防微杜渐——从美国桥梁现状看中国桥梁发展

美国公路与桥梁建设一直处于世界领先地位，特别是在20世纪80年代以前,一直在高速发展。
目前，公路与桥梁建设速度有所放慢，已建的大部分桥梁工程都在使用年限范围内，新建特大桥工程较少。
在桥梁建设上的先行一步，给美国自己既留下了辉煌的成绩也留下了一些麻烦。
根据美国公路管理部门公布的数据，下文对美国桥梁现状略作分析，对于在役桥梁病害与事故、桥梁养护管理、维修加固和新桥建设均具有十分重要的借鉴意义，可作为中国桥梁状况预测的参考。

据统计，美国桥梁总数605103座。缺陷桥梁总数143892座，占23.78%（见图2中的横线）。其中，结构缺陷桥梁总数67562座，占11.16%；功能性老化桥梁总数76366座，占12.62%。
数量较多的桥型：多梁桥、涵洞、板桥、多室箱梁桥、T梁桥、槽形梁桥。缺陷桥梁比例较低的桥型：涵洞、斜拉桥、节段施工箱梁桥、单室箱梁桥、多室箱梁桥、板桥、槽形梁桥。
缺陷桥梁比例大于50%的桥型：悬索桥、下承桁架桥、下穿通道盖板桥、平旋开启桥、正交异性结构桥、提升开启桥、上承桁架桥、竖旋开启桥、混合型桥、上承拱桥、下承拱桥。
状况分析：悬索桥、桁架梁（拱）桥、开启桥、城市下穿通道盖板桥损坏严重，这些桥梁基本上都是钢结构。我国正处于钢材过剩、工费上涨的大环境下，修建钢桥的条件逐渐显得优越，而钢桥三四十年后的桥梁状况不得不引起注意。特别是在一般公路桥梁中，缺少特大钢桥的维护条件，选用钢桥更需要谨慎。
缺陷率较低的节段施工桥梁、箱梁桥、板梁桥绝大部分是预应力混凝土结构，缺陷率较低。这些桥梁费时、费工，虽一时不便，但是环境安定性较好，在一般公路桥梁选型中还是不可忽视的。

图3是收集到的悬索桥统计数据,图中柱状图是每十年中修建的悬索桥数量,曲线是历年累计的悬索桥总数,未剔除封闭或已废弃的悬索桥。
数据显示，美国97座悬索桥中，76座是缺陷桥梁，占78.38%。其中，29座有结构缺陷，47座频临关闭。为什么会有这么高的缺陷率？美国修建悬索桥的历史较久远，很多祖父级的“老爷悬索桥”，已丧失了使用价值，成为古董桥，进入国家史迹登记册（HRHP）。
美国修建悬索桥的高峰是在20世纪的上、中叶，从20世纪下叶至今势头减缓。悬索桥的平均寿命已有七八十年，接近使用寿命的末期，所以缺陷表现较突出。有的已几经大修和恢复。
早期的悬索桥，防护技术尚在发展阶段，防护工艺也尚在逐渐成熟过程之中，难免失误。
美国政界和技术界对跨越能力的客观和主观需求比较理性化,跨径超过800米的只有6座,都是在悬索桥高峰期修建的(见图4、图5和表1)。
但是，美国中小跨径的悬索桥很多，二战以后，特别是上世纪下叶，斜拉桥取代了中小跨径悬索桥，美国没有等到这个机遇，率先完成了桥梁现代化进程。
所以美国悬索桥的高缺陷率并不能代表现代悬索桥的实际寿命；在跨度接近或大于1000米时，悬索桥还应该是首选桥型，100年的使用寿命还是可信的。

[size=15.555556297302246px]美国斜拉桥统计46座，缺陷桥梁4座，其中3座为结构缺陷，1座为功能缺陷，完好率较高。图6、图7中，收集了部分美国斜拉桥的时间分布、跨径分布，可以得到如下结论。
[size=15.555556297302246px]现代斜拉桥修建历史不长，二战以后才在欧洲起步，美国还要迟些，营运历史都不长。
[size=15.555556297302246px]现代的桥梁技术总体上得以较大提升，比古老的悬索桥优势明显，使用寿命保证率较高。
[size=15.555556297302246px]美国修建的斜拉桥跨径大多200米至400米,罕见500米以上跨径。大都在优势跨径范围之内，这是理性的选择，没有冲刺极限大跨的趋势和意愿，所以今后对病害的处理比较有把握。
[size=15.555556297302246px]美国斜拉桥历史性地创立了PK和DP截面混凝土主梁（见图8、图9），致力于从本质上认识斜拉桥，领导世界斜拉桥主梁截面形式的主流。