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所谓的无损检测技术,就是在不对工程结构或质量产生破坏的基础上,对工程外观缺陷、工件特征检查与测量等技术的统称。无损检测技术包括很多方面,传统的包括通过敲击,听声,对道路工程中有无裂纹进行辨别,现在很多时候还在使用这种方法。然而这种传统的无损检测方法,不能准确的判断出缺陷的位置,具有很大的局限性。通过无损检测技术,能够保证严格的按照质量验收标准,将道路工程质量控制在合理的性能要求范围内,避免由于过度的提高工程质量,造成道路桥梁工程质量过剩。通过无损检测技术能够准确的判断工程缺陷所处的位置,同时还不会对工程设计性能造成影响,如果工程缺陷位于加工余量内,可以对其进行修补,或通过对施工工艺的调整,达到质量要求。所以,通过无损检测技术,不仅能够提高工程施工效率,降低生产造价,还能够满足工程质量性能要求。
2道路桥梁工程中无损检测技术应用的意义
现阶段,我国交通事业快速发展,特别是在我国基础设施建设的不断深入,使得道路桥梁建设越来越重要。道路桥梁工程不仅关系着我国交通运输命运,道路桥梁工程质量也直接关系着交通安全,决定着人们的生命财产安全。另外,道路桥梁工程具有施工线长、工程投资大、施工量大等特点,对工程质量造成影响的因素很多,不仅包括施工环境、地质水文条件等,还与施工技术等具有很大的关系,在施工过程中任何一个环节的质量出现问题,就会严重影响工程质量,给工程造成巨大的损失,加强对道路桥梁工程质量的检测具有十分重要的意义。现阶段我国建设工程重要实行以政府监督为主,社会监理以及施工企业自检为一体的保障体系,在这个保障体系运作过程中,工程检测技术十分重要,可以说工程检测技术是道路工程质量控制与管理的核心。政府相关部分或者是监理企业,还是施工企业,都需要监理满足工程施工要求的实验室,共同完成对道路桥梁工程质量检测,为工程顺利实施提供保障。作为道路桥梁工程施工技术管理中重要的组成部分,检测技术同时也是工程施工控制、竣工验收等重要的环节。通过对工程各种工件、材料等质量的试验检测,能够对施工质量进行合理的评价,保证施工构件、原材料等的质量,提升工程整体的施工孩子两。为了提高道路桥梁工程质量,延长公路使用的寿命,不仅需要对工程基础进行合理的设计,还需要严格的按照施工材料验收标准、施工技术参数等进行,通过严格的质量验收,确保施工质量。通过无损检测技术,还能够保证施工原材料充分利用,同时对于新工艺、新技术、新材料的推广也具有十分重要的意义,对工程质量做出准确的评价。通过大量的实践证明,如果在道路桥梁工程中忽视了对检测的作用,很难保证施工质量,给工程到来质量隐患。总之,无损检测技术对于道路工程的意义包括提升工程质量、保证施工工期、延长工程使用寿命、提高工程的经济性。
3无损检测技术在道路桥梁工程中的具体应用
3.1频谱分析技术在道路桥梁工程中的应用
所谓的频谱分析技术,就是通过对不同介质中传播表面波频率特性的分析,判断检测对象的状态。在道路桥梁结构表面上施加一个瞬间的垂直冲击力,这样就会产生一组瑞雷波面,该波面主要以振源为中心,具有各种频率。这样就会通过对不同部分的锤击,获取不同的瑞雷波面信号,在不同位置上安装传感器,能够对这些瑞雷波频率进行检测,通过对频率的分析以及相干分析技术,达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。它与传统方法相比,,具有速度快、检测频率高的特点。可以用于检测路面各分层介质的厚度均匀性以及层间的接触情况。
3.2图像技术在道路桥梁中的应用
所谓的图像技术包括激光全息图像技术以及红外成像技术。红外线成像技术原理:所有物质都是由分子构成的,在分子不断变化的下回释放出热量,同时不同物质结构所散发的热源能量也不尽相同,因此,通过专业的仪器就能够准确的判断物体表面形成的温度分布。由热敏元件对路面等温线进行划出来,通过等温线的分布就能够对道路桥梁工程中的缺陷进行辨别。而激光全息技术,首先通过专业的摄像设备,得到全息图,然后通过对全息图的分析,加上相关的计算,判断工程缺陷类型以及缺陷位置。
3.3超声波检测技术
超声波是一种高频率的声波,人耳听不见,在频率传输的过程中满足波传输规律。通过超声波检测技术,首先在实验检测位置发射超声波,然后通过超声波接收器接受超声波相关的参数,对结构内部缺陷进行判断。在介质中不同位置设置传感器,测量超声波在一定距离内传播的时间,利用速度、时间与位移的关系计算波速,利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等,还可用来检测材料或结构内部的缺陷。
