陳 飚

梅州市市政工程維護中心，廣東 梅州 514000

1 研究背景

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載日益增加，橋梁結(jié)構(gòu)性能也隨著材料老化、外部環(huán)境變化等因素逐漸降低。因此，有必要對橋梁開展科學、準確的安全評估工作。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，橋梁評估方法一般只適用于中小跨徑的橋梁，對于特殊的大跨徑橋梁并不適用。為此，文章圍繞大跨徑斜拉橋的安全評估展開研究。

2 層次分析法

2.1 層次劃分

（1）最頂層為橋梁整體，該層的評分即為橋梁評估的最終評分。

（2）第二層為橋梁結(jié)構(gòu)的主要部件，包括斜拉橋的主梁、索塔、斜拉索、下部結(jié)構(gòu)和其他設(shè)施。

（3）第三層是根據(jù)橋梁日常運維、定期檢測和長期監(jiān)測中獲得的橋梁各個構(gòu)件的具體指標而確定的評估指標。該層評估指標主要是第二層指標的子構(gòu)件層，即由對部件的外觀檢查和各種監(jiān)測指標構(gòu)成，例如對于主梁的第三層指標有主梁的外觀檢查、主梁線形、主梁的自振頻率，具體的可以根據(jù)實際情況進行選取。

（4）第四層則是該評估體系的最底層指標，該層指標為上一層指標對應于《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 233—2015）（以下簡稱《規(guī)范》）所描述的各種病害或者是一組序列指標里面具體某個測點的值，例如對于混凝土的第四層指標則包括混凝土強度和混凝土碳化深度。

2.2 指標分類與評分

（1）定性指標。由于該類指標沒有具體數(shù)值，僅進行定性的評價，因此往往具有較大的主觀性。

（2）定量指標。該類指標有具體數(shù)值或者一個具體數(shù)值的范圍，可以對其進行定量的評價。

（3）序列指標。該類指標為一系列數(shù)值相關(guān)的指標。

針對不同種類的指標采取合適的評分標準，所有的指標滿分均為100分。對于定性指標，由于《規(guī)范》只有分級描述，可以由檢測人員酌情評分；對于定量指標，計算其實測數(shù)值和《規(guī)范》或者理論結(jié)果進行對比評分；對于序列指標，綜合考慮指標的均勻變化和非均勻變化后最終確定評分。

2.3 構(gòu)造判斷矩陣與權(quán)重計算

橋梁結(jié)構(gòu)各部件的權(quán)重決定其重要程度，工程上常用標度法來反映各個指標之間重要性與相互關(guān)系。其中，1～9標度法以其簡潔明了、計算簡單的優(yōu)點得到廣泛應用。因此，文章采用1～9標度法構(gòu)造判斷矩陣，然后用特征向量法計算各指標的權(quán)重[1]。

以第二層指標為例進行分析。將第二層各指標按其重要性由大到小排列如下：下部結(jié)構(gòu)、主梁、索塔、斜拉索、其他附屬設(shè)施。根據(jù)1～9標度法所建立的判斷矩陣如表1所示。采用特征向量法計得權(quán)重如表2所示。

表1 判斷矩陣

表2 第二層權(quán)重計算

2.4 評分評估

上述步驟完成后，可從最底層指標依次向上評分，得出橋梁綜合評分。對橋梁結(jié)構(gòu)狀況進行分級及安全評估[2]，評分結(jié)果如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)狀況分級

3 實例評估

3.1 工程概況

梅州廣州大橋主橋為三跨不對稱塔單索面預應力混凝土斜拉橋，主橋跨組合為（139+67+39）m。主橋塔、墩、梁固結(jié)，主梁采用箱形截面，主跨拉索為單索面（雙排索）、輻射形，塔柱為預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。梅州廣州大橋截面圖如圖1所示。

圖1 廣州大橋截面圖（單位：m）

3.2 綜合評分

根據(jù)2020年在梅州廣州大橋收集到的各種數(shù)據(jù)，采用文章所提方法分析得出各指標的權(quán)重，結(jié)構(gòu)的綜合評分如表4所示。評估結(jié)果對比如表5所示。

表4 結(jié)構(gòu)綜合評分

表5 評估結(jié)果對比

由表5可看出，梅州廣州大橋2020年的最終評分為79.35，評估等級為C級，即該橋各項性能均正常，狀態(tài)評估為合格，僅需要進行針對性小修即可[3]。將根據(jù)該方法得出的綜合評分對橋梁做出的評價與該橋根據(jù)《規(guī)范》進行的檢測結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)，文章方法的最終評分值高于規(guī)范值，這是因為文章方法第二層指標并未采取《規(guī)范》上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系、其他附屬設(shè)施的分類方法，而是將上部結(jié)構(gòu)的主梁、斜拉索、索塔作為第二層重要部件參與結(jié)構(gòu)安全評估，并且將較為次要的橋面系歸類到其他附屬設(shè)施的子構(gòu)件層，從而充分考慮了大跨橋梁的主梁、斜拉索、索塔對結(jié)構(gòu)起到的作用，因此結(jié)果更符合實際情況。

4 結(jié)束語

文章基于層次分析法，建立了適用于大跨度斜拉橋的安全評估方法。該方法根據(jù)橋梁各構(gòu)件和部件之間的聯(lián)系劃分層次并確定指標，采用1～9標度法構(gòu)造判斷矩陣，采用特征向量法計算指標權(quán)重，從最底層指標依次向上評分，得出橋梁綜合評分。該評估方法在評估過程中充分考慮了大跨徑斜拉橋主梁、斜拉索、索塔的重要性，并融合橋梁各類檢查檢測數(shù)據(jù)對指標進行量化評分。實例分析表明，該方法可以取得較好的評估結(jié)果。