論公路橋梁的評估方法

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公路橋梁技術(shù)狀況評定是建構(gòu)在對公路橋梁現(xiàn)場實(shí)施檢查的基礎(chǔ)上，對公路橋梁利用性能和安全可靠性能實(shí)行評定的過程。目的是為未來公路橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修以及穩(wěn)固改造的方案創(chuàng)造依據(jù)上的支持。1）評定的方法：a.依據(jù)外觀檢查結(jié)果實(shí)行直接評定。b.根據(jù)外觀檢查和分析運(yùn)算相互結(jié)合的評定。c.通過實(shí)橋荷載試驗(yàn)實(shí)行評定。d.采取專家系統(tǒng)評定的方法。2）評定的標(biāo)準(zhǔn)：也就是對技術(shù)狀況的分類分級，目前我國公路橋梁技術(shù)狀況檢測共分五類。標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)不同橋型實(shí)行公路橋梁評估分類，細(xì)化了具備不同的橋型的部分結(jié)構(gòu)的分類，量化評估標(biāo)準(zhǔn)，指出單項(xiàng)控制指標(biāo)，有效地明確公路橋梁技術(shù)狀況，科學(xué)地評估公路橋梁利用狀態(tài)。依據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)，公路橋梁總體技術(shù)狀況評定按等級劃分為五類：一類公路橋梁為整體居新狀態(tài)，功能完善；二類公路橋梁帶有輕量缺損現(xiàn)象，對公路橋梁運(yùn)行功能沒有影響；三類公路橋梁為帶有中等缺損現(xiàn)象，尚且還能維系正常利用功能；四類公路橋梁為出現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)有較大的缺損現(xiàn)象，給公路橋梁利用功能及承載能力帶來嚴(yán)重影響，無法保證正常運(yùn)用；五類公路橋梁為主要結(jié)構(gòu)存有嚴(yán)重缺損的現(xiàn)象，無法正常使用，危及公路橋梁的安全使用，公路橋梁處在危險(xiǎn)狀態(tài)。

我國擁有公路橋梁數(shù)量多、大體技術(shù)狀況不是十分的樂觀是現(xiàn)階段我國公路橋梁的主要特征。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1）公路路網(wǎng)中尚存許多具有半永久性質(zhì)的公路橋梁和具有臨時(shí)性質(zhì)的公路橋梁，它們的承載能力大都偏低，很難適應(yīng)現(xiàn)階段交通運(yùn)輸?shù)男枰瑫r(shí)克服自然災(zāi)害的能力差，安全隱患突出，亟待實(shí)行“永久化”改造。2）一九五零年至一九八零年期間，依照一九八一年以前頒發(fā)的各種版本的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的公路橋梁，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)很低、橋面寬度也比較狹窄。這部分公路橋梁經(jīng)過二十多年的重載交通繁忙運(yùn)用，均已呈現(xiàn)老化、衰退的現(xiàn)象，絕大部分公路橋梁處在“帶病”工作狀態(tài)。3）上個(gè)世紀(jì)八十年代以前建設(shè)的少筋混凝土公路橋梁、桁、鋼架拱橋、以及預(yù)應(yīng)力混凝土T型鋼構(gòu)橋等，因?yàn)樗鼈儤?gòu)建與施工方面的特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)體系上的弱性，導(dǎo)致它們不能適應(yīng)現(xiàn)階段的頻繁重載交通，存有沖剪和壓潰破壞及至公路橋梁結(jié)構(gòu)部件脫落的險(xiǎn)情。4）上個(gè)世紀(jì)八十年代建設(shè)的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋和中、下承式吊桿拱橋，因?yàn)槭墚?dāng)時(shí)公路橋梁設(shè)計(jì)理念的限制，拉索與吊桿的防腐保護(hù)層紛紛呈現(xiàn)老化損壞和鋼束及錨頭銹蝕情況；加之當(dāng)時(shí)對錨固區(qū)的設(shè)計(jì)理念欠合理，安全系數(shù)偏小，造成拉索同吊桿較易發(fā)生疲勞破壞現(xiàn)象。