3.4激光技术在道路桥梁中的应用
激光技术主要用于对道路桥梁路面的监测,具体的应用原理包括光时差、光电反射、衍射等。衍射原理主要利用激光在传输过程汇总如果遇到狭缝就会出现衍射,通过对狭缝宽窄的调整,就能够得到不同的明暗相间的图像,从而建立相关关系,对结构中狭缝宽度变化等进行分析。光电反射原理主要是激光强度与光电流强度有直接的关系,在光电转换器的作用下能够将光能进行电能转换,由激光强弱的变化,光电转换成电能的信号也会发生变化,根据事先对光电流位移关系的标定,计算出弯沉位移变化。光时差原理主要是通过激光传输速度,对激光在短距离中传输的时差进行记录,判断工程结构内部的均匀性。
4总结
关键词:工作过程 道路桥梁工程技术专业 课程体系
【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216(2015)09C-0039-02
随着国家公路基础设施建设对交通土建类人才需求的不断增加,许多高等职业教育院校相继开设了道路桥梁工程技术专业。但是,各类学校的道桥专业在专业建设中存在诸多问题,集中体现在:专业人才培养定位不够准确、学生的岗位能力无法满足岗位技能的实际需要。究其根源,一个主要原因是课程体系设计不够科学,而课程程体系设置是否合理直接关系到人才培养的质量。针对这种情况,我院对道路桥梁工程技术专业实施了基于工作过程系统化的课程体系建设改革,体现了教学与岗位需要相结合、工学交替的办学特色。
一、专业人才培养目标定位
由专业带头人、专任教师和来自企业的一线专家共同组成专业建设委员会,共同深入企业,进行广泛的调研,并结合对毕业生的跟踪调查,掌握企业对毕业生的需求状况、技能要求,从而进行人才培养目标定位。调研发现,我院的学生毕业后主要去向是范围内的公路建设企业、公路监理企业及公路养护部门,主要从事公路工程测量、施工、试验检测、监理等基础性的技术工作。学生的初次就业岗位主要是测量员、材料员、施工员、资料员、安全员等,经过几年的工程实践,慢慢向中高级岗位,如施工工长、质检部部长、工程部部长等发展。
企业对毕业生的能力要求是:具有一定的公路施工能力、测量放样能力、试验检测能力及施工管理能力。
针对企业岗位对毕业生的综合技能要求,结合我院学生的生源特点,我们将专业人才培养目标进行如下定位:主要培养具备道路与桥梁生产一线必需的基础知识和专业技能,具有较强的工程实践能力,具备一定的施工现场管理能力,具有吃苦耐劳精神和敬业精神的高级技能型专门人才。
二、工作过程系统化课程设计
(一)课程设计思路
在课程设计中,首先与企业岗位对话,以生产岗位对毕业生的技能要求为根本出发点,以就业为导向按照公路工程职业岗位(群)知识、能力、素质要求,校企共同制定人才培养方案,基于公路工程建设过程,参照职业资格认证标准,系统开发教学项目和实训项目。
(二)课程体系构建
根据校企专业建设委员会前期的调研,进行道路桥梁施工过程的岗位群分析,得到本专业对应的工作范围,也就是所说的职业行动领域;对各职业行动领域职能进行分析,得到每一个领域的典型工作任务,就是基本行动领域;分析整理归纳出典型工作任务对应的职业能力要求,进而得出学习领域课程,通过一系列的分析,就得到了本专业职业岗位与课程之间的相互关系。这就是开发基于工作过程系统化课程体系的基本主线,课程开发的逻辑思路如图1所示:
图1 道路桥梁工程技术专业课程体系开发流程
按照职业岗位的要求,重新构建以工作过程为导向的课程体系,形成新的职业基本素质课程模块、职业基本能力课程模块、职业核心能力课程模块、职业方向拓展模块等四个模块的课程体系结构,如图2所示:
图2 道桥专业课程体系构成
三、专业核心课程确立及建设
通过对公路工程工作岗位的能力分析,按照课程在人才培养模式中的作用,确定工程测量技术、道路材料、路基施工技术、路面施工技术、桥梁施工技术这5门对学生岗位核心能力培养起至关重要作用的课程,作为专业核心课程建设。这5门课程按生产工作过程设置教学内容,利用校内现有的实习实训设备并结合校外实训基地,实行“教学做一体化”教学,以达到培养学生核心能力的目的。
专业核心课程建设要真正体现工学结合, (下转44页)
(上接39页)按路桥施工项目工作过程设置课程结构,以典型工作任务制定教学内容,在建设的过程中与企业合作,共同制定课程标准和课程建设实施方案,编写工学结合的教材,制作电子教案、课件、习题库及试题库。
四、实践教学体系设计
