張勁泉，劉 淵,2,3，申 強(qiáng),2，畢碩松,2，溫娟娟,2

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088；2.北京新橋技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100088； 3.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引言

截至2020年末，我國(guó)公路橋梁總計(jì)912 786座，其中橋齡30 a以?xún)?nèi)的688 285 座，占比75.4%。而美國(guó)聯(lián)邦公路局公開(kāi)數(shù)據(jù)[1]顯示，在用的618 456座橋梁中，橋齡30 a以?xún)?nèi)的207 418座，占比33.5%，橋齡100 a以上的尚有15 481座。相比之下，我國(guó)橋梁明顯處于青壯年期，未來(lái)橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作任務(wù)將持續(xù)艱巨。

橋梁作為公路交通的節(jié)點(diǎn)工程，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性極為突出，近年來(lái)隨著橋梁養(yǎng)護(hù)管理水平不斷提升，橋梁垮塌惡性事故雖持續(xù)下降但仍時(shí)有發(fā)生，一次又一次敲響警鐘。橋梁技術(shù)狀況作為評(píng)價(jià)橋梁運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平的最廣泛指標(biāo)，是衡量橋梁結(jié)構(gòu)安全性和養(yǎng)護(hù)維修緊迫性的基本依據(jù)，評(píng)定結(jié)果的客觀、全面、準(zhǔn)確和適用程度將直接影響?zhàn)B護(hù)管理效果[2]。

鑒于世界各國(guó)和地區(qū)的橋梁發(fā)展歷程及養(yǎng)護(hù)管理模式有所區(qū)別，橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法也各有差異[3-5]。為此，本研究通過(guò)分析發(fā)達(dá)國(guó)家的評(píng)定方法及其經(jīng)驗(yàn)，為完善我國(guó)橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)體系提供參考。

1 我國(guó)評(píng)定方法

我國(guó)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)體系從《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073—96)[6]中首次提出了考慮部件權(quán)重的綜合評(píng)定法，《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11—2004)[7]制定時(shí)未做調(diào)整;隨后，《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H21—2011)[8]中提出了基于構(gòu)件病害的分層綜合評(píng)定法。兩種評(píng)定方法各有特點(diǎn)，從2011年共同使用至2021年[9]。

1.1 考慮部件權(quán)重的綜合評(píng)定法特點(diǎn)

該方法[7]通過(guò)對(duì)橋梁各組成部件的缺損程度進(jìn)行檢查，根據(jù)缺損程度(大小、多少或輕重)、缺損對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度(無(wú)、小、大)和缺損發(fā)展變化狀況(趨向穩(wěn)定、發(fā)展緩慢、發(fā)展較快)3個(gè)方面，以累加評(píng)分方法對(duì)各部件缺損狀況做出等級(jí)評(píng)定。其優(yōu)點(diǎn)在于評(píng)定過(guò)程中需要考慮構(gòu)件、部件之間的相互關(guān)系，判定缺損對(duì)使用功能的影響和缺損進(jìn)一步發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)程度，突出了橋梁作為一個(gè)整體受力結(jié)構(gòu)的特性，評(píng)定結(jié)果更全面；缺點(diǎn)在于檢查成果以定性判定為主，對(duì)病害發(fā)展變化細(xì)節(jié)掌握不足，而且在養(yǎng)護(hù)決策時(shí)還需要進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查缺損，方可制訂詳細(xì)的處治方案。

1.2 基于構(gòu)件病害的分層綜合評(píng)定法特點(diǎn)

該方法[8]通過(guò)對(duì)橋梁各構(gòu)件缺損的詳細(xì)檢查并判定其損傷標(biāo)度，按構(gòu)件→部件→結(jié)構(gòu)→全橋分層綜合評(píng)定計(jì)算得出全橋技術(shù)狀況。其優(yōu)點(diǎn)在于評(píng)定時(shí)充分關(guān)注構(gòu)件的缺損細(xì)節(jié)，便于數(shù)字化管理，檢查評(píng)定成果可以直接作為養(yǎng)護(hù)決策的依據(jù)；缺點(diǎn)在于評(píng)定過(guò)程主要采用表觀缺損的數(shù)據(jù)，缺乏對(duì)構(gòu)件、部件之間相互作用和相互影響的考慮。

