁工程系教授陳艾榮提出，除了擴大橋梁跨徑以外，我們還需要思考更多的問題，比如：橋梁的耐久性、持續性和安全性等。與此同時，將這些“理念”通過“技術”的手段轉變為“工具”。

　　橋梁的壽命周期理論被討論了多年，該理論起源于歐美，主要是針對橋梁的維修與優化，周期的概念一般只考慮橋梁的管養階段。那么，如果將設計和施工過程包含其中，橋梁的壽命周期理論將會變得更為復雜，而這正是我們需要思考的問題。

　　陳艾榮教授認為，壽命周期的設計不能也不是單純的數字，工程師才是設計的靈魂。他們應該知道什么是需要考慮的以及如何考慮。壽命周期理論最重要的目標就是給工程師們提供一個清晰的框架和一些有用的工具。具體來說，所有的設計工作都基于一個給定的橋梁使用壽命。設計過程可分為具有代表性的六部分：壽命給定、造型設計、性能設計、生態設計、管養設計和壽命周期成本分析。

　　其中，耐久性設計是橋梁性能設計的一部分，目的是確保橋梁在其壽命周期內能夠良好地發揮性能。然而，現行的混凝土耐久性試驗方法并不能滿足實際工程的需要，一是試驗設備昂貴，二是試驗周期較長。因此，這其實是一個設計問題，而不僅僅是選擇哪一種“高性能材料”。“我的夢想之一就是，在不久的將來，設計者能夠像今天作結構分析一樣清晰地計算有關耐久性的所有細節。” 陳艾榮教授滿懷憧憬地說道。

　　預防性養護：防患于未然

　　國際橋梁與結構工程協會主席康寶特在專題報告中，詳細介紹了加拿大聯邦大橋在工程設計、養護管理等方面的成就和經驗。

　　加拿大聯邦大橋是一條長達12.9公里，連接愛德華王子島與新不倫瑞克省之間的跨海公路大橋。1997年正式通車時，大橋最初的養護作業組只有3個人。此后，這個數字不斷增長，無數經驗表明對大橋進行季節性養護和經常性養護的重要性。隨著工作量的增加，養護作業組現已配備了8名全職工作人員。

　　一方面，工作人員要定期對各項設備進行檢測，以便制定出更加有效的養護管理辦法；另一方面，他們還要通過對大橋的基本參數和數據等實施監控，從而驗證相關設計標準的合理性。

　　此外，一些具體信息的反饋，如：腐蝕率、凍融耐久性等，都為制定未來的養護計劃提供了極為重要的依據。

　　正是這些定期的檢測及數據信息反饋，才保證了聯邦大橋在13年中得以實施預防性養護的策略，事實證明取得了很好的效果。當然，像這種長期的大型橋梁養護工程所需要的支出也很高昂，目前看來，并不適用于小型橋梁的養護。但隨著科技的發展和觀念的更新，橋梁預防性養護的需求將不斷增加，與此同時，更加專業化的公司和組織、團體也將應運而生，到那時候，先進的技術及團隊將大大降低預防性養護的成本。

　　青島海灣大橋：長壽命運營管理理念先行

　　由山東高速集團投資建設的青島海灣大橋是我國目前國有獨資單一企業投資建設的最大規模的交通基礎設施項目，是我國北方冰凍海域首座特大型橋梁集群工程，加上引橋和連接線，全長超過41.58公里，為世界第一跨海長橋。截至目前，累計完成投資79.2億元，大橋的下部結構已基本完成，上部結構完成了93%。大沽河航道橋、紅島航道橋、滄口航道橋的主體工程已基本完工，橋面鋪裝施工陸續展開。大橋自2007年5月開工，預計今年年底全線貫通，明年上半年正式通車。

