摘 要: 本文以湖南省吉首光明大橋檢測加固工程為背景，對混凝土橋梁評估的方法和加固方案進行了研究。根據(jù)橋梁使用現(xiàn)狀，即理論分析、現(xiàn)場檢測，提出了WBS方法與多層次模糊綜合評估相結(jié)合的橋梁檢測評估方法， 并給出了加固方案。

關(guān)鍵詞:橋梁檢測和評估;工作分解結(jié)構(gòu)(WBS);多層次模糊綜合評估;加固;鑒定

中圖分類號:U445.7+2

文獻標識碼:B

文章編號:1008-0422(2009)07-0194-03

1引言

交通運輸事業(yè)的飛速發(fā)展，為公路橋梁建設(shè)提供了良好的發(fā)展機遇，國內(nèi)外橋梁的數(shù)量是越來越多。但是，早期建設(shè)的橋梁，標準低和承載力不足，逐步阻礙交通暢通，成為公路交通“瓶頸”。據(jù)全國公路普查資料[1]，截止到2004年底，我國公路共有橋梁321612座，總長13376415延米，互通式立交橋2338座，總長444980延米。，我國公路共有13303座橋梁被定為危橋，總長度為466887延米。據(jù)測算，若將目前的13303座的危橋全部改造，需投入資金112億元。為了確保大型橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全性，減少或避免國家財產(chǎn)、人民生命的重大損失，進行大型橋梁的安全性能進行檢測、評估評價和加固已經(jīng)成為橋梁工程領(lǐng)域研究的熱點問題。

2現(xiàn)有橋梁評估方法

橋梁評估是橋梁維修和加固的重要依據(jù)。自20世紀80年代以來，橋梁的評估日益受到國內(nèi)外專家學(xué)者的重視，在

橋梁的評估方面作了大量的研究，特別是在橋梁的承載能力評估、結(jié)構(gòu)損傷和構(gòu)件疲勞等方面取得一定的進展。在實際的橋梁評估中，對中小橋梁與大型橋梁采取不同的評估方法。在大型橋梁評估研究中經(jīng)常采用的一種方法是在橋上建立結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對反映橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的特性參數(shù)進行部分或全面監(jiān)測，然后以監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工檢測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用綜合評價的方法對大型橋梁的安全性做出科學(xué)的評價。中小橋梁由于數(shù)量多，分布廣，目前不可能在每座橋上安裝結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，只能通過定期或不定期的檢測手段，對中小橋梁承載能力做出評價。關(guān)于承載能力方面，目前采用的評估方法主要有:基于外觀調(diào)查的方法、基于設(shè)計規(guī)范的驗算評定方法、荷載試驗法[2]、專家系統(tǒng)的方法[3]和基于結(jié)構(gòu)可靠度理論[4]的方法。以狀態(tài)評價為主的綜合評價方法主要有:層次分析法[5]、工作分解結(jié)構(gòu)評估[6] 、模糊綜合評價[7]等等。針對大型橋梁狀態(tài)評估的特點，以及評價技術(shù)的現(xiàn)狀，可考慮同時采用多種方法進行綜合評價，以提高評價結(jié)果的可靠性。本文結(jié)合吉首市光明大橋的實際情況，在WBS分解的基礎(chǔ)上采取多層次模糊評價模型來對吉首市光明大橋進行評估。將WBS方法用于橋梁的檢測評估中并配以編碼系統(tǒng)可使評估工作條理性、系統(tǒng)性更強，便于將檢測的情況與評定錄入信息系統(tǒng)。而將WBS方法與多層次模糊綜合評估法相結(jié)合，則使橋梁評估既便捷又科學(xué)，提高了橋梁檢測評估的可靠性，最后根據(jù)評估結(jié)果進行加固。

3WBS方法及多層次模糊綜合評估法簡介

3.1 WBS方法簡介

WBS是把項目(目標、任務(wù)、工作范圍、合同要求)按照系統(tǒng)原理和要求分解成互相獨立、互相影響、互相聯(lián)系的項目單元，將它們作為項目的計劃、實施、控制和信息傳遞等一系列項目管理工作對象，通過項目管理將所有的項目單元合并成為一個工作整體，以達到綜合的計劃和控制要求。