2 美國(guó)評(píng)定方法

1967年12月，美國(guó)西弗吉尼亞州Silver橋的倒塌導(dǎo)致46人喪生[10]，從那時(shí)起聯(lián)邦政府開(kāi)始關(guān)注全國(guó)橋梁的技術(shù)狀況。技術(shù)狀況評(píng)定方法也經(jīng)過(guò)了幾代修訂，目前美國(guó)橋梁評(píng)定方法包括基于部件的評(píng)定方法和基于構(gòu)件的評(píng)定方法兩大類(lèi)，以及延伸的橋梁適應(yīng)度及橋梁健康指數(shù)供不同管理需求使用。現(xiàn)行《橋梁養(yǎng)護(hù)指南》(2018)[11]同時(shí)針對(duì)這兩種評(píng)定結(jié)果提出了養(yǎng)護(hù)對(duì)策建議。

2.1 基于部件的評(píng)定體系

美國(guó)《國(guó)家橋梁結(jié)構(gòu)報(bào)表及評(píng)估記錄編碼指南》[12]于1995年制定并沿用至今，其中定義了用來(lái)描述橋梁位置、幾何形態(tài)、橋齡、交通、承載能力、結(jié)構(gòu)狀態(tài)等信息的116項(xiàng)數(shù)據(jù)(57項(xiàng)靜態(tài)數(shù)據(jù)和59項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))，用于橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的部件為橋面板(項(xiàng)目58)、上部結(jié)構(gòu)(項(xiàng)目59)和下部結(jié)構(gòu)(項(xiàng)目60)，評(píng)定等級(jí)從失效到完好狀態(tài)分為0～9級(jí)，見(jiàn)表1。全橋等級(jí)評(píng)定以這3類(lèi)部件的最差得分確定：最差得分大于等于7為良好(Good)狀況，最差得分小于等于4為差的(Poor)狀況，最差得分5，6為中等(Fair)狀況。

表1 全橋及部件評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2.2 基于構(gòu)件的評(píng)定體系

美國(guó)基于構(gòu)件的評(píng)定體系始于1998年[13]，幾經(jīng)修訂為現(xiàn)行《橋梁構(gòu)件檢查手冊(cè)》(2015版)[14]。其中將橋梁構(gòu)件分為國(guó)家橋梁構(gòu)件(NBEs)、橋梁管理構(gòu)件(BMEs)和機(jī)構(gòu)自定義構(gòu)件(ADEs)3類(lèi)。國(guó)家橋梁構(gòu)件僅包括橋面板、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，旨在保證重要構(gòu)件在全國(guó)各機(jī)構(gòu)之間的一致性，以便采用全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)獲取橋梁構(gòu)件狀態(tài)。橋梁管理構(gòu)件包括伸縮裝置、防腐涂層等，這些構(gòu)件通常由管理機(jī)構(gòu)通過(guò)橋梁管理系統(tǒng)管理。機(jī)構(gòu)自定義構(gòu)件根據(jù)管理機(jī)構(gòu)需求自定，可以是國(guó)家橋梁構(gòu)件或者橋梁管理構(gòu)件的子構(gòu)件，也可以是全新的自定義構(gòu)件。

該手冊(cè)共定義9類(lèi)103個(gè)構(gòu)件、6類(lèi)材料、47種缺損，對(duì)所有構(gòu)件狀況分為好(Good)、中(Fair)、差(Poor)和嚴(yán)重(Severe)4個(gè)等級(jí)，并用狀況1～4來(lái)表示。其中狀況1～3可通過(guò)外觀檢查并查閱手冊(cè)直接判定，狀況4一般不通過(guò)缺陷描述直接判定，認(rèn)為存在狀況4的構(gòu)件通常可能影響承載能力，需要在初步判定后進(jìn)行“結(jié)構(gòu)審查”，由有相關(guān)資質(zhì)(或資格)的人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估并確定這些缺陷對(duì)構(gòu)件性能的影響?；炷亮毫芽p狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 混凝土梁裂縫狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2.3 聯(lián)邦公路局適應(yīng)度評(píng)定