实践教学在高职教育中起着举足轻重的作用,道路桥梁工程技术专业更要突出对学生岗位工作技能的培养,因此我们在课程体系建设中更加注重实践教学环节的设计。实践教学主要由课内实践教学、综合实训和顶岗实习组成。我院在实践教学改革中,主要做了以下几方面工作:
1.改变课时结构,增加实践教学课时:新一轮人才培养方案中总学时为3020学时,其中实践教学为1830学时,约占总学时的61%,极大地满足了公路工程工作岗位对学生技能培养的要求。
2.按道路桥梁工程施工过程对学生技能的要求,精心设计综合实训项目。
(1)认知实习:在学生入学时或者是在课程进行中,根据需要组织学生到公路桥梁施工现场进行参观,了解工程结构物各部分的结构和组成,认识路桥工程各主要构造物并了解其基本施工工艺、施工方法。增强学生对本专业的感性认识,树立初步的专业思想。
(2)道路工程制图与CAD实训:学生通过运用AutoCAD命令来绘制专业的道路工程图,做到将道路工程制图与CAD绘图有机结合、AutoCAD与专业图相结合,使他们具有一定的专业图识读能力与计算机绘图能力。
(3)工程测量综合实习、实训:普通水准测量,水平角、竖直角测量,四等水准测量,视距测量;大平板仪测图,小平板仪与经纬仪测图;测量技术综合实训。
(4)专业技能综合实训:第四、五学期,根据本地区气候特点及本专业明显的季节性,将教学过程与生产过程紧密结合,实行“春去秋回”的工学交替的教学方式。本地区的施工期一般在每年的5月至11月,因此我院安排学生在第四学期的开学初至5月1日,在校内进行专业核心课程的理论知识学习,从5月1日开始安排学生到校外实训基地进行为期半年的师傅带徒弟式的综合实习,进行职业能力综合训练,直到10月末工程建设项目完工或停工时,回到学校,继续完成专业核心课程的教学任务。主要是几项涉及到施工方面综合技能的重要的、大的实训项目,如路基施工、路面施工、桥梁施工,课程结构完全是C类课程,通过本阶段在校外实施以真实的工程项目为载体的教学做一体化综合实践训练,使学生具备工程施工、施工管理等综合实务能力。
(5)顶岗实习:第六学期,学生直接到各类企业进行为期半年的带薪顶岗实习,将所学知识与工程实际紧密联系起来,边工作边学习,完成毕业设计(论文),并由企业的高水平专家或能工巧匠担任实训指导教师。
五、结论
我院以道路桥梁施工过程为导向,以培养学生的岗位综合技能为根本出发点,校企合作进行人才培养目标定位,实施基于工作过程系统化的课程体系建设改革,教学目标符合高职对学生技能培养的要求;按照岗位的典型工作任务对课程体系进行序化整合,课程内容突出工程施工过程,教学内容满足岗位的工作需要,教学改革取得了较好的效果。
基金项目:高等学校科学技术研究项目:高职院校基于工作过程系统化的教学模式研究,项目编号:NJSY12287
参考文献:
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[3]樊伟春.基于工作过程的教学改革――以导游实务课程为例[J].山西财经大学学报,2012,(S4).
一、知识收获
改革开放后,随着我国社会经济的快速发展,全球一体化进程的逐步加快,我国的交通基础设施建设可谓突发猛进,发生了质的变化,各地的建设工程数量多,规模大,不仅缩短了人人之间的距离,更夯实了国家的基础实力,提高了群众出行、工作和生活的质量,为国家的经济快速发展创造了良好的基础条件。
“十一.五”期间,国家在基础设施建设领域投入了大量的资金,人力和物力用于国家的交通基础设施建设和完善,一条条宽敞的道路和一座座美丽的桥梁拔地而起,成绩显著;‘“十二.五”期间,国家还将进一步加大交通基础设施建设,因此,无论是国家,还是市场对于交通专业人才的需求量较大。因此,各高校也纷纷开设了道路与桥梁专业,该专业主要是培养掌握道路与桥梁工程基本理论和知识,培养具备岗位职业能力,从事道路与桥梁工程生产一线技术与管理工作的高级技术应用性专门人才的专业。通过为期年的学习,我系统的学习了道路与桥梁工程基本理论和知识,主要学习了道路工程制图、工程力学、土力学与基础、水力与水文、公路建筑材料、工程地质、道路桥梁工程技术、道路工程、桥涵工程、道桥工程计量与计价、道桥工程施工技术与施工组织、道路建筑材料、公路勘测技术等课程,并在导师的耐心指导下,顺利完成毕业论文的写作工作。
二、学习收获
通过在学校的系统学习,我收获颇多,具体有以下几个方面
1、思想收获。随着社会的快速发展,市场竞争越来约激励化,要想在激烈的市场上获得生存,就必须努力提高自我的素质和自我的综合竞争力,因此,只有通过学习才能促进自我的素质和竞争力的提升,才能使自己掌握技术,实现自我内涵素质的提升,所以,要注重学习,要有终生学习的意识,这样才能使自己立足于社会,才能促进自己的快速发展和提升。总体来说,通过在学校的系统学习,使得自我的综合素养得到提升,自我的人生观、世界观和价值观得到改变,自己更加明白世理、理性的认识社会,促进自己在道德修养和文化素质方面的提升。
