游 晓 李思达

(1.河南省第二公路工程有限公司,河南 郑州450000;2.河南省交通科学技术研究院有限公司,河南 郑州450000)

0 引言

桥梁工程建设中较为重视桥梁的结构设计和施工阶段各项指标,而对于建成后的桥梁老化关注则较少,对养护重视不够,随着经济增长对交通的需求不断扩大,桥梁承担的运输任务越来越重,所以对在役桥梁的维修加固以及日常养护应该重视起来,保证交通运输的正常进行。

我国老化桥梁较多,在桥梁维修中要有所侧重,根据桥梁的本身状态来采取维护措施,所以应当采取科学的方法评估在役桥梁的工作现状,做好病害检查工作,收集可靠资料,加强对在役桥梁技术状况的评定工作,从而减少维护费用,提高加固效率,对合理的分配养护资源具有重要意义。

1 现有桥梁技术状况评定方法

我国采用的桥梁技术评定方法为《公路桥涵养护规范》(JTGH21-2004)、《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99 -2003)、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)三种标准和方法,其中《公路桥涵养护规范》(JTGH21-2004)和《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99 -2003)存在一定的范围交叉,并且各自存在一定的缺陷,《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)则具体可行的给出了技术评定方法,能够全面记录描述桥梁各部件的缺陷和特征,为桥梁的养护、加固和维修提供了基本依据。 但由于刚刚实施不久,很多桥梁工程项目中并没有很好的实施该评定标准,在运用中也没有取得较为理想的效果,在细节处操作性差。所以目前的桥梁技术状况评价方法和标准还处于一定的混乱状态,影响了桥梁的养护和管理工作。

桥梁评定中三种标准依据的方法分别为构件缺损状况指数法、常规综合评估法以及层次分析法,在结构复杂的大型桥梁中通常会将几种方法结合起来运用,从而弥补各自的缺陷,提高评估精度。

桥梁的技术状况评估包括信息采集、评估分析和决策评定三个流程,桥梁评定的过程是由低到高、循序渐进的过程,将实测得到的数据代入到既定的评定模型中,根据结果精度不断加入采集的数据,细化评定模型,得到可靠的评定结果。

2 桥梁技术状况评定方法比较

2.1 《公路桥涵养护规范》(JTGH21-2004)评定方法

目前这种方法采用较多,主要以加权算术平均和加权几何平均的方式评估,操作简便,是一种较为经典的评定方法。评定过程分为一般评定和适应性评定两种,一般评定是根据检测的数据综合评价桥梁各部件的状况,确定桥梁等级,并相应的制定维修方法;适应性评价则是在桥梁特殊检查数据基础上,考虑通行、抗震、承载力对结构受力的影响,从而提出维修方案。

桥梁技术状况评定的流程为确定各部件的权重值,对划分好的桥梁部件,现场检查缺损情况、缺损变化态势以及缺损对桥梁正常使用的影响,累加每个部件的缺损得到桥梁的整体状况;将桥梁结构看做串联系统,评定时以损坏最严重的构件评分作为评定结果,提高安全性指标;将各部件的权重评分放入综合评定模型计算式中,得到桥梁的运营状态;根据部件的技术指标和总体状况将评定等级分为五类。

2.2 《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99 -2003)评定方法

这种方法借鉴了层次分析原理,在将影响桥梁状态的指标划分为多层次的基础上,建立计算模型,以百分制评价指标状态,分数越高说明桥梁工作状况较好。 以BCI 桥梁状态指数来反映桥梁各部件的状态,运用层次分析加权的方式分类评定各部件病害,例如下层的构件评分以扣分值结合计算模型得到, 通过观测数据对细部构件扣分,然后加权得到桥梁BCI 状态。

桥面系的状态指数为通过观测桥面系的各部件损坏来进行扣分,需要评估的指标有桥面铺装、桥头平顺度、伸缩装置、排水系统、人行道以及护栏等。桥梁上部技术状况状态指数根据桥梁各跨的技术状态指数来计算,需要考虑的指标有主梁、横向联系、悬臂梁、挂梁、挂梁支座、桁架桥桁片、主节点、纵梁、横梁、拱桥主拱圈等。 下部结构状态指数要逐墩进行评定,主要指标有盖梁、墩身、基础、支座、台冒、台身、锥坡、耳墙等。