目前我國包含香港等地已經(jīng)建造了一百多座大型橋梁，而保障大型橋梁竣工后的正常使用已成為公路橋梁建設(shè)者們尤其是公路橋梁主管部門關(guān)切的重要問題之一。江蘇省東部的蘇通長江公路大橋位于連結(jié)南通與蘇州兩地之間，從通啟高速的小海立交橋開始，截止于蘇嘉杭高速董浜立交橋。是我國建橋歷史上建設(shè)規(guī)模最大、綜合工程條件最為繁瑣的大型公路橋梁。并且在世界稱得上連續(xù)長度距離最遠(yuǎn)的雙塔斜拉橋；此外，還有上海的南浦大橋，其也是上海市區(qū)首座橫跨黃浦江的公路大橋；再有江陰的長江大橋，位于江蘇的江陰與靖江兩地之間，系沿海南北主干線橫跨長江的重要部位?，F(xiàn)階段我國已建造的大型公路橋梁在結(jié)構(gòu)損傷與功能退化層面已凸顯出許多問題，例如斜拉索或者預(yù)應(yīng)力索中鋼絲腐爛銹蝕及斷裂等。因?yàn)榇笮螛蛄嚎缍榷己艽?，主要得建筑材料是混凝土與鋼筋，其穩(wěn)定性包括抗風(fēng)振，抗地震，等等。系一個(gè)頗為嚴(yán)重的問題。其問題解決應(yīng)當(dāng)主要從兩個(gè)方面去考慮，即建設(shè)工程所需的材料和結(jié)構(gòu)。

既有公路橋梁的評估方法

現(xiàn)階段，許多評估方法、理論均被嘗試于公路橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的評估中，而且都相應(yīng)的建構(gòu)了公路橋梁結(jié)構(gòu)的評估模型，而總的來說當(dāng)前公路橋梁評估可分為如下幾種方法：

規(guī)范評估方法。規(guī)范評價(jià)法比較適用于規(guī)模較大的整個(gè)公路或者整體區(qū)域的橋梁管養(yǎng)工作，在國內(nèi)外一直被廣泛推廣運(yùn)用。其構(gòu)建主要是以《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》為依據(jù)。首先對公路橋梁的外觀實(shí)行現(xiàn)場和重點(diǎn)指定期及特殊等檢測，對公路橋梁各組成部件逐級評定，進(jìn)而利用權(quán)重指標(biāo)體系，實(shí)施對公路橋梁的整個(gè)評定。當(dāng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算無法來確認(rèn)公路橋梁的承載力時(shí)，則可實(shí)施靜載與動載試驗(yàn)以鑒定公路橋梁的承載力。

基于可靠度的評估方法現(xiàn)階段可靠度學(xué)說在公路橋梁技術(shù)狀態(tài)評估中的運(yùn)用還處在初級階段，應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)放在對公路橋梁承載力評定方面，此法對于各結(jié)構(gòu)部件的失效評定效果較好，可對于整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效評定還不成熟，對于結(jié)構(gòu)失效形式的確認(rèn)也有待深入研究。

系統(tǒng)可靠度研究的評估方法。是基于人工智能的評定。模糊綜合評定方法是以模糊數(shù)學(xué)的部分概念，對實(shí)際問題實(shí)行綜合評定的方法。其以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用模糊關(guān)系形成的原理，把部分邊界不清、不好定量的元素定量化實(shí)行評估。較好地克服了事物模糊性和算法確定性之間的沖突，較好地反映了客觀事物的實(shí)質(zhì)，可是，怎樣選擇模糊運(yùn)算方法，怎樣合理確認(rèn)隸屬函數(shù)模式等問題還做不到根本性的解決。