2、理论收获。在学校学习的这几年的时间里,我逐步对道路与桥梁专业相关理论专业知识有了较深的认识和收获,并通过对专业课程的认真学习,使我深深地喜欢上了建设行业。随着我国大建设、大发展,工程建设越来越成熟和规范,使我认识了行业发展的潜力很大,我暗暗下定决心,学好扎实的理论知识。只有拥有过硬的专业知识,才能在自己的专业领域里发挥的游刃有余,实现自身价值。
3、技术收获。在学校学习期间不仅认真学习专业理论知识,在专业技术方面也收获很多。在老师的教导下我认真进行各项实践,将理论知识付诸实践并逐步熟炼掌握,达到了理论和实践相互结合的目的。此外,由于很多学习任务是通过网络进行的,因此,我的使用计算机的技术得到了提升,得到了发展,尤其是对于计算机网络的运用相比以前有了很大程度的提高,在此我要深深感谢我的母校。
三、在工作中的运用
目前,我在有限公司工作,工作的主要任务是开展工地试验的各项检测性工作,在工作中,我运用所学的专业知识,积极解决工作中各种问题,并和同事们共同研究各种难题,在以往,没有系统性的学习前对于一些问题只知道是这样,但不知道为什么会这样,通过专业学习逐渐掌握其原理,现在对于一些工作中的问题,不仅知道其所然,更知道为何其所然。因此,通过将所学知识灵活运用,将理论知识转化为专业技能并上升为工作能力,成功运用到工作中,解决工作中难题和问题,这些让我觉得工作很开心,很有价值和成就感。
四、工作总结
在工作中通过自己的努力,我虽得到领导和同事的肯定,也给了我前进的信心和动力。但自己知道要想把工作做好,还要不断在工作中学习和提高。才能适应社会和行业发展的需要。不能总停留在以前的专业技术水平上,要经常观注行业动态,了解行业新技术,不断提高自己,满足自身专业技术水平的需要。因此,除了熟练掌握现在专业知识,还要在行业领域里不断的提高和突破自己,不仅要提高专业理论知识,在专业技术上也要做到自我创新,只有创新才能立于行业不败之地,使自己不断得到提升。
五、下步的设想
下步学习主要方向是经常了解工程建设行业的信息,如国家政策,大型工程项目,要多看,多想,多实践并且要常到书店买些本专业的书籍来读,使自己在专业理论上得到更高的提升,扩大知识面和视野。并及时了解行业动态,撑握行业发展方向,为下步更好地工作打下基础。
此外,我将积极加强专业和实践的结合力度。虽然在学校学习
1基本要求
认识实习的主要目的是让学生开阔视野,增强感性认识,培养专业学习兴趣,激发求知与创新欲望,为专业课的学习做准备。
1.1专业认识
由于学生刚从中学进人大学,对专业的认识尚模糊,因此认识实习应在专业基础课之前进行。认识实习要起到专业启蒙教育的作用。通过参观具有代表性的各类工程,初步了解专业的研究对象、研究方法,让学生了解和认识土木工程的表现形式,使学生对土木工程的建、构筑物形成轮廓性认识。了解工程实施的基本程序,从而建立专业总体概念,为系统地学习专业知识打下基础。实践证明,只有正确的专业认识,才能在专业课程的学习上更有目的性和方向性。通过把学生带出校园,带到实际的生产现场去,使学生有一个直观认识,亲眼目睹本专业在社会生产领域中的应用,增强对行业现状、今后发展趋势和工作环境的了解。
1.2兴趣感教育
认识实习可以培养学生的专业兴趣.激发学生的学习热情.使学生明确学习目的。认识实习引导学生主动发现问题,并通过理论联系实际的方式最终解决问题。在实习过程中,指导教师可以根据现场情况,提出许多问题,并以启发式告之在哪一门课中将找到相应的答案,从而让学生对专业课的学习充满期待。通过认识实习,使得学生对本专业的基本知识有一个良好的感性认识,激发学生对本专业的热爱,为后续专业课的学习作必要准备。实践过程的体验,将能更好的激励学生,调动学习的积极性。
1.3职业道德教育
这几年,各类工程事故不时见诸于报端,为此.对刚入学的大学生在认识实习阶段就开展职业道德教育,将起到事半功倍的效果,可以防患于未然。也可以参观工程事故处理现场,分析讲解事故原因。或者,通过图片、多媒体设备讲述国内外的工程事故。在许可的情况下,将实体工程的某些缺陷进行分析归结为难以解决的技术问题或者是责任心问题,让学生明白今天的学习与将来的工程质量直接相关。提醒学生,必须具有良好的职业道德,否则将可能出现各种各样的工程事故,损害了国家和人民的利益,造成事故者也必将得到法律的惩罚。
2实习保证
2.1师资保证