　　據山東高速青島公路有限公司研究員邵新鵬介紹，青島海灣大橋受環保、通航、航空、氣候、水文、地形和地質結構條件的制約，建設條件復雜、工程技術難度大。根據目前國內外橋梁的服役狀態，地處冰凍海域的青島海灣大橋不僅要延緩由氯鹽侵入導致的鋼筋腐蝕，還要防止混凝土在自然凍融循環條件下的過快劣化。因此，綜合考慮大橋的結構型式和設計使用年限、材料劣化規律、防腐措施的有效性等方面，通過系統深入的研究，科學、合理的大橋長壽命運營管養技術方案最終被確定下來。

　　將長壽命運營管理理念貫穿主體結構設計、混凝土材料設計、施工過程控制和實體結構服役的整個過程，使青島海灣大橋結構耐久性技術真正覆蓋了全壽命周期。工作人員深入研究了施工工藝對早齡期混凝土耐久性的影響，明確了冰凍海域跨海大橋的結構耐久性演變規律，實現了鋼筋混凝土結構和鋼結構耐久性關鍵參數的在線監測。通過對青島海灣大橋的使用壽命實現動態評估和科學預測，提出了確保大橋安全耐用的管養技術，對未來北方沿海地區長大跨海大橋的設計、建設與管養提供了重要的參考依據。

　　邵新鵬告訴記者，“我國有些海港、橋梁工程，在正常使用后十幾年甚至幾年就開始修復，遠沒有達到設計使用年限的要求。”造成橋梁過早劣化的原因可以歸納為三點，一是設計階段對橋梁服役環境的嚴酷性以及結構材料功能退化的規律認識不足，防腐蝕技術措施選用不當；二是施工階段沒有采取有效保障結構耐久性的施工工藝和技術措施；三是運營階段沒有實時評估橋梁結構的耐久性狀態并及時采取相應的維護措施。

　　
杭州灣大橋：百年設計壽命的科學論證

　　2008年，《杭州灣跨海大橋混凝土結構耐久性成套技術研究與應用》榮獲“中國公路學會科學技術獎”特等獎。在本次會議上，浙江大學寧波理工學院院長金偉良教授向與會代表們介紹了杭州灣大橋百年設計壽命的科學論證與措施。

　　他在發言中，首先對橋梁的可靠性進行了界定，即橋梁結構在設計使用年限內，在正常設計、施工、使用和維護的條件下，完成安全性、適用性和耐久性的能力。其中，耐久性是表征結構抵御性能劣化的能力，它包含了三大基本要素：一是環境要素，橋梁結構處于某一特定環境（包括自然環境、使用環境、長期作用）中，并受其侵蝕；二是功能要素，橋梁結構的耐久性是一個結構多種功能（安全性、適用性等）與使用時間相關聯的多維函數空間；三是經濟要素，橋梁結構在正常使用過程中不需要大修。

　　混凝土結構耐久性是結構抵御長期作用（環境、循環、荷載等）性能劣化的能力。據金偉良教授介紹，M E T S方法解決了室內實驗研究的真實性和有效性，以及室內實驗與實際工程耐久性時間相關性的技術難題，明確了混凝土耐久壽命預測的定量實驗方法，為混凝土結構耐久性的壽命預測提供了科學依據。

　　杭州灣跨海大橋主要結構部位的耐久性壽命均滿足設計使用要求，即使用壽命100年混凝土中鋼筋不銹蝕的基本要求。其中，海上現澆墩身是決定跨海大橋耐久性壽命的關鍵部位，海上承臺和濕接頭是受到海洋環境條件下氯離子侵蝕最嚴重的部位，其次是墩身。此外，采用多種耐久性防護附加措施，如：塑料波紋管和真空輔助壓漿、鋼筋阻銹劑、混凝土表面涂層等，均能起到延長跨海大橋使用壽命的作用。