適應(yīng)度評(píng)定數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)(NBI)，即《國(guó)家橋梁結(jié)構(gòu)報(bào)表及評(píng)估記錄編碼指南》[12]中規(guī)定的部件級(jí)數(shù)據(jù)項(xiàng)計(jì)算得出。適應(yīng)度評(píng)定等級(jí)(Sufficiency Rating)考慮了結(jié)構(gòu)的充分性和安全性(Structural Adequacy and Safety)、服務(wù)和功能退化程度(Serviceability and Functional Obsolescence)、公共服務(wù)水平(Essentiality for Public Use)和特別扣減(Special Reductions)4個(gè)方面,按式(1)計(jì)算，適應(yīng)度評(píng)定結(jié)果為0～100%，0代表適應(yīng)性最差，100代表適應(yīng)性最好。橋梁適應(yīng)度評(píng)定是各州制定路網(wǎng)級(jí)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的重要依據(jù)。

SR=S1+S2+S3-S4,

(1)

式中,SR為橋梁適應(yīng)度(0～100%)；S1為結(jié)構(gòu)的充分性和安全性 (最大55%)；S2為服務(wù)和功能退化程度(最大30%)；S3為公共服務(wù)水平 (最大15%)；S4為特別扣減 (最大13%，僅當(dāng)S1+S2+S3≥50時(shí)使用)。

(1)結(jié)構(gòu)的充分性和安全性S1按式(2)計(jì)算，取值介于0～55%之間。

S1= 55-(A+B)，

(2)

式中，A為根據(jù)上部結(jié)構(gòu)或下部結(jié)構(gòu)的最低評(píng)級(jí)代碼，按表3取值；B為承載能力降低程度，最大值為55%；根據(jù)剩余承載力IR(用噸表示的剩余承載力)計(jì)算，當(dāng)IR≥32.4時(shí)，B取0，否則B=(32.4-IR)1.5×0.325 4。

表3 S1相關(guān)參數(shù)取值表

(2)服務(wù)和功能退化程度S2按式(3)計(jì)算，取值介于0～30%之間。

S2=30-[J+(G+H)+I],

(3)

式中,J為功能不足程度，最大值為13%，J=A+B+C+D+E+F，其中A，B，C，D，E，F(xiàn)分別為考慮項(xiàng)目58，67，68，69，71，72的最低評(píng)級(jí)代碼，按表4取值；G+H為道路寬度不足程度，最大值為15%；G為行車(chē)道與橋頭引道寬度的適應(yīng)性，如果行車(chē)道全寬+0.6 m小于橋頭路寬，取G=5%，否則為0；H為車(chē)道寬度的適應(yīng)性，考慮年平均日交通量(ADT)、車(chē)道數(shù)、平均車(chē)道寬度等因素的綜合指數(shù)，取值介于0～15%之間；I為豎向凈空影響程度，最大值為2%，當(dāng)戰(zhàn)備公路凈空小于4.87 m或其他公路凈空小于4.26 m時(shí)，取I=2%，否則為0。

表4 S2相關(guān)參數(shù)取值表

(3)公共服務(wù)水平S3按式(4)計(jì)算，取值介于0～15%之間。

S3=15-(A+B)，

(4)

取值介于0～15%之間，繞行長(zhǎng)度以km計(jì)；B為戰(zhàn)備影響，戰(zhàn)備橋梁取B=2%，否則為0。

(4)特別扣減僅當(dāng)S1+S2+S3≥50時(shí)使用，按式(5)計(jì)算，取值介于0～13%之間。

S4=A+B+C，

(5)