认识实习比理论教学课涉及更广泛的内容,实习过程中会遇到各种各样的实际问题,要求指导教师要知识广博、经验丰富,否则将不能很好地完成任务。聘请现场的工程技术及管理人员,对关键技术及管理难点进行分析是一个不错的办法。安排新毕业的、没有实践经验的教师指导认识实习是不合适的。鼓励青年教师跟队学习或到对口单位顶岗工作,从而强化工程实践能力,以便于实习指导教师整体素质的提高。
2.2实习动员
为保证实习内容的有效落实,充分发挥学生的主观能动性.由学院组织实习指导教师对学生进行实习动员,召开实习动员大会,明确实习目的、任务、要求、安排、组织、纪律以及考核办法.并进行安全教育,签署安全承诺书。动员大会的召开,使学生从心理上对认识实习提高重视,了解认识实习流程,明确实习任务和要求,更好的与指导教师配合完成实践环节教学任务。
2.3安全保证
认识实习的教学环境完全不同于课堂教学形式,具有相对较高的危险性,因此开展认识实习教学活动前必须对相关安全问题充分估计并做好应对措施。由于实习学生较多,带队教师相对较少,加之外业实习是开放交通的公路或桥梁,以及正在施工的建筑工地,年轻人活泼好动,第一次到第一线又非常的兴奋,因此安全问题非常突出。采用学生组织负责人可以充分发挥学生的自主管理能力,辅助带队教师完成教学任务。具体做法是确定两个层次的学生组织负责人员:一级是班级负责人员.可指定班长或支部书记,主要辅助带队教师对全班学生的安全和教学活动实施宏观负责:二是通过将学生划分成若干小组f每组不超过十人),指定正副组长各一名,具体负责本组同学的实习教学活动实施,如分组参观和自主讨论等,外业实习时正组长在前,副组长在后,保证各组成员的安全。实践证明,充分发挥学生组织的管理作用对于实习教学任务的顺利完成具有重要的作用。
2.4技术保证
道路、桥梁工程,建设周期长,组成复杂,常规的黑板讲述显得很抽象,对于没有工程实践的大学生而言,难以接受。因此,尝试用多媒体技术,制作小动画、幻灯片,展示发展现状、存在问题、工程实例.大量生动的实体图片、照片,工程图纸,让学生对工程技术的复杂性、责任的重要性有了更加全面、直观的认识。多媒体辅助还可以增加讲解的信息量,让学生在有限时间内获得更多信息,强化对脑细胞的刺激,达到更好的实习效果。
3实习内容
3.1道路工程
国内道路工程专业本科生培养的院校相对较少,主要集中在长安大学、同济大学、东南大学、长沙理工大学等高校。但是道路工程这几年发展异常迅猛,截至2008年底,全国公路总里程达373.02万公里,高速公路6.03万公里,一级公路5.42万公里,二级公路28.52万公里,三级公路37.42万公里,四级公路200.46万公里。人才的需求已供不应求。因此,我校在认识实习的内容方面,强化了道路工程的内容。首先,带领学生参观了开封市金明大道、东京大道等,让学生真实的感受了城市道路.路面形式包括沥青路面、水泥路面、复合式的沥青加铺水泥路面,路灯、交通标志、交通信号、绿化及地下管线设施等。之后,沿着大(庆)——广(州)高速公路,进行了实地调查,认识了高速公路的组成及沿线设施。
3.2桥梁工程
桥梁是公路交通线上重要的构造物,承担着渡河跨沟的任务。随着我国公路交通事业的快速发展,公路桥梁总量继续增加。截至2008年底,全国公路桥梁达59.46万座、2524.70万延米,其大桥梁1457座、250.18万延米,大桥39381座、884.37万延米。桥梁的结构形式与造型各异.空间结构及受力过程复杂.直观的认识学习是增加理性认识的重要环节。因此,带领学生参观了大(庆)——广(州)高速公路开封黄河大桥,请技术负责人张庆民先生讲述了大桥的造型及结构特点.主体施工的关键工序,索塔、锚具、预应力筋及张拉特点,桥面铺装的特殊工艺、过程等。让学生对特大型桥梁的整个建造过程有了全面、深刻的认识,明确了理论力学、材料力学、结构力学、钢筋混凝土等课程的重要性.提高了学习的主动性与积极性。激发了学生们认真学习、奋力拼搏的精神状态。
3.3房建工程
高速公路的服务区、收费站及管理站等,都属于房屋建筑工程的范畴。其房屋的类型与功能包括:宾馆,办公楼,宿舍,家属楼等设施。考虑到学生将来就业的全面性,提高就业及生存的竞争力,带领学生参观了中州国际金明酒店、河南大学行政办公楼,新型学生公寓,在建家属楼等。做为房建项目的知识拓展,还参观了河南省最大的图书馆——河南大学图书馆,并介绍了房建工程结构特点及设计、施工过程。
4实习考核
4.1现场记录
良好的现场记录,可以完整记录实习的内容,清晰再现实习过程显然很重要。实习现场一般不具备桌子凳子,所以记录的书写难以工整、规范。因此,建议参与实习的学生白备硬皮本,以方便现场书写。由于现场观察及讲解的速度较快.因此记录过程要求用关键词,配以简洁的草图,加大信息量。记录要真实、全面,尽量有层次,详略得当,以方便现场记录后期整理。
