2.1.2.1公路橋梁技術狀況

    橋梁結構損傷、使用功能退化和承載力不足已成為國際社會共同面臨的課題。在美國607380座橋梁中，25%公路橋梁存在結構性缺陷或適用性問題，公路混凝土橋梁使用壽命平均42年，20世紀50～60年代修建的橋梁基本達到設計使用期，面臨著再利用或退役難題（ASCE，2013）。按照美國ASCE對基礎設施狀況的評估，橋梁設施GPA評分為C+。美國 FHWA據此估計，到2028年每年將需要維修資金208億美元（ASCE，2013）。法國、德國、挪威和英國等歐洲發達國家的橋 梁也進入了維護高峰期，需維修橋梁占比分別達到39%、37%、26%和30%。北美和歐洲橋梁建設均面臨著嚴峻的服役能力提升和維修加固的難題：服役橋梁規模巨大，老齡化問題突出，維修成本高昂。

    根據我國交通運輸部公路橋梁技術狀況統計數據，2010年國、省、縣道橋梁一類橋169208座、二類橋 98123座、三類橋31209座、四類橋12108座、五類6581座。在國道橋梁中，技術狀況評定為一、二、三類的橋梁總數114136座，占總量99.16%，四類橋738座，占總量0.64%，五類橋148座，占總量 0.13%；在省道橋梁中，技術狀況評定為一、二、三類的橋梁總數86936座，占總量97.30%，四類橋1753座，占總量1.96%，五類橋 554座，占總量0.62%；在縣道橋梁中，技術狀況評定為一、二、三類的橋梁總數97468座，占總量86.19%，四類橋9617座，占總量8.50%，五類橋5879座，占總量5.20%；在鄉道橋梁中，橋梁總量為156221座，技術狀況評定為四、五類橋梁總數31927座，占總量20.44%。在專用公路橋梁中，總量4994座，技術狀況評定為四、五類橋梁總數624座，占總量12.5%；在村道橋梁中，總量為179367座，技術狀況評定為四、五類橋梁總數42285座，占總量23.57%（具體分類見表2-3）。

    就橋梁技術狀況而言，隨著道路行政等級的降低，四類和五類橋梁占比從0.77%增加到23.57%。

    在公路橋梁技術狀況統計中，被評定為四類和五類的橋梁占5.89%。在四類和五類橋梁中，服役年限20年以上的橋梁占比超過56%（見圖2-1）。導致四類和五類橋的原因主要是：結構設計缺陷、施工質量、設計期期滿、結構損傷、材料老 化和鋼筋銹蝕。據測算，在2035年橋齡達到/超過30年的橋梁占比超過60%，老齡化對橋梁技術狀況影響問題將十分突出，不容忽視。

    在2011年交通運輸部危橋改造工作中，各省市區上報了9746座五類橋的信息（有確切建設年代的7875座），如果以技術狀況等級被評為五類和開始首次大修作為實際使用年限的統計準則，計算得出公路橋梁平均使用年限為30.23年。

    公路橋梁實際使用年限統計表明，我國各類公路橋梁的平均使用年限均在30年左右。由于其惡劣的自然環境條件，西藏自治區橋梁平均使用年限為16.84年，青海省橋梁平均使用年限統計結果僅為16年。這兩個地區交通流量遠低于東南沿海地區，交通荷載對橋梁結構損傷退化的影響相對較小，抵抗惡劣 自然環境作用的設計保護措施不足、施工質量差和環境侵蝕是造成問題的主要原因。

    依據統計，危舊橋改造的對象主體為中小跨徑橋梁，且絕大多數為鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁，少量為圬工結構橋梁。結合表2-3信息，隨著道路行政等級降低，對應的中小跨徑橋梁占比和改造橋梁占比增加，重要小橋和中橋服役年限低于《工程結構可靠性設計統一標準》的50年設計要求（見表2-4），反映了較低等級道路中小跨徑橋梁使用功能和承載力退化問題突出，服役能力保 持和提升亟待加強。

    鑒于我國早期拉吊體系橋梁建設技術儲備不足，導致了一系列橋梁安全事故，造成了社會財產和人員傷亡。針對上世紀80年代末興起的拉吊結構橋梁開展了拉 桿和吊索調查，調查統計了1987～2001年期間建成的20座橋梁，服役年限5年以內即發生嚴重病害現象的有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，吊桿/吊索實際使用年限均遠低于設計規范的規定（見表2-5）。

