汪 蓮，左 勝，邵亞會，程夢成

（1.合肥工業(yè)大學 土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009；2.浙江工程建設監(jiān)理公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

近年來，伴隨經(jīng)濟的持續(xù)增長，道路交通迅速發(fā)展。橋梁作為道路交通的關鍵環(huán)節(jié)，也是交通運輸?shù)谋∪醪课?，隨著運輸任務的加大，橋梁老化、設計局限、施工缺陷等問題，使得橋梁垮塌事故經(jīng)常發(fā)生，所以，在役橋梁的維修加固顯得非常重要。從經(jīng)濟和社會發(fā)展的角度而言，應當采用科學的方法評估在役橋梁的使用現(xiàn)狀，從而決定維修加固對策。

我國公路橋梁評估分為一般性評估和適應性評估；美國采用的評估包括結構狀態(tài)評估、綜合性能評估、健全性評估和承載能力評估［1］；英國規(guī)范采用初步評估和詳細評估方式［1］；中國臺灣采用狀況指標、優(yōu)選指標、功能指標及整體優(yōu)選指標進行橋梁評估［1］；日本采用耐負荷指標評估橋梁狀況［1］。目前國內橋梁技術狀況評定主要采用《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H21－2004）、《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》（CJJ99－2003）和《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21－2011）（以下簡稱《標準》）推薦的評定方法，3個規(guī)范的評定方法各有優(yōu)點和不足［2－5］?！稑藴省肥怯伞豆窐蚝B(yǎng)護規(guī)范》中的第3.5節(jié)橋梁評定內容擴充編寫而成的行業(yè)推薦性標準?！稑藴省凡捎昧朔謱泳C合評定和5類橋梁單項控制指標相結合的方法，先對橋梁各構件進行評定，然后對橋梁各部件進行評定，再對橋面系、上部結構和下部結構分別進行評定，最后進行橋梁總體技術狀況的評定。分層可以直觀地判斷橋梁的缺陷原因，以便采用相應的、合理的處置措施，綜合則可以把下層評定結果聯(lián)合成一個對上層統(tǒng)一的評價和認識，最終形成對評定橋梁的整體評價和認識［6］。

《標準》在使用過程中存在一些不足，很多學者和專家對其進行了研究并提出了自己的見解，包括：若干輕微標度疊加結果失真，混凝土保護層、鋼筋銹蝕和混凝土碳化對扣分的放大，預應力損傷沒有考慮注漿質量影響［7］，構件總數(shù)n如何計算［8］，開發(fā)相應的計算程序保證評定效率和可靠度［9］、橋梁構件病害評定標度如何確定［10］等。本文將通過計算對比，就橋梁結構構件如何合理劃分、計算排序影響的定量分析和病害標度判定與劃分3個方面問題進行詳細的計算分析和研究。

1 公路橋梁技術狀況構件與部件評分計算

《標準》的評定過程由低到高循序漸進，按照構件、部件、上部結構、下部結構、橋面系和全橋評定6個環(huán)節(jié)進行橋梁構件的技術狀況評分。

橋梁構件的技術狀況評分按（1）式計算：

當x＝1時，U1＝DPi1；當x＝2時有：

其中，j＝x，x取2，3，…，k。

當k≥2時，U1，U2，…，Ux計算公式中的扣分值DPij按照從大到小的順序排列；當DPij＝100時，PMCIl（BMCIl或DMCIl）＝0。

橋梁部件的技術狀況評分按（2）式計算：

其中，參數(shù)含義見參考文獻［2］。

2 構件劃分、扣分排序對評定計算影響分析

橋梁結構的最小單元稱為構件，如1片梁、1個橋墩［1］。構件之間彼此獨立，不可再分也不可疊加。構件的劃分基本上按照構件的自然單元進行計算。

《標準》在橋梁各部件評定過程中引入了變量t值參與計算，并且t的取值由橋梁構件數(shù)n來確定，而構件數(shù)n由構件劃分決定，所以構件的劃分直接關系到橋梁部件的計算得分。實際應用中，許多人將構件的劃分做得很粗糙，如對多跨簡支梁橋，以一跨內所有梁作為一個單元構件；有的做得過于細致，如將每2片梁之間的一道橫隔板作為一個單元構件。究其原因，一方面是《標準》對構件劃分定義不夠具體，另一方面，由于對構件的劃分沒有統(tǒng)一的尺度標準，工作人員簡化操作，從而出現(xiàn)影響結果的不恰當劃分。

