蔣田勇，龍　偉

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)　土木與建筑學(xué)院, 湖南　長(zhǎng)沙　410114；2.長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司, 湖南　長(zhǎng)沙　410007)

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基于DER&U的石拱橋技術(shù)狀況評(píng)定新方法

蔣田勇1，龍偉2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院, 湖南長(zhǎng)沙410114；2.長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司, 湖南長(zhǎng)沙410007)

摘要：針對(duì)在役石拱橋技術(shù)狀況評(píng)定的問(wèn)題，提出將DER&U法應(yīng)用于石拱橋的評(píng)定。與《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》和《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比，基于DER&U的評(píng)定法將構(gòu)件的維修緊迫性列入技術(shù)狀況評(píng)定的一項(xiàng)重要指標(biāo)，具有檢測(cè)評(píng)定和維修建議一體化的特點(diǎn)。研究了DER&U法的評(píng)定準(zhǔn)則、構(gòu)件編碼系統(tǒng)及石拱橋D, E,R及U值的確定；推導(dǎo)了基于層次分析法的石拱橋各個(gè)構(gòu)件評(píng)定權(quán)重；在此基礎(chǔ)上計(jì)算石拱橋狀況指標(biāo)CI值和優(yōu)選指標(biāo)PI值。算例對(duì)比研究了3種評(píng)定方法，驗(yàn)證了該方法可以簡(jiǎn)化檢測(cè)工作，使評(píng)定計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單明了，通過(guò)構(gòu)件的DER值及維修急迫性U值可以了解構(gòu)件的劣化水平，及時(shí)提出構(gòu)件的維修建議。結(jié)果表明，當(dāng)石拱橋CI值小于85分，PI值小于80分時(shí)，橋梁使用狀況較差，應(yīng)及時(shí)對(duì)U值不小于3的構(gòu)件進(jìn)行維修加固處理。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；技術(shù)狀況；DER&U；石拱橋；維修急迫性

0引言

石拱橋作為我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的橋型，在整個(gè)橋梁系統(tǒng)中的相對(duì)比例和絕對(duì)數(shù)量上均排在前例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)仍具有大約400多萬(wàn)座現(xiàn)役石拱橋，而僅在湖南省，石拱橋總長(zhǎng)達(dá)到18×104m，共計(jì)約 4 000 座[1]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)服役，加之我國(guó)交通量的不斷增加，荷載等級(jí)不斷提高，以及重型車輛不斷增多的情況下，大量石拱橋逐漸變成了舊橋或者病危橋，無(wú)法滿足現(xiàn)今的交通需求。廢舊危橋建新橋會(huì)增加巨額的耗資，還存在直接影響交通,甚至阻斷交通的因素，以較少的投資對(duì)石拱橋進(jìn)行合理的技術(shù)狀況評(píng)定，從而提出維修養(yǎng)護(hù)的建議成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題[2]。

《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11—2004)(以下簡(jiǎn)稱《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》)是我國(guó)進(jìn)行石拱橋結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)和技術(shù)狀況評(píng)定的主要依據(jù)，但該規(guī)范未根據(jù)橋型將部件進(jìn)行細(xì)化[3]?！豆窐蛄杭夹g(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/Tp1—2011)(以下簡(jiǎn)稱《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》)作為現(xiàn)有公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定的重要依據(jù)，仍存在工作量大，受評(píng)定人員主觀影響大等不足之處，有待于在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步完善[4]?！冻鞘袠蛄吼B(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99—2003)主要針對(duì)城市公路橋梁，對(duì)多數(shù)位于縣道、鄉(xiāng)道的石拱橋并不適用[5]。