式中，A為按A=繞行長(zhǎng)度4×7.9×10-9計(jì)算，取值介于0～5%之間，繞行長(zhǎng)度以km計(jì)；B為特殊橋型扣減，部分特殊橋型結(jié)構(gòu)取B=5%；C為交通安全特征扣減，表示護(hù)欄的出入段及其與橋梁護(hù)欄銜接狀況是否符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，取值介于0～3%之間。

2.4 加州交通運(yùn)輸局橋梁健康指數(shù)

1989年以來(lái)，加州交通運(yùn)輸局參與開(kāi)發(fā)了美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)(AASHTO)的橋梁管理系統(tǒng)(Pontis)，并制訂了橋梁健康指數(shù)BHI(Bridge Health Index)[10]。根據(jù)現(xiàn)行《橋梁構(gòu)件檢查手冊(cè)》(2015版)[14]，橋梁健康指數(shù)根據(jù)所有構(gòu)件剩余價(jià)值之和與構(gòu)件失效更換成本之和的比率按式(6)計(jì)算，取值為0～100，代表全橋總體剩余價(jià)值的比率。加州交通運(yùn)輸局以橋梁健康指數(shù)作為資產(chǎn)管理的依據(jù)。

(6)

式中，BHI為橋梁健康指數(shù)(0～100%)；CEV為構(gòu)件剩余價(jià)值；TEV為構(gòu)件失效更換成本。

構(gòu)件失效更換成本由每個(gè)橋梁構(gòu)件的直接更換成本、機(jī)構(gòu)管理成本和用戶(hù)成本構(gòu)成。直接更換成本根據(jù)構(gòu)件材料和更換工程成本估算。機(jī)構(gòu)管理成本包括運(yùn)營(yíng)成本、檢測(cè)評(píng)估成本、維修成本和加固成本等。用戶(hù)成本包括因橋梁維修導(dǎo)致限流或繞行時(shí)，車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本的增加、繞行道路維護(hù)等。構(gòu)件失效更換成本根據(jù)同類(lèi)構(gòu)件經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析和專(zhuān)家評(píng)估相結(jié)合制訂出單個(gè)構(gòu)件的更換綜合成本，一般同類(lèi)構(gòu)件采用統(tǒng)一的更換成本。構(gòu)件失效更換成本按式(7)計(jì)算。

TEV=TEQ·FC，

(7)

式中，TEV為構(gòu)件失效更換成本；TEQ為所有構(gòu)件數(shù)量；FC為1個(gè)構(gòu)件的更換成本。

構(gòu)件當(dāng)前價(jià)值根據(jù)所有構(gòu)件的技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果按式(8)計(jì)算。

CEV=∑(QCSi·WFi)·FC，

(8)

其中：

(9)

式中，CEV為構(gòu)件剩余價(jià)值;QCSi為某狀況等級(jí)的構(gòu)件數(shù)量;WFi為某狀況等級(jí)的系數(shù);FC為單個(gè)構(gòu)件的更換成本。

3 日本評(píng)定方法

在日本，目前投入使用的橋梁大部分是從20世紀(jì)50年代中期以來(lái)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)階段建設(shè)完成的[15]，為了應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施快速老化的問(wèn)題，防止對(duì)社會(huì)造成不良影響，開(kāi)始探尋有效的基于資產(chǎn)管理理念的養(yǎng)護(hù)管理體系，靜岡縣針對(duì)部件級(jí)規(guī)定了健康度Ⅰ和健康度Ⅱ。橋梁評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果是以評(píng)估構(gòu)件所處的缺損狀態(tài)，通過(guò)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的重要性加權(quán)系數(shù)為基礎(chǔ)而得的，計(jì)算步驟從缺損→構(gòu)件→部件→結(jié)構(gòu)→單跨→全橋分階段依次綜合評(píng)價(jià)。