2.3 《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)评定方法

桥梁构件技术状况评定是根据不同桥型和评定单元,按照规定的指标标度类别、评定扣分标准计算桥面系、上部结构和下部结构的各构件评分。 桥梁各部件的技术状况评定则是根据各构件的平均评分、最低构件评分以及构件的总数量来进行计算。桥梁总体技术状况指标则是根据桥面系评分、上部结构评分和下部结构评分综合加权得到。

2.4 三种方法的比较

《公路桥涵养护规范》 是目前采用最为广泛的评定方法,《城市桥梁养护技术规范》运用范围则较小,在桥型的划分上都比较欠缺,对构件的关注程度低,评定结果受工程师经验影响较大。

《公路桥梁技术状况评定标准》则在一般评定基础上,关注桥梁具体构件的病害,根据桥型的不同划分不同的评定单元,数据来源精确,检测工作精细,细化了检查指标,并制定了相应的评定标准。并且改进了桥梁技术状况评定模型,使桥梁构件与部件、部件与总体之间的联系更加紧密,缺失部件的权重根据既有部件权重占总体比例来进行二次分别,更加符合实际部件状况。

3 三种评定方法的改进建议

3.1 《公路桥涵养护规范》评定方法缺陷与改进建议

这种方法概念清晰,应用方便,能够有效的提高桥梁维修养护效率,但由于桥梁评定工作要求越来越高,此规范已经不能满足桥梁的评定工作,其主要特点为对工程师的工程经验要求较高,不同工程师对桥梁的损害程度认识有所不同,不同地区的病害指标存在很大的认识差异,导致了评定结果差异性较大。

改进建议为重视部件的权值,对未设部件进行二次分配原理重新分配, 重要构件在60 分以下时认为是最差构件, 记录现场的病害过程,并对病害特征进行描述,即而对构件评分。

3.2 《城市桥梁养护技术规范》评定方法的缺陷与改进建议

这种方法增加了部分参评项,对病害类型具体化,外观调查较为客观,是定性检测到定量评估转化的较为理想的一种模式。

构件和病害类型评定时不能扩展、修改,桥梁所属地区与结构形式的不同,不能采用统一的权重,未设构件不能重新分配,不能有效描述病害特征,造成实际操作时较为困难,虽然采用百分制进行评定,但扣分的等级较少,并且每一级的扣分值一定,精度达不到要求,计算模式采用算术平均,不能有效的突出危险构件,造成桥梁可能在危险状态下继续工作。 改进建议为对各部件进行分类并权重赋值,未设部件要重新分配计算,定量描述桥型病害,采用主流的等级划分,对服役多年的桥梁技术状况评定不建议采用这种方法。

3.3 《公路桥梁技术状况评定标准》评定方法的缺陷和改进建议

采用先分布再综合的方式分别对桥梁的桥面系、上部结构和下部结构进行评定,在进行部件和总体的综合评价,可信度高。缺陷为对桥梁的每个构件都进行评分计算,加大了工程量和成本,构件评分计算结果会因排序的不同而改变,规范中没有列出所有的病害,构件的单个编号增加了检查和报告编写的复杂性,容易忽视桥梁的单一病害严重程度,而只重视病害数量。

改进建议为多数构件采取检测方式, 少数以目测方法进行评分,将严重病害放在前面,减小相邻病害的关联影响,遗漏病害以类似病害扣分,编号简单化,类似构件采取统一编号,轻微病害减小扣分,取消累计计算法处理轻微病害。

[1]禹智涛,韩大建.既有桥梁可靠性的综合评估方法[J].中南公路工程,2003,(3):8-12.

[2]孙东生.钢管混凝土拱桥部件权重调整与综合评定方法研究[D].重庆:重庆交通大学,2011.

[3]张治国.基于模态分析理论和神经网络的桥梁损伤识别方法研究[D].武汉:武汉理工大学,2005.

[4]何祖亮.基于不确定层次分析法的钢管混凝土拱桥安全性评价方法研究[D].武汉:武汉理工大学,2003.

[5]土永平.公路桥梁技术状况等级评定方法的探讨[D].四川:西南交通大学,2006.

[6]许肇峰.既有钢筋混凝土桥梁损伤状况综合评估方法研究[D].四川:西南交通大学,2006.