朱 潔，陳 長

（1.公路養(yǎng)護技術(shù)國家工程中心，北京市 100095；2.同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市 201804）

人行天橋技術(shù)狀況評價模型研究

朱 潔1，陳 長2

（1.公路養(yǎng)護技術(shù)國家工程中心，北京市 100095；2.同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市 201804）

人行天橋作為一種重要的道路基礎(chǔ)設(shè)施，正在越來越多地被使用?，F(xiàn)有橋梁評價模型的研究均集中在普通車行橋梁，缺乏對人行天橋評價模型的研究?，F(xiàn)通過對上海市五十多座人行天橋的現(xiàn)場調(diào)研，并對人行天橋和普通車行橋梁的構(gòu)件劃分做了詳細的對比，然后確定了人行天橋的構(gòu)件劃分。人行天橋主要是供行人通過的，因此確定人行天橋的損壞類型時，人行天橋的抗滑性能不容忽視。通過將現(xiàn)有的對普通車行橋梁的評價模型應用于上海市五十多座人行天橋后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有針對普通車行橋梁的各種評價方法在處理多墩或多跨結(jié)構(gòu)時存在著一定的弊端。通過現(xiàn)場評分實驗與分析-標定法相結(jié)合確定了適合人行天橋多墩或多跨的計算方法，并確定了人行天橋各部位的權(quán)重。以上海市區(qū)一座典型的人行天橋為例，用本文的人行天橋技術(shù)狀況評價模型，對其進行技術(shù)狀況評定。

人行天橋；技術(shù)狀況；構(gòu)件劃分；評價模型；抗滑性能

0　引言

隨著我國城市化進程加快，城市交通問題日益嚴峻，人行天橋作為一種解決人車矛盾的立體交通分離方式，正越來越多地被使用。人行天橋成為城市中越來越較常見的市政設(shè)施，而現(xiàn)有對橋梁評價模型的研究均集中在普通車行橋梁，為了生產(chǎn)和安全需要有必要對人行天橋進行準確而有效的評價。

筆者通過對上海市五十多座人行天橋的現(xiàn)場調(diào)研，并將其與普通車行橋梁構(gòu)件劃分進行了對比，研究確定了人行天橋的構(gòu)件劃分，通過組織專家進行現(xiàn)場評分實驗，結(jié)合分析-標定法，將理論分析與試驗分析結(jié)合起來，確定了人行天橋各部位的權(quán)重。另外人行天橋是供行人通過的，人行天橋的抗滑性能應得到高度的重視。

國內(nèi)外針對普通車行橋梁技術(shù)狀況的評價方法有許多，其中有美國運籌學家A.L.Saat y提出的層次分析法［1］，美國聯(lián)邦公路局的Pont i s橋梁管理系統(tǒng)，其對橋梁的評價采用的是一種“基于構(gòu)件”的評價方法［2］［3］。丹麥Danbro橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)，也是“基于構(gòu)件”的評價方法［4］。我國交通部公路研究所建立的結(jié)構(gòu)缺損度加權(quán)法［5］，同濟大學陸亞興提出的公路橋梁缺損狀況評價方法［6］，同濟大學孫立軍等提出的“基于構(gòu)件的分層加權(quán)”評價方法等［7］。

通過對上海市五十多座人行天橋進行損壞狀況采集，并將原有各評價方法應用于人行天橋技術(shù)狀況的計算當中，發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有針對普通車行橋梁的各種評價方法在處理多墩或多跨結(jié)構(gòu)時存在一定的弊端［1］［2］［3］［7］，并不適應于人行天橋多跨或多墩的特殊情況。對此，提出了新的計算多墩或多跨結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的計算方法，并將該計算方法應用于人行天橋結(jié)構(gòu)當中。

1　現(xiàn)有橋梁評價模型應用于人行天橋時的弊端

筆者通過對上海市五十多座人行天橋的現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)人行天橋區(qū)別于普通車行橋梁的一個顯著的特點：人行天橋由主橋和梯道兩部分組成，而一座最簡單的人行天橋包括一個主橋，兩個梯道，更復雜的人行天橋可能有大于10個梯道的情況出現(xiàn)。而主橋和每個梯道又分別由多跨或多墩臺組成。

筆者對上海市現(xiàn)有五十多座人行天橋進行現(xiàn)場損壞狀況采集，并將原有各評價方法應用于人行天橋后發(fā)現(xiàn)：

（1）在《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（CJJ99-2003）中，對多跨或多墩橋梁采用的計算方法存在一定的弊端。具體表現(xiàn)在：如果某座有十跨的橋梁，有一跨的上部結(jié)構(gòu)評分為0，其余全為100，原有計算方法將所有跨上部結(jié)構(gòu)評分進行平均，則根據(jù)模型計算得分為90分，將某一損壞較嚴重的評分結(jié)果平均了，這樣的結(jié)果明顯不合理。