此外，《標準》要求對計算公式中的扣分值DPij按照從大到小的順序排列，實質上是將病害按照從嚴重到輕微進行排序，既抓住主要影響因素也適當考慮次要影響因素，是一種比較經(jīng)濟合理的數(shù)據(jù)利用方式。實際應用中很多人容易忽視這一點。

以上2點在實際操作中若不加注意，會對橋梁評定帶來較大誤差甚至是錯誤，下面以一個典型的工程實例來說明構件劃分及排序對橋梁技術狀況評定中計算得分的影響。

某5跨簡支梁橋，每跨10片主梁，上部承重構件病害記錄見表1所列。

評定計算過程簡述如下：

（1）按照文獻［2］中表4.1.1對各構件按標度進行扣分，結果見表2所列。

（2）對該扣分表中數(shù)據(jù)按照從大到小的順序排列，結果見表3所列。

表1 上部承重構件病害記錄

表2 上部承重構件病害扣分情況

表3 上部承重構件病害扣分排序

（3）按（1）式對各個構件分別進行計算。以構件1－3為例，過程如下：

當x＝1時，U1＝DPi1＝25。

當x＝2時，有

當x＝3時，有

其余構件依次類推，計算結果見表4所列。

表4 排序評分結果

（4）按（2）式將構件層得分綜合到部件層得分，即

若將一跨內5片梁劃分為一個構件，那么t＝9.2，則有：

PCCIi＝54.6－（100－54.6）/9.2＝49.7。

若不排序，計算過程如下：

（1）按照（1）式對各個構件分別進行計算。以構件1－3為例，過程如下：

當x＝1時，U1＝DPi1＝20。當x＝2時，有

當x＝3時，有

其余構件依次類推，上部承重構件評分計算結果見表5所列。

表5 不排序評分結果

（2）按（2）式將構件層得分綜合到部件層得分，即

若將一跨內5片梁劃分為一個構件，那么t＝9.2，則有：

PCCIi＝58.9－（100－56.4）/9.2＝54.1。

同理，計算其他2種情況下的上部承重部件得分，結果對比如圖1所示。

圖1 不同劃分及是否排序計算得分對比

由圖1可知，構件劃分過粗，計算得分偏小，且變化幅度很大；構件扣分值不排序會使得得分偏大。

由《標準》給定的計算公式分析可知，構件劃分是否合適影響病害的歸屬是否準確，劃分得過粗，歸屬過于分散，弱化了病害的影響程度，劃分得過細，歸屬過于集中，放大了病害的影響程度，特別是標度2對應的定性和定量描述多數(shù)為單向約束（約束上限，不約束下限），對不同的劃分有同樣的適用性，以致這種問題出現(xiàn)的可能性很大，而且非常隱蔽。排序的目的是考慮病害影響的強弱程度，排序則可以將嚴重病害的影響充分考慮，稍弱病害的影響適當弱化，達到既可突出重點又可全面考慮的效果。

3 重要病害隨構件數(shù)量變化的影響分析

對表1提供的裂縫這一列標度數(shù)據(jù)進行改變，將第1個構件標度1變成標度2，第1、2個標度1均變成標度2，依次類推，最終將表1中裂縫這一列標度數(shù)據(jù)均變成2，變化后情況見表6所列。本文所說重要病害是指標度最高可達到5的病害類型（表1中第5、7～10個病害）。

表6 重要病害構件數(shù)量變換情況

通過以上變換，參照前述計算過程，按照排序、正常劃分計算上部承重部件得分，結果如圖2所示。

圖2 重要病害隨構件數(shù)量變化得分對比

由圖2可知，當有一個構件出現(xiàn)重要病害時，計算得分下浮較大，當繼續(xù)增加出現(xiàn)重要病害的構件時，計算得分下浮不明顯，表明是否有重要病害的構件對計算結果影響較大。究其原因，構件評定標度劃分過于粗糙，特別是標度2，一般只控制其上限，下限為0，以至標度1～2之間的范圍較大，評定標準對構件這一范圍內的變化無法進一步識別區(qū)分，而靠近下限與靠近上限的病害是有明顯區(qū)別的，因此，構件的評定就會產(chǎn)生較大差異，從而偏離合理區(qū)間。