現(xiàn)從橋梁普檢的角度，闡述一下WBS方法在橋梁評估中的應(yīng)用。橋梁檢測從按照部位檢測的角度從總體上可分為上部結(jié)構(gòu)檢測、下部結(jié)構(gòu)檢測、附屬結(jié)構(gòu)檢測。上部結(jié)構(gòu)檢測主要包含上部主要承重結(jié)構(gòu)、上部次要承重結(jié)構(gòu)、支座、橋面板的檢測;下部結(jié)構(gòu)檢測主要分為橋臺及基礎(chǔ)、橋墩及基礎(chǔ)、地基沖刷、翼墻耳墻及護坡等方面的檢測;附屬結(jié)構(gòu)檢測則包含橋面鋪裝、排水設(shè)施、人行道及護欄、伸縮縫、照明標志、調(diào)治構(gòu)造物的檢測。將某橋梁的檢測作為項目目標層，依次劃分分項層及子項單元層，并進行統(tǒng)一編碼，以便錄入計算機系統(tǒng)，便于信息化。其分解圖式見圖1。

3.2 橋梁檢測的多層次模糊綜合評估法

橋梁評估是一個復(fù)雜的系統(tǒng)評估，由于評定往往建立在評價者的知識水平、經(jīng)驗以及主觀感覺上，摻雜著人為因素造成的偏差，有很多模糊的因素影響精確的評估。而模糊綜合評價是一種在對多種因素影響的事物或現(xiàn)象進行總的評價過程中設(shè)涉及到模糊因素或模糊概念的評價方式，模糊綜合評價的理論體系建立在模糊集合論基礎(chǔ)上，同時其自身有嚴格的理論體系，模糊綜合評價可以滿足多因素、多級的評價要求，因此在WBS分解的基礎(chǔ)上采取多層次模糊評價模型來對橋梁進行評估將更為科學(xué)和客觀。

對橋梁使用性能評估的等級劃分主要依據(jù)病害或缺陷的嚴重程度，以及對現(xiàn)行規(guī)范的滿足程度，具體定義為:A級，滿足設(shè)計規(guī)范要求;B級，略低于設(shè)計規(guī)范要求，但不影響正常使用，一般可不作處理;C級，局部不滿足設(shè)計規(guī)范要求，已影響正常使用，應(yīng)進行維修;D級，不滿足設(shè)計規(guī)范要求，但還有一定的安全儲備，不致于立即發(fā)生危險，應(yīng)采取維修、加固措施;E級，嚴重不滿足設(shè)計規(guī)范要求，橋梁處于危險狀態(tài)隨時有發(fā)生意外的可能，必須立即采取安全措施。

用《公路技術(shù)養(yǎng)護規(guī)范》中提出的結(jié)構(gòu)損傷度DV，(DamageValue)的概念來度量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度，其取值范圍為0≤DV≤1.0。當損傷度為0時，表示結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于完全無損的狀態(tài);當損傷度為1時，表示結(jié)構(gòu)或構(gòu)件已處于完全損壞且不能承受荷載的狀態(tài)。制定結(jié)構(gòu)損傷度作為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度度量可將結(jié)構(gòu)損傷程度量化，例如將某一指標劃分為“完好”、“良好”、“較好”、“一般”、“較差”、“極差”等，相應(yīng)地賦0，1，2，3，4，5分值，具體評分規(guī)則見表2[3]，部件損傷度標準化計算公式:dij=ERj/5。式中，ERj為評定標度。

選用的等級隸屬函數(shù)如圖2所示。

(1)

4吉首市光明大橋現(xiàn)狀

吉首市光明大橋位于吉首市西環(huán)路石家沖路口至光明供銷社路段，由吉首市建設(shè)委員會建設(shè)，由長沙鐵道學(xué)院勘察設(shè)計研究院于1999年設(shè)計，由中國有色二十三冶金建設(shè)公司于2001年施工建成。該橋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)跨河橋，橋臺采用重力式U型橋臺，上部結(jié)構(gòu)為混凝土箱梁，橋墩為混凝土樁柱式橋墩，橋長145m，橋?qū)?8m，凈寬14m。全橋共4跨，跨徑3×40m+1×25m。光明大橋為城市公路橋，橋面設(shè)有雙向兩車道，兩邊各設(shè)有2.0m寬的人行道。