3.1 基于缺損的構(gòu)件評(píng)定

缺損級(jí)檢查數(shù)據(jù)是指對(duì)組成橋梁結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)檢查，通過(guò)對(duì)各構(gòu)件上產(chǎn)生的缺損進(jìn)行判定。為避免由于檢查人員的個(gè)體差異如知識(shí)背景、經(jīng)驗(yàn)等因素引起評(píng)定結(jié)果的偏差，缺損評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)趨向于以客觀條件為主。

日本《橋梁定期檢查要點(diǎn)》[16]主要考慮鋼和混凝土構(gòu)件缺損并兼顧其他構(gòu)件，劃分出鋼構(gòu)件缺損5類(lèi)、混凝土構(gòu)件缺損6類(lèi)、其他構(gòu)件缺損5類(lèi)、通用缺損10類(lèi)共計(jì)26類(lèi)缺損，缺損分類(lèi)見(jiàn)表5。每類(lèi)缺損根據(jù)缺損影響的深度和面積按表6所示原則劃分為a～e共5個(gè)等級(jí)。

表5 構(gòu)件缺損分類(lèi)

表6 構(gòu)件缺損等級(jí)分類(lèi)原則

3.2 部件健康度評(píng)定

日本靜岡縣《橋梁檢查手冊(cè)》[17]為便于橋梁檢查人員直接查閱使用，對(duì)缺損進(jìn)一步梳理后按照表6所示原則將每類(lèi)缺損評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化為等級(jí)A～E用以表示，見(jiàn)表7，并對(duì)各缺損等級(jí)賦予特定的扣分值及修正系數(shù)，以鋼構(gòu)件為例，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表8。缺損類(lèi)型“◎”表示所對(duì)應(yīng)的缺損等級(jí)及扣分值，“—”表示無(wú)此評(píng)價(jià)等級(jí)。以裂紋及斷裂作為構(gòu)件破壞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定基準(zhǔn)修正系數(shù)1，其余缺損根據(jù)對(duì)構(gòu)件使用功能的影響程度確定。

表7 構(gòu)件缺損等級(jí)及扣分值

表8 鋼構(gòu)件缺損類(lèi)型及參數(shù)

部件健康度(HI)根據(jù)構(gòu)件上所有缺損的扣分值結(jié)果按式(10)計(jì)算得出。

健康度(HI)=100-∑缺損扣分值，

(10)

其中：

部件缺損扣分值=

∑缺損修正系數(shù)·缺損扣分值。

(11)

健康度Ⅰ即平均健康度，計(jì)算時(shí)根據(jù)各構(gòu)件中缺損等級(jí)的比例計(jì)算。其目的是在有限的養(yǎng)護(hù)資金條件下，采用合理的評(píng)價(jià)結(jié)論服務(wù)于優(yōu)化養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)分配策略，判斷維修的必要性、優(yōu)先順序、工程費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行定量表達(dá)，從而使橋梁總體服役能力達(dá)到最優(yōu)，是基于資產(chǎn)管理理念的技術(shù)狀況指標(biāo)。

健康度Ⅱ即最差健康度，計(jì)算時(shí)根據(jù)各構(gòu)件中最差的缺損等級(jí)計(jì)算。其目的是對(duì)組成橋梁構(gòu)件的力學(xué)特性和安全程度進(jìn)行判斷，表示為防止構(gòu)件屈服或橋梁垮塌應(yīng)達(dá)到的技術(shù)水平，是基于安全管理理念的技術(shù)狀況指標(biāo)。

3.3 橋跨及全橋評(píng)定

同時(shí)對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)和部件賦予特定的修正系數(shù)，橋跨缺損扣分值根據(jù)組成橋跨的所有部件缺損扣分值按式(12)計(jì)算，部件缺損扣分值采用各構(gòu)件中缺損扣分值按比例計(jì)算，即健康度Ⅰ計(jì)算得到的缺損扣分值，具體計(jì)算示例見(jiàn)表9。