DER&U評(píng)定法起源于中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，目前主要用于一般鋼筋混凝土梁橋的技術(shù)狀況評(píng)定，它從4個(gè)方面對(duì)橋梁各個(gè)構(gòu)件的劣化情況進(jìn)行考慮，即構(gòu)件損傷程度(Degree)、劣化損傷情況所覆蓋的范圍(Extend)、劣化情況對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)服役期間的服務(wù)性能和安全性能的影響范圍(Relevancy)以及劣化構(gòu)件損傷情況的維修緊迫性(Urgency)，并依靠上述檢測(cè)內(nèi)容及時(shí)提出合適的維修建議[6]。此法具有精簡(jiǎn)、快速的記錄和檢測(cè)，看重劣化對(duì)橋梁重要性的影響情況，檢測(cè)評(píng)定和維修建議一體化，輸入電腦資料少，便于管理部門工作等特點(diǎn)[7]。該方法與國(guó)內(nèi)其他的方法相比，最大的特點(diǎn)就是將維修緊迫性作為評(píng)定的一個(gè)指標(biāo)，非常適合我國(guó)數(shù)量眾多的石拱橋檢測(cè)評(píng)定工作，而目前將DER&U評(píng)定法應(yīng)用于石拱橋的文獻(xiàn)尚未見(jiàn)到。本文擬將DER&U評(píng)定方法應(yīng)用到石拱橋的狀況評(píng)定，為以后石拱橋的檢測(cè)評(píng)定以及維護(hù)管理提供參考。

1基于DER&U的技術(shù)狀況評(píng)定方法

1.1DER&U評(píng)定法基本準(zhǔn)則

在橋梁檢測(cè)評(píng)定工作中，過(guò)多或過(guò)少的表達(dá)級(jí)數(shù)都會(huì)為評(píng)定工作帶來(lái)不利的影響。比如十分法(級(jí)數(shù)過(guò)多時(shí))，能詳細(xì)表達(dá)構(gòu)件劣化的情況，但使得現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員在選取級(jí)數(shù)值時(shí)存在困擾；而二分法(級(jí)數(shù)過(guò)少時(shí))，會(huì)造成評(píng)定結(jié)果不準(zhǔn)確，與實(shí)際情況產(chǎn)生較大偏差[8]。本文采用較為合理的四分法對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定加以討論，即D，E，R以及U這些量值在1～4之間進(jìn)行取值，1～4為狀態(tài)相對(duì)程度。評(píng)定檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)橋梁出現(xiàn)本身“無(wú)此構(gòu)件”、“無(wú)法檢測(cè)此構(gòu)件”或“無(wú)法判定”情況時(shí)，則記錄評(píng)分為0。DER&U法基本準(zhǔn)則見(jiàn)表1。

表1　DER&U評(píng)定法的基本準(zhǔn)則

1.2構(gòu)件編碼系統(tǒng)

組成橋梁的構(gòu)件有時(shí)十分復(fù)雜，特別是當(dāng)跨數(shù)較多時(shí)，為使不同檢測(cè)員所記錄的同一構(gòu)件，能有同一記錄方式，避免記錄混亂乃至產(chǎn)生檢測(cè)管理錯(cuò)誤，并利于橋梁管理單位管理工作，故應(yīng)建立橋梁結(jié)構(gòu)的編碼系統(tǒng)，以便將橋梁中各不同的構(gòu)件有次序地進(jìn)行記錄和歸類[9]。DER&U法中梁式橋一般構(gòu)件編碼準(zhǔn)則如表2所示。

表2　梁式橋一般構(gòu)件編碼準(zhǔn)則

DER&U評(píng)定法編碼系統(tǒng)中將梁橋劃分成了主梁(G)、橋臺(tái)(A)、橋墩(P)、跨號(hào)(S)和橫隔梁(D)等部分，編碼系統(tǒng)依公路里程行進(jìn)方向，由里程數(shù)少至多、由左而右(面向里程增加方向)的原則予以編碼，且設(shè)定原點(diǎn)位于橋臺(tái)A1左端處。

石拱橋編碼系統(tǒng)的建立可參考一般梁式橋進(jìn)行編碼，原則和方法基本相同，只需增加或去除兩者相異的構(gòu)件編碼，石拱橋特有構(gòu)件編碼見(jiàn)表3。

表3　石拱橋特有構(gòu)件編碼準(zhǔn)則

1.3石拱橋D，E，R及U值的確定

(1)D值(Degree)判定方式

D值主要是用以量化橋梁各構(gòu)件損壞程度，構(gòu)件的材質(zhì)是產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的重要因素[9]。劣化程度的評(píng)定常常會(huì)輔以文字和圖片來(lái)作為評(píng)定的參照，以便作為檢測(cè)工程人員的評(píng)定依據(jù)。

