2.1.2.1公路桥梁技术状况

    桥梁结构损伤、使用功能退化和承载力不足已成为国际社会共同面临的课题。在美国607380座桥梁中，25%公路桥梁存在结构性缺陷或适用性问题，公路混凝土桥梁使用寿命平均42年，20世纪50～60年代修建的桥梁基本达到设计使用期，面临着再利用或退役难题（ASCE，2013）。按照美国ASCE对基础设施状况的评估，桥梁设施GPA评分为C+。美国 FHWA据此估计，到2028年每年将需要维修资金208亿美元（ASCE，2013）。法国、德国、挪威和英国等欧洲发达国家的桥 梁也进入了维护高峰期，需维修桥梁占比分别达到39%、37%、26%和30%。北美和欧洲桥梁建设均面临着严峻的服役能力提升和维修加固的难题：服役桥梁规模巨大，老龄化问题突出，维修成本高昂。

    根据我国交通运输部公路桥梁技术状况统计数据，2010年国、省、县道桥梁一类桥169208座、二类桥 98123座、三类桥31209座、四类桥12108座、五类6581座。在国道桥梁中，技术状况评定为一、二、三类的桥梁总数114136座，占总量99.16%，四类桥738座，占总量0.64%，五类桥148座，占总量 0.13%；在省道桥梁中，技术状况评定为一、二、三类的桥梁总数86936座，占总量97.30%，四类桥1753座，占总量1.96%，五类桥 554座，占总量0.62%；在县道桥梁中，技术状况评定为一、二、三类的桥梁总数97468座，占总量86.19%，四类桥9617座，占总量8.50%，五类桥5879座，占总量5.20%；在乡道桥梁中，桥梁总量为156221座，技术状况评定为四、五类桥梁总数31927座，占总量20.44%。在专用公路桥梁中，总量4994座，技术状况评定为四、五类桥梁总数624座，占总量12.5%；在村道桥梁中，总量为179367座，技术状况评定为四、五类桥梁总数42285座，占总量23.57%（具体分类见表2-3）。

    就桥梁技术状况而言，随着道路行政等级的降低，四类和五类桥梁占比从0.77%增加到23.57%。

    在公路桥梁技术状况统计中，被评定为四类和五类的桥梁占5.89%。在四类和五类桥梁中，服役年限20年以上的桥梁占比超过56%（见图2-1）。导致四类和五类桥的原因主要是：结构设计缺陷、施工质量、设计期期满、结构损伤、材料老 化和钢筋锈蚀。据测算，在2035年桥龄达到/超过30年的桥梁占比超过60%，老龄化对桥梁技术状况影响问题将十分突出，不容忽视。

    在2011年交通运输部危桥改造工作中，各省市区上报了9746座五类桥的信息（有确切建设年代的7875座），如果以技术状况等级被评为五类和开始首次大修作为实际使用年限的统计准则，计算得出公路桥梁平均使用年限为30.23年。

    公路桥梁实际使用年限统计表明，我国各类公路桥梁的平均使用年限均在30年左右。由于其恶劣的自然环境条件，西藏自治区桥梁平均使用年限为16.84年，青海省桥梁平均使用年限统计结果仅为16年。这两个地区交通流量远低于东南沿海地区，交通荷载对桥梁结构损伤退化的影响相对较小，抵抗恶劣 自然环境作用的设计保护措施不足、施工质量差和环境侵蚀是造成问题的主要原因。

    依据统计，危旧桥改造的对象主体为中小跨径桥梁，且绝大多数为钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁，少量为圬工结构桥梁。结合表2-3信息，随着道路行政等级降低，对应的中小跨径桥梁占比和改造桥梁占比增加，重要小桥和中桥服役年限低于《工程结构可靠性设计统一标准》的50年设计要求（见表2-4），反映了较低等级道路中小跨径桥梁使用功能和承载力退化问题突出，服役能力保 持和提升亟待加强。

    鉴于我国早期拉吊体系桥梁建设技术储备不足，导致了一系列桥梁安全事故，造成了社会财产和人员伤亡。针对上世纪80年代末兴起的拉吊结构桥梁开展了拉 杆和吊索调查，调查统计了1987～2001年期间建成的20座桥梁，服役年限5年以内即发生严重病害现象的有11座，占到55%，服役年限7～9年的4座，服役年限12～14年的4座，吊杆/吊索实际使用年限均远低于设计规范的规定（见表2-5）。