表9 橋跨缺損扣分值計(jì)算示例

橋跨缺損扣分值=

∑結(jié)構(gòu)修正系數(shù)·結(jié)構(gòu)缺損扣分值,

(12)

其中:

結(jié)構(gòu)缺損扣分值=

∑部件修正系數(shù)·部件缺損扣分值。

(13)

橋跨健康度按照式(10)計(jì)算，當(dāng)有多個(gè)橋跨時(shí)，以各橋跨的健康度平均值作為橋梁的健康度。

4 英國(guó)評(píng)定方法

英國(guó)的橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[18]是采用以構(gòu)件缺損狀況評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，考慮構(gòu)件重要性等級(jí)和關(guān)鍵構(gòu)件最差狀況等因素的綜合評(píng)定方法。橋梁狀況等級(jí)分為BCSAv和BCSCrit，BCSAv是基于全橋所有構(gòu)件整體評(píng)價(jià)的技術(shù)狀況等級(jí)，BCSCrit是基于關(guān)鍵構(gòu)件最差狀況評(píng)價(jià)的技術(shù)狀況等級(jí)。

4.1 基于缺損的構(gòu)件評(píng)定

構(gòu)件評(píng)定根據(jù)缺損的嚴(yán)重程度和范圍確定，將構(gòu)件缺損的嚴(yán)重程度從優(yōu)到差劃分為如表10所示的5個(gè)等級(jí)(1～5)，缺損覆蓋范圍從小到大劃分為如表11所示的5個(gè)等級(jí)(A～E)。

表10 構(gòu)件缺損程度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表11 構(gòu)件缺損范圍評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)件狀況評(píng)分(Element Condition Score，ECS)根據(jù)缺損的嚴(yán)重程度和分布范圍，按照表12確定每一個(gè)構(gòu)件的ECS，分值越大表明構(gòu)件狀況越差。

表12 構(gòu)件狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

4.2 全橋平均狀況等級(jí)

BCSAv是基于全橋所有構(gòu)件整體評(píng)價(jià)的技術(shù)狀況等級(jí)，可稱(chēng)為全橋平均狀況等級(jí)，評(píng)定結(jié)果為1～5級(jí)，分別代表最優(yōu)～最差。BCSAv評(píng)定由組成結(jié)構(gòu)的每個(gè)構(gòu)件對(duì)全橋的貢獻(xiàn)值的加權(quán)組合，按式(14)計(jì)算。

(14)

表13 EIF評(píng)定表

4.3 全橋最差狀況等級(jí)

BCSCrit是基于關(guān)鍵構(gòu)件最差狀況評(píng)價(jià)的技術(shù)狀況等級(jí)，可稱(chēng)為全橋最差狀況等級(jí)，同樣，評(píng)定結(jié)果為1～5級(jí)，分別代表最優(yōu)～最差。BCSCrit評(píng)定取組成結(jié)構(gòu)的非常重要構(gòu)件的構(gòu)件狀態(tài)指數(shù)(ECI)的最大值，即式(15)所示。

BCSCrit=max {非常重要構(gòu)件的ECI} 。

(15)

非常重要構(gòu)件包括主橋面板、橫梁、次橋面板、連接件、拉吊桿、護(hù)欄和懸挑梁、墩臺(tái)等，以及其他懸吊、錨索體系的纜索。

4.4 橋梁狀況指數(shù)

考慮到以1～5的橋梁狀況等級(jí)代表橋梁的總體水平，對(duì)于公路工程以外的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)標(biāo)度有些難以理解和容易混淆。因此，引入百分制的橋梁狀況指數(shù)BCI(Bridge Condition Indicator)，用來(lái)表示可能的最佳狀態(tài)至最差狀態(tài)。BCI分為BCIAv和BCICrit，BCIAv代表平均服務(wù)水平，BCICrit代表最差服務(wù)水平，分別按式(16)和式(17)計(jì)算。

BCIAv=100-2[BCSAv2+6.5·BCSAv-7.5],

(16)