(2)E值(Extend)判定方式

E值以劣化范圍占整個(gè)構(gòu)件的百分比為判定標(biāo)準(zhǔn)，范圍大小的差異只能反映出橋梁狀況的好壞，無(wú)法判斷其受損的程度，可以目視檢測(cè)進(jìn)行評(píng)定。

(3)R值(Relevancy)判定方式

R值的判定需研究構(gòu)件劣化情形對(duì)橋梁安全性和橋梁服務(wù)性兩方面的影響。不同構(gòu)件對(duì)橋梁的安全和服務(wù)性影響不同，按對(duì)兩者影響的不同比例與其評(píng)定值進(jìn)行加權(quán)平均得到R值。受篇幅限制，僅列出石拱橋主拱圈或拱肋的D和R評(píng)定值如表4所示，表中的劣化狀況描述參考《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[10]。

表4　石拱橋主拱圈或拱肋的D和R評(píng)定值

(4)U值(Urgency)判斷方式

U值為橋梁結(jié)構(gòu)維修急迫性代表值，用以描述在發(fā)現(xiàn)構(gòu)件劣化現(xiàn)象時(shí)決定維修的時(shí)限。U值越高表示構(gòu)件越急需維修，盡量避免人為客觀因素影響急需維修構(gòu)件的判斷。D值為劣化程度指標(biāo)，通常情況下劣化越嚴(yán)重越快進(jìn)行處理；而E值(劣化范圍)的大小與維修急迫性的聯(lián)系很顯然不夠緊密；R值與橋梁安全性能和服務(wù)性能息息相關(guān)，隨時(shí)可能影響到路人的安全及橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)[7]。由此可見(jiàn)，D和R較E與U值的相關(guān)性更大，E值可忽略其略微的相關(guān)性，故擬定用D和R乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)得到U值，如式(1)所示:

(1)

式中，X為與U值相關(guān)的緊迫性指標(biāo)，X越大則維修緊迫性越高；a為D對(duì)U的影響程度量化值；b為R對(duì)U的影響程度量化值。DER&U檢測(cè)評(píng)定法預(yù)設(shè)a,b均等于1，得到緊迫性矩陣表如表5所示。

表5　急迫性矩陣X

表6　X值與U值對(duì)應(yīng)關(guān)系

1.4基于層次分析法的石拱橋構(gòu)件權(quán)重計(jì)算

(1)層次分析模型建立

結(jié)合DER&U對(duì)橋梁構(gòu)件的分類方法，將引道路堤、引道護(hù)坡等構(gòu)件引入層次分析模型中，將石拱橋全橋健康狀況評(píng)定作為層次分析的總目標(biāo)層，將19項(xiàng)構(gòu)件按上部結(jié)構(gòu)、橋面系、下部結(jié)構(gòu)和其他等4項(xiàng)組合構(gòu)件作為層次分析的第2層，將石拱橋19項(xiàng)構(gòu)件作為層次分析的第3層[11]。

表7　石拱橋?qū)哟畏治瞿Ｐ?/p>

(2)判斷矩陣的建立

石拱橋的構(gòu)件權(quán)重判斷矩陣B，如式(2)。

(2)

式中，bij表示兩個(gè)指標(biāo)元素相比時(shí)，一個(gè)元素相對(duì)于另一個(gè)元素的重要程度，并用1-4標(biāo)度進(jìn)行打分。對(duì)于石拱橋，它分為19項(xiàng)構(gòu)件，即其指標(biāo)元素共有19個(gè)，其判斷矩陣為19×19的方陣。

(3)構(gòu)件單一元素相對(duì)權(quán)重的計(jì)算

對(duì)判斷矩陣B進(jìn)行特征根求解，可得到

(3)

式中，λmax為最大特征根；ω為最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量[12]。將向量ω進(jìn)行歸一化處理，矩陣有且僅有一個(gè)特征根λmax。其具體計(jì)算步驟為：