對公路橋梁的結(jié)構(gòu)整體評估方法

公路橋梁檢測和承載能力評價(jià)技術(shù)是評價(jià)公路橋梁安全性的措施和根據(jù)，是公路橋梁評價(jià)的中心內(nèi)容，其牽連檢測、荷載試驗(yàn)、評定方法及檢測儀器設(shè)施等諸多領(lǐng)域內(nèi)容。該研究攻克了公路橋梁承載能力檢測評價(jià)的重要技術(shù)難題，促進(jìn)公路橋梁的承載能力檢測評價(jià)工作做到有法可依。

橋梁承載力評定方面。根據(jù)我國公路橋梁本身及其利用特點(diǎn)，基于檢測狀況的公路橋梁承載能力多參數(shù)矯正檢算分析方法。此方法的特點(diǎn)是：在進(jìn)一步分析舊橋承載能力不利因素與系統(tǒng)研究國內(nèi)外現(xiàn)有評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，利用對橋梁技術(shù)狀況實(shí)行檢測評估，結(jié)合橋梁質(zhì)量狀況和耐久性參數(shù)、結(jié)構(gòu)固有模態(tài)等參數(shù)測試及利用荷載檢測結(jié)果，實(shí)施舊橋檢算、承載能力降低等多系數(shù)影響研究的方法，基于接近概率理論，建構(gòu)了承載能力評價(jià)方法和參數(shù)體系；利用對許多實(shí)橋檢測、荷載試驗(yàn)鑒定結(jié)果的分析及實(shí)體建設(shè)試驗(yàn)驗(yàn)證分析，基于模糊數(shù)學(xué)評價(jià)理論和專家評價(jià)方法，實(shí)行影響因素敏感研究、層次分析研究及數(shù)理統(tǒng)計(jì)研究等方法，建構(gòu)了公路橋梁承載能力評價(jià)參數(shù)的理論模式與計(jì)算方法；按橋型研究確立了以荷載試驗(yàn)鑒定公路橋梁承載能力的評價(jià)指標(biāo)、限制范圍評價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)等。

檢測技術(shù)與設(shè)備研發(fā)方面。為適應(yīng)檢測市場需求，先后開發(fā)利用了超聲波、混凝土保護(hù)層、鋼筋銹蝕等一些公路橋梁質(zhì)量狀況測試裝置及其測試研究方法與評定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)裝置，動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)裝置、檢測數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)施、光纖、弦式等傳感器等先進(jìn)的檢測設(shè)施都已經(jīng)達(dá)到國產(chǎn)化先進(jìn)水平。

公路橋梁評估領(lǐng)域存在的問題及研究展望

檢測中存在的問題分析。公路橋梁管養(yǎng)檢測中存在的問題主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面的問題：年久修問題。主要模式的毛病表現(xiàn)為混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞，混凝土剝離而造成鋼筋裸露，非結(jié)構(gòu)性裂縫，鋼筋腐蝕等等，包含因?yàn)橹С稚炜s與擴(kuò)展導(dǎo)致的損害間接引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)的局部呈非結(jié)構(gòu)化的病害。設(shè)計(jì)理念問題。對力學(xué)性能的公路橋梁結(jié)構(gòu)的真正認(rèn)知需有一段過程。受當(dāng)前的分析手法及技術(shù)手段的局限，也會出現(xiàn)部分后期無法確定的不規(guī)范的設(shè)計(jì)與施工缺陷。工程技術(shù)存儲能力不夠問題?；A(chǔ)研究不扎實(shí)，設(shè)計(jì)建構(gòu)的階段中對于一些問題的認(rèn)識達(dá)不到全面系統(tǒng)，整體掌控能力缺乏，例如：混凝土溫度的影響因素，鋼結(jié)構(gòu)的老化作用，混凝土添加劑的副面效應(yīng)，混凝土性能減低退化等。工程施工質(zhì)量方面問題。好的設(shè)計(jì)理念一定借助嚴(yán)格的施工和質(zhì)量管理來促成的，因?yàn)榻ㄖ]有辦法促成的設(shè)計(jì)意圖而發(fā)生病害的狀況亦存在。