4.2实习日记
实习日记来源于现场讲解及记录,将这些内容进行梳理,以时间、地点或内容为主线,简要记下整个过程,但一定要有条理,重点突出,有正规的图或示意图。查阅相关资料.结合实习内容.进行联系、对比,作适当的分析,可以提出问题,最好能发表自己的观点。
关键词:高速公路;混凝土桥梁;桥梁病害;预防性养护
0引言
现阶段我国在建桥梁越来越多,在役桥梁服役年限越来越长,通行车辆荷载越来越忙,单车轴重越来越重,桥梁运行结构安全不容乐观。交通部统计,2013年年末全国高速公路里程达10.44万公里,全国公路桥梁达73.53万座,其中,特大桥梁3075座,大桥67677座,40米以下中小跨径桥梁占90.4%。目前桥梁面临着严峻的考验,从1999年到20__年的11年中,中国桥梁重大事故为37起,而在美国,从1875年到20__年的132年中,桥梁重大事故为34起,严峻的形式要求桥梁建设、养护管理单位既要重视建设期桥梁的质量,又要加强既有桥梁检测、评估、加固,定期开展桥梁预防性养护。
1桥梁预防性养护的重要性
1.1混凝土桥梁常见病害类型
混凝土桥梁常见病害类型主要有6大类,①裂缝类,对混凝土结构而言,其病害的最终形式是裂缝。混凝土桥梁裂缝可分为两类,一类是非荷载裂缝――材料自损、劣化(由于材料自身内力引起裂缝,例如混凝土收缩裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝和骨料膨胀引起的裂缝等),另一类是荷载裂缝――外力裂缝(由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝),虽然裂缝在设计规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价,但桥梁结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的,由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态,因此结构耐久性问题实质也是安全问题,必须引起重视;②环境因素引起的损伤或破坏:混凝土和钢筋锈蚀;③施工遗留病害:蜂窝、麻面、空洞、施工缝;④支座病害:老化开裂、剪切、脱空、变位等;⑤变形:梁体下挠、墩台基础沉降等;⑥附属设施病害:伸缩缝破坏、桥面铺装开裂等。
此6大类病害基本上涵盖了混凝土桥梁的常见病害,可见桥梁养护是一项系统工程,按照当前桥梁养护技术规范的划分,建议混凝土桥梁预防性养护应涵盖除大修工程以外的小修保养和中修工程,这样划分后桥梁预防性养护的资金预算也正好与高速公路财务管理相符合,利于操作。
1.2桥梁预防性养护的作用
预防性养护是定期的强制性保养、维修措施,是在还没有发生明显病害之前就进行的养护,将病害处理在萌芽状态,防止或减缓病害的发生,达到耐久性和延长使用寿命的目的,其核心是在适当的时间,将适用的技术措施,应用在适宜的部位上,要求采用最佳成本效益的养护措施,强调养护管理的主动性、计划性和合理性。
桥梁预防性养护能够发现并及时弥补桥梁及其设施的先天不足和使用缺陷,延长桥梁及附属设施的使用寿命,延缓大修周期,降低运营管理成本,减少或杜绝由于桥梁及设施维护不当给使用者带来的意外损害,避免为此引发的不必要的法律纠纷。国外研究证明,一座质量合格的公路桥梁,在使用寿命75%的时间内,性能下降40%(这一阶段称之为预防性养护阶段),如不能及时养护,在随后12%的使用寿命时间内,性能再次下降40%,从而造成养护成本大幅度的增加(这一阶段称为矫正性养护阶段)。
2混凝土桥梁预防性养护技术与管理研究
2.1树立桥梁预防性养护理念
要做好桥梁的预防性养护工作,在管理层面,一般可从以下几个方面着手:
2.1.1桥梁预防性养护政策与制度
(1)预防性养护资金要有长期保证
资金政策是桥梁预防性养护实施的经济基础,在足够的经费保障下,桥梁预防性养护才能进入全面和可持续发展阶段,然后通过计划和决策政策的实施,保证桥梁预防性养护资金投入效果和预防性养护目标的实现。
(2)建立专门的运作机构和模式
为贯彻落实公路桥梁预防性养护管理制度,提高桥梁养护管理水平,应产生专职的桥梁养护工程师,设立专门的桥梁预防性养护办公室,负责管养路段桥梁预防性养护的技术管理和监督检查工作。
(3)制定相关的指南、标准