①B的元素按列歸一化；

②將B的元素按行相加；

③正規(guī)化處理得到權(quán)重向量ωi，見(jiàn)式(4)。

(4)

式中,n為判斷矩陣階數(shù)；ωi為第i個(gè)元素的權(quán)重。

④計(jì)算特征值λmax。

(5)

(4)對(duì)判斷矩陣B進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

矩陣一致性檢驗(yàn)需計(jì)算一致性指標(biāo)CI、隨機(jī)平均一致性指標(biāo)RI和相對(duì)指標(biāo)CR這3個(gè)指標(biāo)[13]。

①一致性指標(biāo)CI

(6)

式中，λmax為最大特征值，n為判斷矩陣的維數(shù)。

②求解隨機(jī)平均一致性指標(biāo)RI

隨機(jī)平均一致性指標(biāo)RI是多次(500次以上)重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)判斷矩陣特征值計(jì)算以后取算術(shù)平均得到的。

(7)

③求解相對(duì)指標(biāo)CR

判斷矩陣一致性隨CR的變小而越好，判斷矩陣的一致性要求是相對(duì)指標(biāo)CR=CI/RI<0.1，否則需重新構(gòu)造判斷矩陣，即對(duì)判斷矩陣中的因子作適當(dāng)調(diào)整，直至矩陣B通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

通過(guò)3位專家的調(diào)查結(jié)果，構(gòu)建了判斷矩陣B，按照上述步驟，最終計(jì)算得到了石拱橋19項(xiàng)構(gòu)件的權(quán)重，且一致性均滿足要求。為使石拱橋構(gòu)件的權(quán)重與DER&U統(tǒng)一，須將向量元素轉(zhuǎn)化成百分制，對(duì)3位專家得出的權(quán)重取平均并取整可得到石拱橋構(gòu)件權(quán)重結(jié)果，如表8所示。

表8　石拱橋構(gòu)件權(quán)重一覽表

1.5綜合評(píng)定指標(biāo)計(jì)算

DER&U評(píng)定法的狀況指標(biāo)須依據(jù)各構(gòu)件檢測(cè)DER值進(jìn)行計(jì)算而得，并以此作為橋梁是否需要進(jìn)行維修加固的最直接的依據(jù)。

1.5.1狀況指標(biāo)(Condition Index，CI值)計(jì)算

橋梁整體狀況CI值以0～100代表橋梁目前的狀況，分?jǐn)?shù)越高代表橋梁狀況越好[14]。將各檢測(cè)項(xiàng)目(橋梁構(gòu)件)分?jǐn)?shù)乘以該構(gòu)件相對(duì)于橋梁的重要性權(quán)重，再相加除以權(quán)重之和(即100)得到CI值，如計(jì)算公式(8)所示。

(8)

(9)

(10)

式中,ωi為基于層次分析AHP法計(jì)算所得石拱橋構(gòu)件i權(quán)重分配值，具體取值見(jiàn)表8所示；Ici為構(gòu)件i狀況值；Icij為構(gòu)件i的第j部分狀況值；n為石拱橋各構(gòu)件的總數(shù)目；a為相對(duì)重要性參數(shù)，一般規(guī)定a值取1，較為重要的構(gòu)件取2；D，E，R值則分別為檢測(cè)所得各構(gòu)件劣化程度(Degree)、范圍(Extent)及重要性(Relevancy)的評(píng)定值。

1.5.2優(yōu)選指標(biāo)(Priority Index，PI值)的計(jì)算

優(yōu)選指標(biāo)PI取值方式同CI相似，而PI值設(shè)計(jì)的目的在于當(dāng)構(gòu)件總數(shù)大于1時(shí)突顯出構(gòu)件狀況非常惡劣的部分。例如，多跨橋梁中，某跨主拱圈狀況非常差，而其他跨狀況完好，此時(shí)主拱圈Ici指數(shù)平均值正常，但無(wú)法反映主拱圈狀況十分差的那跨的情況以致于可能被忽略。PI在計(jì)算Ici時(shí)會(huì)取具代表性的構(gòu)件Ici值再加以平均，其計(jì)算公式見(jiàn)式(11)。

(11)