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，該橋使用近6年后，橋主體結(jié)構(gòu)墩臺基礎(chǔ)未出現(xiàn)明顯不均勻沉降變形，且未見箱梁跨中有明顯撓曲變形;部分護欄出現(xiàn)不同程度開裂情況，兩端橋臺毛石擋墻存在水平裂縫，經(jīng)分析，該裂縫出現(xiàn)的原因是擋墻長期受橋梁豎向及水平荷載作用而導(dǎo)致的。

5確定吉首光明大橋的技術(shù)狀況等級

5.1子項單元損傷度的評定及項目損傷度的確定

根據(jù)檢測情況，對各因素進行評價，吉首市光明大橋檢測的具體評定見表2。

根據(jù)表2損傷情況，計算該橋損傷度DV見表3(各層次各項因素權(quán)重已在表中注明)。

5.2確定橋梁的技術(shù)狀況等級

根據(jù)所得DV值，代入等級隸屬函數(shù)中，按照最大隸屬原則得出橋梁的相應(yīng)的技術(shù)等級狀態(tài)。

在本項目中，DV=0.3903，0.35

(0.3903-0.35)=0.403，取max(μB，μC)=μB，故評定該吉首市光明大橋的技術(shù)狀況等級為B類。當整體技術(shù)狀況評定為B、A類時，并不排除其中有評定標度ERj≥3的部件，仍有維修的要求。吉首市光明大橋經(jīng)過檢測評定后的處理對策見表3。

6吉首光明大橋的基本加固方案

根據(jù)光明大橋目前存在的主要的結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷，對橋臺毛石擋墻出現(xiàn)的裂縫采用結(jié)構(gòu)膠灌漿封閉，然后進行復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固，對橋臺擋土墻采用加錨桿的方法進行加固處理，圖3為新增錨桿端頭大樣圖[8](錨桿深度L待定)。

橋臺毛石擋墻出現(xiàn)的裂縫采用結(jié)構(gòu)膠灌漿封閉，然后進行復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固，復(fù)合砂漿鋼絲網(wǎng)加固的施工方法為:

(a)將混凝土板底面抹灰層鑿除，必須鑿至原混凝土面，對其砼表面進行整體打磨，對外露生銹的鋼筋進行除銹處理，用壓縮空氣吹除塵粒，至充分干凈，以保證新老結(jié)構(gòu)結(jié)合良好;

(b)植銷釘，待銷釘固化后，配置鋼絲網(wǎng);

(c)用高壓水將混凝土表面沖洗干凈;

(d)在鑿毛的新老結(jié)合面上刷素水泥砂漿二遍;

(e)抹高性能阻銹抗裂復(fù)合砂漿，砂漿強度比加固板混凝土強度提高一個等級?？沽炎桎P配比:水泥為32.5級，中河砂，摻HPPC外加劑，占水泥用量的18~20%。

其中，植筋施工工藝如下:

要求:除注明外，鋼筋植入深度為12~15d(條件許可時應(yīng)選大值)。

順序:定位-鉆孔-注膠-植筋-固化

(1)定位:即按設(shè)計要求彈線，定出植筋位置;

(2)鉆孔:在預(yù)定位置鉆孔，孔徑比所植鋼筋大4-6mm;

(3)注膠:灌入結(jié)構(gòu)膠，用專用灌膠槍灌注;

(4)植筋:將所需植筋旋轉(zhuǎn)插入預(yù)定深度即可。所植鋼筋外留長度為避免焊接溫度對膠的影響，稍長為佳，且必要時可在焊接時在植鋼筋根部放濕布降溫。

(5)固化:固化過程不可對所植鋼筋擾動，待固化后即可進入其它工序的施工。

7結(jié)語

橋梁的損傷評估是公路橋梁養(yǎng)護、維修與技術(shù)改造過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。將WBS方法用于橋梁的檢測評估中并配以編碼系統(tǒng)可使評估工作條理性、系統(tǒng)性更強，也有利于比較準確給出維修處理對策和維護性修復(fù)加固設(shè)計方案。然而，繼續(xù)探討合適的評估方法，特別是研究能夠適應(yīng)大多數(shù)橋梁的綜合評估方法，仍舊是今后評估領(lǐng)域研究的熱門問題。

參考文獻:

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