    造成吊杆/吊索使用年限偏短的成因是：结构设计缺陷、施工质量和养护管理。所有这些原因均导致了一个共性结果：钢筋/钢束严重锈蚀（见图2-17和图2-18），在周期反复荷载的作用下产生了应力腐蚀，进一步加剧/加速了结构件损伤破坏。

    2.1.2.2气候和环境条件

    公路桥梁耐久性病害类型和劣化程度与服役的自然环境条件和工业环境条件密切相关。对于跨海越江和穿越山岭的公路桥梁结构工程，直接暴露于各类自然地理和气候环境条件中，受自然环境影响的数量大、范围广；在工业发达的地区，受工业环境污染影响的数量决定于工业发展状况和布局，总体桥梁数量相对较小、范围局限在个别地区。影响我国桥梁耐久性的自然环境和工业环境特征总结于表2-6。

    高原大气环境地区或热带海洋地区空气质量较好、浮沉少，太阳辐射强，青藏高原太阳直接辐射总量在3000～6000兆焦耳/米2，较同纬度平原地区高出2000～3000兆焦耳/米2，大大加快桥梁表面防护材料或其他高分子材料构件老化速度。沙漠干旱大气环境强风夹带沙尘对桥梁构件表面或油漆冲蚀造成磨损，加之沙尘中携带大量盐类化合物吸附在被破坏了钝化层的构件表面，加剧了腐蚀反应过程。

    工业环境或污染对耐久性的危害主要表现在酸雨对材料的腐蚀。混凝土和钢材在酸雨（SO2和硫酸盐）作用下，与铝酸钙水化物反应生成硫铝酸钙，体积是原铝酸钙的2.27倍，致使混凝土发生膨胀破坏，进一步引起钢筋锈蚀和锈胀，导致更加严重的顺筋开裂。目前，我国受酸雨影响的地区面积占全国国土面积的30%，酸雨高发地区均是重工业密集地区，桥梁数量较大，桥梁的酸蚀问题突出（见图2-19和图2-20）。

    沿海地区由于海水和海风侵蚀长期作用，桥梁上下部结构钢筋锈蚀问题突出。设计标准低和施工质量差导致了这个问题在东部和南部沿海地区非常普遍。山东烟威高速公路上桥梁，由于混凝土保护层厚度偏小，加之施工偏差，水位变动区构件钢筋锈蚀普遍，个别桥梁钢筋腐蚀严重，露筋和混凝土剥落；大气区和浪溅区构件钢筋锈蚀和混凝土剥落普遍，防锈措施缺乏和不足。上世纪90年代天津修建的沿海公路桥梁，因耐久性防护设计考虑不足，建成14年后全部拆除重建。

    对于东北和西北地区，由于温度循环，冻融问题导致桥梁构件病害问题突出，加之除雪盐导致桥面铺装和其他相邻构件出现混凝土剥落和钢筋锈蚀。当构件出现结构性开裂后，冰水膨胀进一步加剧了冻融和盐蚀病害。在季节性冻土地区（黑龙江、青海、新疆、内蒙古东北），受到水的作用，墩台冻融问题严重。

    盐渍土问题对桥梁墩台的侵蚀问题在新疆和青海地区突出。青海省有三分之一地区存在盐碱土，在氯化物和硫酸盐富含地区，混凝土墩台损坏速度极快，甚至在有沥青涂层保护情况下不到3年，混凝土就已脱落或软化殆尽。此外，这类地区还存在淡水不足问题，混凝土拌合所需水质不能达标，造成混凝土内部腐蚀。盐渍土对桥梁构件腐蚀速度快，程度严重，但是这类情况局限在个别地区，而且桥梁分布数量较少。

    2.1.2.3调研桥梁基本情况

    1.混凝土桥梁

    2006年至2012年，在交通运输部的支持下，交通运输部公路科学研究院组织了系列公路桥梁耐久性状况专项调研，调查了公路梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥存在的病害情况。