桥梁作为高速公路的咽喉是经济发展的重要纽带之一。近年来, 随着我国经济的迅猛发展, 交通量和大吨位车量也随之增加, 桥梁也担负着日益沉重的荷载和交通量。因此, 交通运输对桥梁安全通行能力的要求也越来越高。

(一) 基础设施“高龄化陷阱”

国外的统计资料表明, 美国和欧洲的桥梁事故从20世纪60年代起开始增多, 桥梁垮塌多出现在服役的50~100年, 大量基础设施结构逐步达到设计寿命, 老化、劣化现象逐步显现。测算表明, 按照现有维护管理理念和技术, 由于费用的急剧增长, 2020年后日本将没有任何新建基础设施的经济能力。美国的桥梁结构劣化严重, 维护、改修及更新费用急剧膨胀, 也面临如何合理解决对一万亿美元的公路桥梁资产进行可持续维护管理的问题。

我国的交通基础设施规模世界第一, 基础设施建设投资占GDP比例远高于发达国家, 面临的“基础设施陷阱”问题更加突出。根据《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》, 至2020年, 预计我国还将兴建大、中、小桥梁约20万座, 总长度超过1×104 km, 其中大跨径桥梁也将超过百座。由于设计标准的差异、桥龄老化和运输量快速增长等原因, 我国20世纪六七十年代修建的大量桥梁随着结构的老化, 将面临较大的垮塌风险。

(二) 桥梁建设标准不统一, 建设质量参差不齐

国外的桥梁设计规范相对较为统一。我国自20世纪50年代开始采用《公路工程设计准则》到2015年采用的《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) , 一共使用了6版规范。特别是20世纪80年代前依据旧标准建设的在役桥梁, 技术标准低, 重建轻养, 技术改造资金不足, 技术状况普遍偏差。

新规范调整了荷载标准, 提高了我国公路桥梁的安全水平, 但部分桥梁设计荷载不能反映实际运行车辆的荷载特征, 在一定程度上给桥梁的养护管理带来了不便, 也给桥梁带来一定的安全隐患。根据《公路桥涵设计通用规范》, 国道桥梁设计标准以超汽–20和公路I级荷载为主, 但低于汽–20级的桥梁有4 355座, 所占比例为3.8%;省道桥梁荷载等级分布比较均匀, 但低于汽–20级的桥梁有9 629座, 所占比例为10.8%;县道桥梁基本以汽–20和公路II级荷载等级为主, 低于汽–15级的桥梁有9 062座, 所占比例为8.0%。

另外, 早期修建的桥梁 (少筋混凝土结构等) , 如壳体桥、少筋微弯板组合梁桥、二铰板拱和双曲拱桥等, 均存在结构上的先天不足, 也带来了一定的安全隐患。

(三) 超载现象严重, 地区差异大, 劣化规律难以掌控

我国公路的超载现象普遍存在, 超载会增加桥梁结构的负担, 带来了一系列的疲劳与耐久性问题, 容易造成桥梁结构损伤、早期破坏, 甚至压垮桥梁。

我国地域辽阔, 沿海地区存在钢筋锈蚀、保护层层离或剥落等耐久性问题;西北、华北地区季节性河流多、温差较大, 存在桥梁下部结构磨蚀等问题;东北等寒冷地区存在混凝土桥梁结构的冻融损伤等问题;南方地区存在基础冲刷和水毁问题。不同服役环境下桥梁的结构劣化趋势不同, 很难准确预测, 加大了我国桥梁安全保障的难度。

(四) 信息化程度偏低、桥梁数据库资料不完善

虽然桥梁信息化建设取得了很多成就, 但目前我国缺乏全国统一的桥梁信息化管理系统, 缺乏公开的桥梁事故数据库系统, 缺乏统一的监测系统设计标准和规范, 结构健康状态评价理论尚不完善。桥梁安全保障的基础就是摸清现状, 我国信息化程度偏低, 也给桥梁安全保障带来一定的难度。