式中Ici取法如下：

(1)選取各檢測(cè)構(gòu)件狀況指標(biāo)最小值Icij(min)，若Icij(min)<50，則將所有小于50的Icij算術(shù)平均，求得的值取為Ici值。

(2)若50≤Icij(min)≤75，則將位于[50,70]的所有Icij值算術(shù)平均，求得的值即為Ici值。

(3)若75

2工程實(shí)例技術(shù)狀況評(píng)定

2.1工程概況

某橋修建于20世紀(jì)70年代，橋長(zhǎng)51 m，橋?qū)?.2 m，設(shè)計(jì)荷載為汽車-15級(jí)、掛-80。上部構(gòu)造為三孔13.4 m的石拱橋，凈矢跨比F0/L0=1/2.68；主拱圈厚0.5 m，兩岸橋臺(tái)、橋墩采用圬工砌體結(jié)構(gòu)。由于運(yùn)營(yíng)年限較長(zhǎng)，目前該橋的使用性能存在嚴(yán)重的退化現(xiàn)象，安全性能方面存在著隱患，必須及時(shí)對(duì)該橋進(jìn)行評(píng)定，為維修加固工作提供參考和建議。

2.2按《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》評(píng)定

采用《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》中的評(píng)定方法，其技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表9[15]。

表9　按《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》技術(shù)狀況評(píng)定

(12)

根據(jù)《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》評(píng)定，該橋?qū)儆诙悩?，表示橋梁有輕微的損壞，對(duì)缺損構(gòu)件進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)即可，屬于小修范疇。

2.3按《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)定

根據(jù)對(duì)該橋的外觀檢查及專項(xiàng)檢查，按照《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中病害的定性定量描述[10]，對(duì)該橋的進(jìn)行權(quán)重重分配，各構(gòu)件扣分結(jié)果見(jiàn)表10～表12。

表10　橋面系各要素權(quán)重及綜合評(píng)定

表11　上部結(jié)構(gòu)各要素權(quán)重及綜合評(píng)定

表12　下部結(jié)構(gòu)各要素權(quán)重及綜合評(píng)定

橋梁技術(shù)狀況評(píng)分：

Dr=BDCI×0.2+SPCI×0.4+SBCI×0.4=

59.22×0.2+67.43×0.4+76.88×0.4=69.57。

(13)

根據(jù)《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)定，該橋?qū)儆谌悩颍柽M(jìn)行中修。

2.4基于DER&U方法的橋梁技術(shù)狀況評(píng)定

(1)主要構(gòu)件劣化情況及DER&U值評(píng)分

根據(jù)工程實(shí)例的現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合石拱橋編碼準(zhǔn)則，將存在明顯劣化情況的構(gòu)件進(jìn)行編碼，即近端橋臺(tái)為A1，橋臺(tái)基礎(chǔ)為A2，排水設(shè)施為S1，拱上側(cè)墻S2，第二跨主拱圈為C2，第三跨主拱圈C3以及橋面鋪裝為S3。上述構(gòu)件的劣化情況、維修建議以及DER&U值評(píng)分，見(jiàn)表13所示。

表13　石拱橋主要構(gòu)件劣化情況及DER&U值評(píng)分

(2)橋梁狀況指標(biāo)CI值計(jì)算

(14)

(15)

(3)橋梁優(yōu)選指標(biāo)PI值的計(jì)算

PI值計(jì)算與CI值計(jì)算最大的區(qū)別在于構(gòu)件狀況Ici值的選取原則，該原則突顯出構(gòu)件狀況非常惡劣的部分。該橋PI值的計(jì)算見(jiàn)表15。從表15中，可以得到:

(16)

(17)

(4)基于DER&U方法的技術(shù)狀況評(píng)定

由以上結(jié)果計(jì)算可知，用基于DER&U的石拱橋狀況評(píng)定新法對(duì)該石拱橋進(jìn)行評(píng)定得出，橋梁狀況指標(biāo)CI值為82.56分,優(yōu)選指標(biāo)PI值為77.05分，該橋使用狀況較差，建議對(duì)維修急迫性較高(U≥3)的構(gòu)件及時(shí)進(jìn)行維修加固處理。