　　結構健康監測系統：讓安全預警的夢想照進現實

　　橋梁在營運過程中，由于過載、疲勞效應、外來沖擊等作用，以及材料自身性能的不斷退化，導致結構各部分在沒有達到設計年限前就產生不同程度的損壞和劣化。對于這些損傷，傳統的方法是通過人工檢測的方法進行橋梁結構評估，但是這種方法存在著主觀性強、難以量化、缺少連續性和整體性、影響正常交通運行、需要大量人力并有諸多檢查盲點等問題。為確保大型橋梁的結構安全、及時掌握橋梁運營狀況、實現安全經濟的運行，結構健康監測技術研究與評估系統的開發應運而生。會上，東海大橋、江陰大橋、潤揚大橋等單位的專家結合實際工作，與大家交流了各自在大型橋梁的結構健康監測系統及養護管理技術方面的經驗和教訓。

　　東海大橋軸線水域位于杭州灣北部海域，自然條件受杭州灣強潮和長江口泥沙運動的牽制，海床演變較為復雜，在大橋水下構筑物與水流、泥沙和波浪的相互作用下，軸線水域沖刷和橋墩沖刷坑十分明顯。東海大橋的橋墩由不同大小和形狀的鋼混凝土承臺及簇樁群組成，在水流、泥沙動力學的作用下，形成的橋墩沖刷坑也有所不同。因此，為保證東海大橋整體結構安全和百年設計基準期內的正常運營，上海東海大橋管理有限公司委托上海海事局海測大隊，分別于2002年和2008年至2009年三次采用多波束測深系統對軸線水域進行了全面掃測，查清了東海大橋軸線水域海床沖刷變化和橋墩沖刷坑的情況。專家認為，這些專業檢測項目現場實測資料，針對橋墩沖刷的安全防護提供了可靠的依據。按目前狀況，尚處于橋墩樁基的設計深度安全系數范圍內，無需采取水下工程維護措施。對個別沖刷較大的區域，應進行跟蹤觀測，必要時進一步采取多方法驗證。

　　自上世紀80年代中后期，橋梁結構健康監測的概念被明確提出，并先后在許多重要的大跨徑橋梁上建立了結構健康監測系統。然而，目前國內外的大部分監測系統僅限于數據的采集和保存，在對監測數據進行科學管理、建立合理的橋梁健康狀態指標、應用監測數據對橋梁健康狀況進行系統評估等方面還很欠缺。此外，在進行結構健康監測系統設計時，沒有充分考慮后期橋梁結構養護與管理的需要，導致建成后的健康監測系統與橋梁養護管理工作嚴重脫節。基于此，江蘇揚子大橋股份有限公司借助于江陰大橋結構健康監測升級改造工程，依據江陰大橋的結構特點與各組成部分的監測需求，實現了監測項目的選擇，確立了健康監測系統設計的總體目標、系統框架、層次結構和系統構成，從而建立了一套基于管養需求的實用型結構健康監測系統。并借助于該系統提供的及時、客觀的數據信息，將監測取得的成果成功應用于主橋阻尼器安裝評價、主梁受船撞擊后的損傷狀況評估、大橋結構模態和動力特性分析等具體養護管理工作中。

　　大跨徑橋梁結構健康監測系統是對橋梁服役期間的運營環境和結構健康狀況進行監測的一種完整的在線監測系統，其主要功能是通過對橋梁結構狀態的實時監測與數據分析，及時捕捉橋梁在實際交通負荷與自然蛻化條件下的異常特征信息并發出預警信號，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據和指導。江蘇潤揚長江公路大橋是我國目前規模最大、技術難度最高、在我國建橋史上規模空前的特大型索支承型橋梁，潤揚大橋結構安全監測系統的建立是保證大橋安全運營的重大措施，具有技術性和社會性雙重意義。潤揚大橋結構安全監測系統中使用加速度傳感器對地震、船撞進行實時監測。在震驚世界的5.12四川汶川大地震中，雖然潤揚大橋離震源很遠，仍強烈地感受到了大橋對地震的反應，成功地獲取了地震的信息。潤揚大橋結構安全監測系統是世界上首次實現對地震即時報警的橋梁安全監測系統之一，我們有理由相信，人類在重大災變事件來臨時，對重大基礎設施安全預警夢想的實現指日可待。