BCICrit=100-2[BCSCrit2+6.5·BCSCrit-7.5]。

(17)

5 各國(guó)評(píng)定方法分析

通過(guò)對(duì)美國(guó)、日本、英國(guó)的評(píng)定方法分析可以看出，雖然各國(guó)的橋梁養(yǎng)護(hù)管理特點(diǎn)不同，評(píng)定方法也不盡相同，但由于養(yǎng)護(hù)管理工作的必然性特征，各國(guó)的評(píng)定方法在很多方面仍然有相似之處并各有特點(diǎn)。

5.1 美、日、英的共同點(diǎn)

經(jīng)過(guò)多年來(lái)評(píng)定方法的總結(jié)和修訂，各國(guó)的橋梁檢查體系均細(xì)化到各構(gòu)件的具體缺損表現(xiàn)上，以構(gòu)件缺損狀況的檢查結(jié)果作為技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的基本依據(jù)，總體上均以從缺損到構(gòu)件再到全橋的分層綜合評(píng)定原則開(kāi)展橋梁技術(shù)狀況評(píng)定。

5.2 美、日的共同點(diǎn)

美國(guó)和日本對(duì)各類(lèi)橋型的構(gòu)件組成在評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了明確約定，同時(shí)對(duì)每類(lèi)構(gòu)件可能發(fā)生的缺損類(lèi)型及其評(píng)定標(biāo)度也進(jìn)一步明確。美國(guó)構(gòu)件評(píng)定體系共規(guī)定了103個(gè)構(gòu)件和47類(lèi)缺損，日本構(gòu)件評(píng)定體系共規(guī)定了19類(lèi)構(gòu)件(考慮材料29類(lèi)構(gòu)件)和26類(lèi)缺損。兩國(guó)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中，定義的構(gòu)件和缺損基本覆蓋了常用橋梁的所有類(lèi)型，確保了不同的橋梁檢查人員對(duì)同一構(gòu)件和同一橋梁檢查結(jié)果的一致性。同時(shí)，兩國(guó)對(duì)于每座橋梁檢查數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化處理大大提升了橋梁數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析和科學(xué)研究的價(jià)值。

5.3 日、英的共同點(diǎn)

日本和英國(guó)對(duì)橋梁綜合評(píng)價(jià)結(jié)果不約而同地考慮了最差狀況和平均狀況，略微區(qū)別之處在于日本從部件級(jí)別計(jì)算橋梁健康度Ⅰ和健康度Ⅱ，而英國(guó)在全橋級(jí)別計(jì)算橋梁平均狀況等級(jí)且直接以重要構(gòu)件等級(jí)作為全橋狀況等級(jí)。

另外，兩國(guó)對(duì)于缺損的評(píng)價(jià)都考慮了缺損的嚴(yán)重程度和范圍兩個(gè)維度，區(qū)別在于日本靜岡縣根據(jù)使用需求進(jìn)行了針對(duì)性的簡(jiǎn)化以便于檢查人員使用。

5.4 美、英的共同點(diǎn)

美國(guó)和英國(guó)的特點(diǎn)在于多元化，且國(guó)內(nèi)存在多種評(píng)價(jià)體系。本研究所述的美國(guó)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為主流評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，2016年Campbell等[19]對(duì)14個(gè)州的橋梁管理調(diào)查顯示，其中6個(gè)州使用AASHTO橋梁管理系統(tǒng)，6個(gè)州使用獨(dú)立開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)，2個(gè)州沒(méi)有使用系統(tǒng)。英國(guó)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[18]中同時(shí)給出了其他7種評(píng)定方法與該標(biāo)準(zhǔn)方法之間的換算關(guān)系，體現(xiàn)英國(guó)評(píng)定方法的多樣性。

5.5 美國(guó)的特點(diǎn)