（2）為了修正《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（CJJ99-2003）中，上部結(jié)構(gòu)各跨和上部結(jié)構(gòu)各墩平均的計算方法，同濟大學提出了“基于構(gòu)件的分層加權(quán)”的方法［7］［8］。該方法雖然解決了平均的不合理性，但應用于人行天橋時，依然存在一定的弊端。具體表現(xiàn)在：如果某座有十跨的橋梁，每跨上部結(jié)構(gòu)的得分都為85分，則根據(jù)原有模型計算得分為55分，這樣的結(jié)果明顯不合理。

為此需要對多跨或多墩的計算方法進行修正，新的計算方法必須能反映損壞嚴重的跨或墩，又能對構(gòu)件進行分層加權(quán)，并將修正后的結(jié)果應用于人行天橋上部和下部結(jié)構(gòu)評價中。

2　人行天橋評價模型的指導思想

（1）人行天橋各部分構(gòu)件的劃分與原有普通車行橋梁略有不同，需要對人行天橋進行構(gòu)件劃分。

（2）人行天橋往往是由主橋和多個梯道組成的，由于主橋和梯道的構(gòu)件劃分不同，評價模型應對兩者分開計算。

（3）由于人行天橋是供行人通過的，而人行天橋目前的橋面鋪裝的材料多種多樣，為了確保行人的安全，需要考慮人行天橋的抗滑性能。

（4）該研究采用現(xiàn)場評分試驗的方法來確定人行天橋各部位的權(quán)重，對試驗數(shù)據(jù)的分析采用分析-標定法，即將理論分析與試驗分析結(jié)合起來［9］。進行現(xiàn)場評價實驗的目的：

a.修正原有橋梁模型中多跨或多墩計算方法中的弊端；

b.確定人行天橋各部位的權(quán)重。

3　人行天橋構(gòu)件劃分

由于人行天橋的特殊性，人行天橋各部分構(gòu)件的劃分與普通橋梁構(gòu)件的劃分略有不同，表1列出現(xiàn)從者構(gòu)件劃分的對比情況，表2為人行天橋各部分的構(gòu)件劃分。

4　人行天橋評價模型

4.1評價思路

由于人行天橋的結(jié)構(gòu)劃分與橋梁有很多的相似性，因此結(jié)構(gòu)的評價方法仍采用《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》中的“分層加權(quán)”的方法［1］［10］［11］，但是鑒于其結(jié)構(gòu)上也有不同于橋梁的特殊性，對其評價模型也應進行相應的改進。

表1　人行天橋構(gòu)件劃分與普通橋梁對比表

表2　人行天橋構(gòu)件劃分表

人行天橋結(jié)構(gòu)評價的各個層次之間的關(guān)系如圖1所示［7］。

4.2人行天橋損壞類型及扣分值

通過收集上海市五十多座人行天橋典型損害及分析各種損害對橋梁整體安全性能的影響，建立人行天橋扣分表格。損害程度的劃分遵循反應人行天橋整體性能及可操作性的原則基本劃分3個等級，某些定量損害劃分4個等級，由于篇幅的原因，此處不做具體的介紹。

對人行天橋而言，影響行人安全的重要性能是防滑能力，在主橋的橋面鋪裝和梯道的梯面鋪裝中，應對人行天橋的防滑能力進行評價，分為足夠，臨界和不足三個等級，見表3所列。

圖1　人行天橋?qū)哟侮P(guān)系圖

表3　人行天橋損壞類型及嚴重程度一覽表

4.3人行天橋各部位權(quán)重和計算方法

該項現(xiàn)場評分試驗要求評分人員必須具有高度的專業(yè)知識與實際檢測評比經(jīng)驗。根據(jù)統(tǒng)計學和心理學的分析，評分總體應有8～15個樣本才能獲得較好的代表性與穩(wěn)定性，但具有高度專業(yè)的人員數(shù)量有限，因此最終確立的樣本數(shù)為9個。邀請到的專業(yè)人員分別有以下幾類：上海市政管理部門的專業(yè)養(yǎng)護工程師，參與多次橋梁模型評比檢測的高級橋梁工程師，進行多年評價體系研究的專家學者，共九人組成現(xiàn)場評分小組，對上海市50多座人行天橋進行現(xiàn)場評分實驗。

通過現(xiàn)場評分，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點并考慮構(gòu)件好壞對評分結(jié)果的影響，回歸出如下計算多跨上部結(jié)構(gòu)和多墩下部結(jié)構(gòu)評分的計算公式：式中：PBCIs/x為人行天橋上部或下部結(jié)構(gòu)評分；j為對上部結(jié)構(gòu)而言，代表上部結(jié)構(gòu)的跨數(shù)；對下部結(jié)構(gòu)而言，代表下部結(jié)構(gòu)的墩臺數(shù)；PBCIj為第j個構(gòu)件的得分；wj為第j種構(gòu)件的權(quán)重，按《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》中權(quán)重的計算方法計算。

注：若PBCIs/x＜0時，取0。

此公式的優(yōu)點在于：

（1）不僅能反映損壞較嚴重的跨或墩，不會將其與損壞較輕的評分平均；

（2）當出現(xiàn)多個跨或墩損壞時，以各跨或墩扣分值相對于全橋所有跨或墩的損壞扣分之各的比重，根據(jù)權(quán)函數(shù)曲線求其權(quán)重。