建立桥梁预防性养护相关指南、标准是推进桥梁预防性养护技术标准化、科学决策和实施效果的重要保证,通过对本路段已用技术的总结,并广泛收集、参考区域内其他路段的桥梁预防性养护相关资料,进一步加强与科研单位的合作,不断修订、提高,形成对本路段有很强实用性的桥梁预防性养护指南、标准,促进桥梁预防性养护技术的改进和推广。
(4)大力开展相关人员系统的培训
通过开展本单位桥梁预防性养护技术总结与推广的培训,邀请区域内做法领先单位的讲学,撰写学习心得和相关技术与管理学术论文等形式,提高桥梁预防性养护水平。
2.1.2完善桥梁养护管理模式
预防性养护应建立在严格的巡查、先进的检测和科学的决策基础上,全面、持续、系统的掌握桥梁结构状态。同时应结合交通量观测,尤其是关注重载车流量的变化,掌握桥梁实际荷载变化情况。健全桥梁养护管理系统,结合巡查和检查信息,及时更新桥梁技术数据,实现电子化管理。对桥梁基础信息及检查、检测、维修保养等信息进行录入,运用计算机系统所提供的数据处理功能、评价决策方法和 管理理论,对现有桥梁进行状况登记,评价分析、投资决策和状况预侧,从而为制定合理的预养护措施提可靠依据。
桥梁养护应选择专业化的养护施工单位,走社会化、市场化的道路,不断推进桥梁养护施工的标准化、机械化,明确业主、施工方和监理的权利和责任,严格按照招标合同办事,保证养护水平和资金利用效率。
2.2混凝土桥梁预防性养护技术研究
混凝土桥梁预防性养护技术的应用是建立在对桥梁病害深刻把握的基础之上,前面对混凝土桥梁常见6大类病害进行了分析,下面结合混凝土桥梁的自身特点从桥梁缺陷处置、桥梁支座顶升更换、桥面系病害修复、桥梁基础病害治理和下部附属设施养护等5个方面探讨公路混凝土桥梁的预防性养护技术。
2.2.1桥梁缺陷处置
高速公路桥梁缺陷主要表现在两个方面,一是混凝土裂缝,二是混凝土表面缺陷,后者主要是指混凝土表面出现的蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害。针对桥梁缺陷的病害特点,其缺陷处置也相应为两大类,一是采用封缝、灌缝等方法处置混凝土结构物裂缝,二是混凝土表面缺陷修补。
(1)混凝土裂缝处置
采用封缝、灌缝等方法处置桥梁裂缝,能够封闭梁底板、桥台和墩柱裂缝,恢复结构整体性,保证其耐久性。裂缝处置应该根据其缝宽选择相应的处理技术,①宽度w<0.05 mm的表面裂纹,不处理;②0.05 mm≤宽度w<0.15mm的裂缝,做表面封缝处理;③宽度w≥0.15mm的裂缝或出现渗水、钙化的裂缝,进行灌缝处理。
(2)混凝土表面缺陷修补
混凝土表面缺陷修补时应根据表面蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害的程度,选择处置方法。①对于大面积的表面缺陷及混凝土质量问题,人工凿除松动的混凝土,外露骨料,喷涂阻锈剂及界面剂,并采用C60超早强混凝土或C60自密实混凝土进行修补。
②对于小面积的表面缺陷,特别是缺损深度较浅时,凿除松动混凝土、外露骨料,钢筋除锈,喷涂阻锈剂及界面剂,用超早强砂浆进行修补或用改性环氧砂浆进修修补。
③对于小面积且深度较深的混凝土空洞可采取小孔压浆(超早强砂浆)灌注修补。
(3)钢筋锈蚀处理
混凝土中的钢筋腐蚀是造成混凝土结构损伤,影响结构承载能力的最主要因素,其主要表现是:①使钢筋的有效截面面积减少;②力学性能劣化,强度降低;③混凝土保护层开裂甚至脱落,使混凝土的有效断面减少;④钢筋与混凝土之间的粘结性能退化,影响钢筋与混凝土的共同工作。
钢筋锈蚀的处理时,首先应人工凿除松动的混凝土,外露骨料,对钢筋进行除锈并喷涂阻锈剂及界面剂,最后采用C60超早强混凝土或C60自密实混凝土进行修补。
2.2.2桥梁支座顶升更换
桥梁支座是联系桥梁上部结构与墩台之间的重要部件,其功能关乎整座桥梁安全性与耐久性。但由于它在桥梁工程造价中所占比例较小,往往未引起工程技术人员的足够重视。
桥梁支座在常年与空气接触的恶劣环境中逐年老化,支座自身或座底均会出现不同程度的损坏,用顶升的方法将新支座替代更换功能丧失的旧支座,并能对损坏的支座底座进行加固维修,可以产生大幅度恢复桥梁结构功能的效果。桥梁支座更换施工工艺如下:
前期准备安装施工吊篮桥梁原始数据记录千斤顶安放顶升监控系统安装顶升及临时支撑垫板安放支座更换卸载落梁支座受力调平。
随着高速公路大规模养护时代的来临,桥梁支座更换技术也取得了长足发展,呈现出施工设备自动化、操作简单化、施工控制高精度化的发展趋势。
2.2.3桥面系病害修复
桥面系工程主要包括防撞墙、护栏,桥面铺装层,防水和排水设施,板梁铰缝,箱梁接缝,桥面伸缩缝等6个主要部分,功能完好的桥面系不仅能对桥梁的主体结构起保护作用,并可满足桥梁的正常使用功能、布局和美观,因此,桥面系的预防性至关重要,应主要从以下几个方面抓起。