美國(guó)的適應(yīng)度評(píng)定涵蓋內(nèi)容全面，有效地利用了國(guó)家橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)(NBI)中的數(shù)據(jù)，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單便捷，為路網(wǎng)級(jí)橋梁養(yǎng)護(hù)及改造提供了基礎(chǔ)。加州橋梁健康指數(shù)給出了橋梁剩余價(jià)值，有效利用基于構(gòu)件的評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)管理需求。

特別是美國(guó)的構(gòu)件評(píng)定體系中，對(duì)于構(gòu)件狀況4的評(píng)定，明確要求需要進(jìn)行“結(jié)構(gòu)審查”，由有相關(guān)資質(zhì)(或資格)的人員現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定確認(rèn)方可認(rèn)定，防止對(duì)于極端狀態(tài)的誤判。

5.6 日本的特點(diǎn)

日本在橋型、構(gòu)件及缺損類(lèi)型的細(xì)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他國(guó)家。國(guó)家級(jí)橋梁定期檢查標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)上部結(jié)構(gòu)就劃分出91種類(lèi)型之多，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫針對(duì)不同構(gòu)件類(lèi)型、裂縫走向及形態(tài)共細(xì)化出26類(lèi)。但在地方級(jí)橋梁定期檢查手冊(cè)中根據(jù)地方特點(diǎn)有所合并和取舍，避免檢查數(shù)據(jù)過(guò)多過(guò)細(xì)造成不必要的資源浪費(fèi)。

5.7 英國(guó)的特點(diǎn)

英國(guó)在評(píng)定計(jì)算過(guò)程中，將構(gòu)件劃分為4個(gè)重要性等級(jí)并分別賦予1.0～2.0之間的重要性系數(shù)，相當(dāng)于在計(jì)算不同橋型時(shí)，根據(jù)橋梁存在的構(gòu)件將權(quán)重進(jìn)行二次分配，既實(shí)現(xiàn)了變權(quán)的效果，又簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程。

6 結(jié)論

通過(guò)以上分析，我國(guó)先后兩種技術(shù)狀況評(píng)定方法各有特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)修訂應(yīng)在充分吸收二者優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮國(guó)外橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法的優(yōu)點(diǎn)和共性特征，強(qiáng)化橋梁定期檢查和技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作的有效支撐，促進(jìn)公路橋梁安全耐久水平的提升。

(1)為便于橋梁檢查人員現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)有準(zhǔn)確的參考，有必要在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上細(xì)化橋型、構(gòu)件和缺損評(píng)定標(biāo)度，加強(qiáng)缺損評(píng)定數(shù)據(jù)的定量化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，提高評(píng)定結(jié)果的客觀性并推動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型橋梁養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策水平的發(fā)展。

(2)為促進(jìn)橋梁養(yǎng)護(hù)精細(xì)化水平，有必要建立構(gòu)件狀況等級(jí)評(píng)定方法，在考慮構(gòu)件自身缺損狀況的基礎(chǔ)上，綜合考慮構(gòu)件、部件和結(jié)構(gòu)之間的相互作用和相互影響后予以評(píng)定，提高針對(duì)橋梁主要構(gòu)件的精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和預(yù)防養(yǎng)護(hù)水平。

(3)為加強(qiáng)對(duì)危舊橋梁的準(zhǔn)確判定，有必要在吸取我國(guó)原有兩種評(píng)定方法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加考慮構(gòu)件功能及安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)定要素，同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)4，5類(lèi)橋梁的復(fù)核認(rèn)定，提高評(píng)定結(jié)果對(duì)制訂養(yǎng)護(hù)措施的指導(dǎo)意義。

(4)為體現(xiàn)橋梁資產(chǎn)管理特性，有必要在原有技術(shù)狀況等級(jí)的基礎(chǔ)上，建立基于橋梁安全管理和資產(chǎn)管理考慮的多維度技術(shù)狀況評(píng)定指標(biāo)，推動(dòng)養(yǎng)護(hù)決策時(shí)兼顧單體橋梁養(yǎng)護(hù)的緊迫性和路網(wǎng)級(jí)橋梁遠(yuǎn)期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的需要。