4.3.1橋面系權(quán)重和計算方法

對于橋面系而言，在評價過程中，無論單跨還是多跨，無論材料和結(jié)構(gòu)類型如何，橋面系都被看作一個整體。通過對現(xiàn)場評分結(jié)果進行處理，主橋和梯道的重要性系數(shù)基本相同，故主橋和梯道的權(quán)重分別取0.5，人行天橋橋面系各構(gòu)件權(quán)重值如表4、表5所列。

表4　人行天橋主橋橋面系各構(gòu)件權(quán)重值一覽表

表5　人行天橋梯道梯面系各構(gòu)件權(quán)重值一覽表

人行天橋的結(jié)構(gòu)性能評價指標采用人行天橋狀況指數(shù):PBCI（Pedest ri an Bri dge Condi t i on Index）表示，因此橋面系評價指標為PBCIm。式中：PBCIm為代表橋面系的評分；t為梯道的個數(shù)；PBCImtt、PBCImz為代表第t個梯道梯面系和主橋橋面系的評分。PBCImtt、PBCImz的計算均參照《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（CJJ99-2003）中橋面系的計算方法。

4.3.2上部結(jié)構(gòu)權(quán)重和計算方法

應用上文中的多跨上部結(jié)構(gòu)的計算方法，上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況指數(shù)PBCIs的計算方法，如下式所示：

式中：k為梯道的個數(shù)；PBCIs為上部結(jié)構(gòu)的評分；PBCIstt、PBCIsz為上部結(jié)構(gòu)第t個梯道和主橋的評分；k為主橋或梯道的跨數(shù)；PBCIszk、PBCIsttk為主橋第k跨上部結(jié)構(gòu)評分和第t個梯道的第k跨上部結(jié)構(gòu)評分。

PBCIszk、PBCIsttk的計算方法參照《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（CJJ99-2003）中每一跨的計算方法。表6為人行天橋上部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件大類的權(quán)重一覽表。

表6　人行天橋上部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件大類的權(quán)重一覽表

4.3.3下部結(jié)構(gòu)權(quán)重和計算方法

人行天橋下部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的評價要逐（臺）進行，然后再計算主橋下部結(jié)構(gòu)的狀況指數(shù)PBCIx，其計算方法見下式：

式中：t為梯道的個數(shù)；PBCIx為下部結(jié)構(gòu)的評分；PBCIxtt、PBCIxz為下部結(jié)構(gòu)第t個梯道和主橋的評分；k為主橋或梯道的跨數(shù)；PBCIxzk、PBCIxttk為主橋第k跨下部結(jié)構(gòu)評分和第t個梯道的第k跨下部結(jié)構(gòu)評分。

PBCIxzk、PBCIxttk的計算方法參照《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（CJJ99-2003）中下部結(jié)構(gòu)的計算方法。表7為人行天橋下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件權(quán)重值一覽表。

表7　人行天橋下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件權(quán)重值一覽表

4.3.4人行天橋結(jié)構(gòu)全橋權(quán)重和計算方法

與橋梁結(jié)構(gòu)的綜合指標計算方法相同的。

人行天橋結(jié)構(gòu)主橋結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況指數(shù)PBCI由下式計算：

式中：wm、ws、wx為橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的權(quán)重。

以現(xiàn)場評分結(jié)果為基礎(chǔ)，計算各部分的權(quán)重，三部分的權(quán)重見表8所列。

表8　人行天橋三部分權(quán)重一覽表

5　計算示例

以上海市區(qū)有代表性的人行天橋作為示例，該座人行天橋的基本信息見表9所列；人行天橋各部位的損壞情況見表10所列。

表9　人行天橋基本信息一覽表

依據(jù)人行天橋評價模型，計算得到人行天橋各部位得分，見表11所列。

6　結(jié)論

筆者通過對上海市五十多座人行天橋的現(xiàn)場調(diào)研，并將人行天橋和普通車行橋梁的構(gòu)件劃分進行對比，研究確定了適合人行天橋的構(gòu)件劃分。同時由于人行天橋的特殊性，在確定人行天橋損壞類型時，提出了防滑能力用來確保人行天橋的安全性。將現(xiàn)有各種針對普通車行橋梁的評價模型應用于人行天橋的評價中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有各種評價模型在處理人行天橋多跨或多墩結(jié)構(gòu)時，存在一定的弊端，并通過組織專家進行現(xiàn)場評分實驗，對多跨或多墩結(jié)構(gòu)的評價模型進行了修正，并將該計算方法應用于人行天橋上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的評價中。通過現(xiàn)場評分實驗與分析-標定法的結(jié)合，確定了適應于人行天橋各部位的權(quán)重。并將該計算方法應用于上海市某座四跨的人行天橋的技術(shù)狀況評定中。

表10　人行天橋各部位損壞情況一覽表

表11　人行天橋技術(shù)狀況評價結(jié)果一覽表　

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U448.11

A

1009-7716（2016）09-0203-05

2016-01-25

朱潔（1984-），女，山西運城人，博士，從事道路與機場設(shè)施管理方面的研究。