至于繼續(xù)增加重要病害的構件結果變化不明顯，是由于部件計算中帶有平均計算，將差異削弱了。

4 構件隨重要病害數(shù)量變化的影響分析

對表1提供的“1－3”構件這一行標度數(shù)據(jù)進行變化，將其中1個重要病害標度變成2，然后將其中2個重要病害標度變成2，依次類推，最后將表中“1－3”構件所有重要病害標度均變成2，見表7所列。

表7 構件重要病害數(shù)量變換情況

通過以上變換，參照前述計算過程，按照排序、正常劃分計算上部承重部件得分，結果如圖3所示。由圖3可知，當某個構件出現(xiàn)2個重要病害時，計算得分下浮很大，當重要病害數(shù)量繼續(xù)增加，計算得分下浮很小，表明構件是否有多個重要病害對計算結果影響很大。對于下浮很大，一方面，由于標度1～2之間的變化范圍過大，對病害分辨能力較弱，引起結果的跳躍性很大；另一方面，由于2個重要病害的疊加，使得結果跳躍性增大，當該構件得分小于40分時，部件得分等于該構件得分，其余得分不小于40分的構件不參與部件得分計算，從而使得部件得分下浮很大。至于繼續(xù)增加構件重要病害數(shù)量，得分下浮很小，一方面，由于計算排序削弱了后續(xù)病害扣分對該構件評定計算的影響，使得該構件得分下浮很小，另一方面，由于該構件得分對部件得分而言占據(jù)主導地位，部件得分直接等于該構件得分，故部件分數(shù)下浮很小。

圖3 構件隨重要病害數(shù)量變化得分對比

5 結論

通過以上分析，得出以下結論：

（1）構件劃分是否合適、扣分是否排序，直接影響到構件得分計算是否合適準確，實際應用過程中，應當準確界定構件邊界，嚴格按照《標準》進行扣分排序。

（2）對構件是否有重要病害及其數(shù)量多少應進行謹慎判定，在成熟的經(jīng)驗和準確的試驗數(shù)據(jù)基礎上，嚴格參照病害的定性和定量描述，準確拿捏尺度標準，不可過于保守，也不可過于夸張，否則，計算結果將出現(xiàn)質的差異，從而影響橋梁技術狀況評定，留下不必要的隱患或造成過大的浪費。

（3）除了需要注意對構件是否有重要病害及其數(shù)量多少進行鑒別之外，建議進一步細化標度的劃分，就本文而言是重要病害標度2的進一步劃分（其余參照），增強標準對病害的區(qū)分能力，辨別出真正意義上的影響較大的重要病害和影響較小的重要病害，將病害判定系統(tǒng)本身對結構評定的影響降到最小。

［1］于曉光.國內、外橋梁養(yǎng)護檢測規(guī)范對比［J］.世界橋梁，2012（2）：59－62.

［2］JTG/T H21－2011，公路橋梁技術狀況評定標準［S］.

［3］JTG H11－2004，公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范［S］.

［4］CJJ99－2003，城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范［S］.

［5］陳棟梁.橋梁技術狀況評定方法比較研究［D］.重慶：重慶交通大學，2013.

［6］申 強，張 臣.關于《公路橋梁技術狀況評定標準》的研究［J］.中國公路，2011（21）：92－94.

［7］陳 紅，鐘勇云，金 珠，等.《公路橋梁技術狀況評定標準》應用及存在的問題［J］.公路交通科技：應用技術版，2014（5）：128－130.

［8］郭立明.基于變權評估的B/S架構橋梁電子化養(yǎng)護管理系統(tǒng)［D］.西安：長安大學，2013.

［9］宋永煥，韓 帥.《公路橋梁技術狀況評定標準》中關于橋梁構件數(shù)n值的計算確定［J］.公路交通科技：應用技術版，2013（2）：174－177.

［10］韓 帥，陳 剛，葉 俊，等.《公路橋梁技術狀況評定標準》中關于橋梁構件病害評定標度的確定［J］.交通標準化，2013（11）：10－13.