檢測管理對策。搞好公路橋梁管養(yǎng)護(hù)檢測管理工作應(yīng)當(dāng)注重如下幾個(gè)方面：1）建立完善組織管理機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化制度建構(gòu)與隊(duì)伍建設(shè)，提升公路橋梁管養(yǎng)工作檢測的管理水準(zhǔn)。公路橋梁管養(yǎng)是一項(xiàng)比較系統(tǒng)的工程，其結(jié)構(gòu)繁瑣，對有關(guān)管理者的專業(yè)性方面、技術(shù)性方面等均有很高的要求。2）嚴(yán)格遵循公路橋梁維護(hù)修理工程監(jiān)理制度機(jī)制，各級公路橋梁養(yǎng)管單位應(yīng)當(dāng)建構(gòu)公路橋梁維護(hù)修理工程監(jiān)理制度，同時(shí)認(rèn)真行使公路橋梁維護(hù)修理工程監(jiān)理職責(zé)。實(shí)行公路橋梁管養(yǎng)檢查體系是提升公路橋梁管養(yǎng)工作的重要環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系影響到公路橋梁結(jié)構(gòu)的利用功效。3）切實(shí)落實(shí)國家交通部《關(guān)于車輛超限超載治理方案》文件指示精神，以建構(gòu)完善長效機(jī)制為重點(diǎn)，強(qiáng)化治理超限超載的力度，大力開展宣傳教育工作，杜絕超限超載車輛在公路橋梁上行駛的現(xiàn)象。4）增強(qiáng)技術(shù)投入，實(shí)行現(xiàn)有公路橋梁結(jié)構(gòu)的性能評定與實(shí)時(shí)監(jiān)測，借助現(xiàn)代管理技術(shù)與結(jié)構(gòu)診斷方法針對公路橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施行之有效的檢測，以及結(jié)構(gòu)評定與投資意向管理。5）建構(gòu)全部橋梁數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)，公路橋梁管理系統(tǒng)是一系列包含數(shù)據(jù)分類，采集，輸入，測試設(shè)備的運(yùn)用，存放處理，狀態(tài)評估等的綜合管理系統(tǒng)。6）對重要及大型橋梁建構(gòu)健康與安全的監(jiān)控體系，健康與安全監(jiān)測體系應(yīng)當(dāng)及時(shí)對關(guān)鍵位置的重要與性能等參數(shù)引起重視，同時(shí)對手動難進(jìn)入的結(jié)構(gòu)部件監(jiān)測部分實(shí)行檢查。7）應(yīng)急處理管理。建構(gòu)和實(shí)行重大與大型公路橋梁的安全預(yù)警應(yīng)急預(yù)案，以致事故發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)采取救援行動，此是有效預(yù)防、有效及時(shí)控制及有效消除突發(fā)危害事件，降低事故到來嚴(yán)重?fù)p失的主要手段，是公路橋梁維護(hù)管理工作中的中心任務(wù)之一。

結(jié)語

我國疆域遼闊，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距不同，經(jīng)濟(jì)整體水平的不強(qiáng)，導(dǎo)致公路橋梁發(fā)展趨向主要是以量大、面廣的大、中型橋梁的建設(shè)為主，而此類公路橋梁的建設(shè)仍舊按預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為模式。此外，公路橋梁的管養(yǎng)也需消耗許多技術(shù)與財(cái)力，如何最大程度的發(fā)掘我國現(xiàn)存橋梁結(jié)構(gòu)的承載潛能，進(jìn)而收效最佳的經(jīng)濟(jì)效果是擺在我們專家學(xué)者眼前的一項(xiàng)重要任務(wù)。怎樣對現(xiàn)役公路橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)做到精確評估，不但是公路橋梁管養(yǎng)部門實(shí)行管護(hù)措施的依據(jù)，也是公路橋梁建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。所以，我們應(yīng)當(dāng)著重抓多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化管理，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升公路橋梁建設(shè)者的建橋水準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋事業(yè)的順利發(fā)展。（本文作者：梁聰 單位：梧州市交通投資開發(fā)有限公司）