(1)保持桥面清洁,及时排除积水,清除冰棱和积雪,清理堵塞泄水孔;
(2)防撞护栏和泄水管等设施工作性能良好;
(3)桥面铺装封缝、局部坑槽修补;
(4)重做桥面铺装及防水层;
(5)伸缩缝清洁及更换;
(6)护栏预埋件加固焊接与除锈刷漆;
(7)灯柱基础及紧固件的加固;
(8)桥梁刚扶手除锈刷漆。
2.2.4桥梁基础病害治理
桥梁基础是桥梁重要组成部分,是保证桥梁上部结构正常使用和耐久性的重要保证。桥梁基础经受洪水、泥石流和火灾等突发灾害的考验,是桥梁结构的薄弱部位,也是桥梁预防性养护的重点,应做好以下5个方面的预防性养护。
(1)压浆封闭桥台裂缝
(2)换填台后填土
(3)注浆加固基础
(4)防撞措施的设置
(5)抛石防护
2.2.5下部附属设施养护
桥梁下部附属设施在桥梁设计、施工及养护中往往不够重视,因而使桥梁服务质量低下,外观粗糙,随着人们对结构物的观赏水平要求愈来愈高以及对桥梁养护认识的深入,桥梁工作者开始认识到桥梁下部附属设施养护不但是“外观包装”,而且是服务功能的大问题,应做好以下4个方面的预防性养护。
(1)锥坡脱空回填及砂浆勾缝砌石;
(2)挡墙倾斜超过20mm或鼓胀、位移,下沉超过20mm时,进行维修。挡墙拆断应及时加固,开裂超过10mm时,进行封闭;
(3)护坡应完好,下沉超过30mm、残缺超过0.2m2,应及时维修;
(4)保证锥坡、挡墙清洁。
3随岳高速公路应用实例
3.1随岳高速公路桥梁管养情况
随(州)岳(阳)高速公路是国家骨架公路网重要的加密线,北连河南,起于随州市淮河镇;南接湖南,止于湖南省岳阳市道仁矶镇;途经湖北随州、京山、天门、仙桃、监利等地市,采用平原微丘高速公路标准建设,20__年9月开工建设,20__年12月9日全线贯通。
随岳高速公路全长335km,由随岳北段、随岳中段、随岳南段和荆岳长江大桥组成,其中随岳北段全长76.295km,随岳中段全长152.877km。随岳高速公路实行社会化养护,社会化监理,所有养护施工及监理单位均采用公开招标形式确定。桥梁养护单位为省路桥公司项目部,养护路段为随岳北至随岳中段,其中有特大桥6座,大桥102座,中小桥408座,上跨天桥38座。
3.2应用实例
随岳高速公路养护管理部门高度重视桥梁预防性养护,为充分掌握重点桥梁病害及其发展情况,及时采取相应处置措施,确保桥梁运营安全,随岳养护每月进行一次重点桥梁检查,每季度进行一次全线桥梁与涵洞经常性检查,每2年对全线桥涵进行一次定期检测,并且对规定监测的桥梁设置永久性观测点,定期进行健康监测,每年一般监测4次(一般定于3月上旬、6月上旬、9月上旬及12月上旬,并根据实际情况改变监测次数和实施时间)。
详实的检测数据为桥梁的预防性养护提供了科学依据,随岳养护管理部门根据桥梁病害的轻重缓急程度,进行科学决策,对于严重病害,则立即安排专项资金,组织设计、监理等单位进行技术咨询和论证并安排施工力量进行修复;对于一般严重或较轻的病害,则列入下一年 度施工计划,例如桥梁混凝土表观缺陷处置、裂缝封缝等。
对技术状况为一、二类的桥梁,随岳高速公路养护管理部门采取小修保养,防止出现明显病害;对技术状况为三类的桥梁应及时进行中修,防止病害加快扩展,影响桥梁安全运营。随岳养护将桥梁养护的重点放在小修保养和中修工程,以2013年桥涵养护为例,年度累计完成金额12197318元,其中专项工程费用1211335元,占9.93%;小修保养2317921元,占19.00%;中修工程为8668061元,占71.07%,包括小修保养和中修工程的预防性养护所占年度累计完成金额的比例为90.07%。
4小结
随岳高速公路在役桥梁服役年限越来越长,通行车辆荷载越来越忙,单车轴重越来越重,桥梁运行结构安全不容乐观。从高速公路混凝土桥梁常见的6大类病害分析着手,提出桥梁预防性养护的重要性,并从混凝土桥梁预防性养护管理与技术两个层面进行深入的研究,最后结合随岳高速公路桥梁养护实际,提出了高速公路混凝土桥梁养护对策,即充分认识到桥梁预防性养护的重要性、牢固树立预防性养护的理念、从养护政策、制度、管理模式和技术等方面落实桥梁预防性养护。
参考文献
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[2]叶俊,吴小军.高速公路沥青路面预防性养护最佳实施时机及对策[J].交通标准化,2013,09:143~146
[3]张磊.干线公路典型桥梁病害机理及其数据库构建技术研究[D].重庆交通大学,20__