    造成吊桿/吊索使用年限偏短的成因是：結構設計缺陷、施工質量和養護管理。所有這些原因均導致了一個共性結果：鋼筋/鋼束嚴重銹蝕（見圖2-17和圖2-18），在周期反復荷載的作用下產生了應力腐蝕，進一步加劇/加速了結構件損傷破壞。

    2.1.2.2氣候和環境條件

    公路橋梁耐久性病害類型和劣化程度與服役的自然環境條件和工業環境條件密切相關。對于跨海越江和穿越山嶺的公路橋梁結構工程，直接暴露于各類自然地理和氣候環境條件中，受自然環境影響的數量大、范圍廣；在工業發達的地區，受工業環境污染影響的數量決定于工業發展狀況和布局，總體橋梁數量相對較小、范圍局限在個別地區。影響我國橋梁耐久性的自然環境和工業環境特征總結于表2-6。

    高原大氣環境地區或熱帶海洋地區空氣質量較好、浮沉少，太陽輻射強，青藏高原太陽直接輻射總量在3000～6000兆焦耳/米2，較同緯度平原地區高出2000～3000兆焦耳/米2，大大加快橋梁表面防護材料或其他高分子材料構件老化速度。沙漠干旱大氣環境強風夾帶沙塵對橋梁構件表面或油漆沖蝕造成磨損，加之沙塵中攜帶大量鹽類化合物吸附在被破壞了鈍化層的構件表面，加劇了腐蝕反應過程。

    工業環境或污染對耐久性的危害主要表現在酸雨對材料的腐蝕。混凝土和鋼材在酸雨（SO2和硫酸鹽）作用下，與鋁酸鈣水化物反應生成硫鋁酸鈣，體積是原鋁酸鈣的2.27倍，致使混凝土發生膨脹破壞，進一步引起鋼筋銹蝕和銹脹，導致更加嚴重的順筋開裂。目前，我國受酸雨影響的地區面積占全國國土面積的30%，酸雨高發地區均是重工業密集地區，橋梁數量較大，橋梁的酸蝕問題突出（見圖2-19和圖2-20）。

    沿海地區由于海水和海風侵蝕長期作用，橋梁上下部結構鋼筋銹蝕問題突出。設計標準低和施工質量差導致了這個問題在東部和南部沿海地區非常普遍。山東煙威高速公路上橋梁，由于混凝土保護層厚度偏小，加之施工偏差，水位變動區構件鋼筋銹蝕普遍，個別橋梁鋼筋腐蝕嚴重，露筋和混凝土剝落；大氣區和浪濺區構件鋼筋銹蝕和混凝土剝落普遍，防銹措施缺乏和不足。上世紀90年代天津修建的沿海公路橋梁，因耐久性防護設計考慮不足，建成14年后全部拆除重建。

    對于東北和西北地區，由于溫度循環，凍融問題導致橋梁構件病害問題突出，加之除雪鹽導致橋面鋪裝和其他相鄰構件出現混凝土剝落和鋼筋銹蝕。當構件出現結構性開裂后，冰水膨脹進一步加劇了凍融和鹽蝕病害。在季節性凍土地區（黑龍江、青海、新疆、內蒙古東北），受到水的作用，墩臺凍融問題嚴重。

    鹽漬土問題對橋梁墩臺的侵蝕問題在新疆和青海地區突出。青海省有三分之一地區存在鹽堿土，在氯化物和硫酸鹽富含地區，混凝土墩臺損壞速度極快，甚至在有瀝青涂層保護情況下不到3年，混凝土就已脫落或軟化殆盡。此外，這類地區還存在淡水不足問題，混凝土拌合所需水質不能達標，造成混凝土內部腐蝕。鹽漬土對橋梁構件腐蝕速度快，程度嚴重，但是這類情況局限在個別地區，而且橋梁分布數量較少。

    2.1.2.3調研橋梁基本情況

    1.混凝土橋梁

    2006年至2012年，在交通運輸部的支持下，交通運輸部公路科學研究院組織了系列公路橋梁耐久性狀況專項調研，調查了公路梁式橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋存在的病害情況。