2.53種評(píng)定方法的比較

按3種方法對(duì)該橋進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)評(píng)定，其具體結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表16所示。

表16　評(píng)定結(jié)果對(duì)比表

結(jié)果表明，按DER&U評(píng)定法計(jì)算得出CI值和PI值均高于按《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》和《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》得出的評(píng)分結(jié)果，而PI值與其他兩種方法計(jì)算出的結(jié)果較為接近。另外，該方法未對(duì)CI值和PI值作明確的界限規(guī)定，其值的大小無(wú)法直接表明此橋梁的具體狀況，但是通過(guò)本算例可以得知：當(dāng)橋梁狀況指標(biāo)CI值小于85分，優(yōu)選指標(biāo)PI值小于80分時(shí)，橋梁構(gòu)件狀態(tài)使用狀況較差；且當(dāng)維修急迫性U值大于等于3時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行維修加固處理。

總之，通過(guò)3種評(píng)定方法的對(duì)比，得出了DER&U的技術(shù)狀況評(píng)定新方法具有以下特點(diǎn)：(1)簡(jiǎn)化了檢測(cè)工作，評(píng)定計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單明了；(2)可以針對(duì)各個(gè)構(gòu)件的DER值及維修急迫性U值來(lái)反映構(gòu)件的劣化水平，并及時(shí)提出構(gòu)件的維修建議；(3)驗(yàn)證了所研究的新方法能夠有效地應(yīng)用于石拱橋狀況評(píng)定，為今后石拱橋的狀況評(píng)定工作提供了新的思路。

3結(jié)論

DER&U評(píng)定法與國(guó)內(nèi)其他的方法相比，不但將維修緊迫性作為評(píng)定的一項(xiàng)重要指標(biāo)，使得檢測(cè)評(píng)定和維修建議一體化，而且記錄和檢測(cè)精簡(jiǎn)、快速，強(qiáng)調(diào)劣化對(duì)橋梁重要性的影響情況，輸入電腦資料少，便于管理部門工作。對(duì)此，論文詳細(xì)地探討了該方法在石拱橋的檢測(cè)評(píng)定與應(yīng)用工作，并進(jìn)行了算例對(duì)比研究，結(jié)果表明了該方法的優(yōu)越性和可行性。

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收稿日期：2015-07-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208061)；湖南省高校創(chuàng)新平臺(tái)開(kāi)放基金項(xiàng)目(12K077)

作者簡(jiǎn)介：蔣田勇(1978-)，男，湖南宜章人，副教授.(363842987@qq.com)

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.07.011

中圖分類號(hào)：U448.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0268(2016)07-0068-08

A New Method for Evaluating Technical Status of Stone Arch Bridge Based on DER&U Method

JIANG Tian-yong1, LONG Wei2

(1.School of Civil Engineering and Architecture, Changsha University of Science & Technology, Changsha Hunan 410114, China;2.Changsha Planning & Design Institute Co.,Ltd., Changsha Hunan 410007, China)

Abstract：Aiming at the issues in evaluating technical condition of stone arch bridges in service, the DER&U method is proposed. Compared with Code of Maintenance of Highway Bridges and Culverts and Culverts and Standards for Technical Condition Evaluation of Highway Bridges, the new method takes the member maintenance urgency as an important index in the evaluation, it integrates detection evaluation and maintenance suggestion. The evaluation criterion of DER & U method, numbering system, and determination of D,E,R and U values of stone arch bridges are researched. The evaluation weights of stone arch bridge members are derived based on analytic hierarchy process. On this basis, the status index CI and the optimum index PI of the bridge are calculated. A comparative analysis of the 3 evaluation methods is made by numerical example. It is verified that this method can simplify the detecting work and evaluation process, the degradation level of bridge members can be reflected by the values of DER and U (maintenance urgency), and the maintenance suggestions can be put forward in time. The result indicates that the stone bridge service condition is poor when the CI value is less than 85 points and the PI value is lower than 80 points, and the members whose U value not less than 3 should be maintained timely.

Key words：bridge engineering; technical status; DER&U; stone arch bridge; maintenance urgency