公路與城市橋梁養護規范中構件權重對比分析

孫東生 李攀

(河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司，河南鄭州 450000)

公路與城市橋梁養護規范中構件權重對比分析

孫東生 李攀

(河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司，河南鄭州 450000)

本文通過對《城市橋梁養護技術規范》（CJJ99-2003）和《公路橋涵養護規范》（JTGH11-2004）關于橋梁技術狀況評定的分析，指出了兩部養護規范存在的問題，比較了兩部規范對橋梁構件權重賦值差異。引入變權原理，探討了對構件缺省項權重的處理方法。最后，對兩部養護規范提出了改進建議。

技術狀況；養護規范；權重；變權原理

《城市橋梁養護技術規范》（CJJ99-2003）（以下簡稱“城養規”）[1]和《公路橋涵養護規范》（JTGH11-2004）（以下簡稱“公養規”）[2]的相繼頒布實施，對橋梁在運營階段所暴露出的一系列病害，提出具體的檢查、評定和養護措施，對我國橋梁養護和管理起到了重要作用。然而，隨著養護管理的發展，兩部規范也出現了一些問題。如對于同一橋梁兩部規范評定結果不一致，構件權重系數賦值兩部規范不統一等。文獻[3][4]對兩部規范評定體系進行了分析，指出了其存在的優缺點。同時，筆者發現：“城養規”中關于橋梁技術狀況評定中上部結構各構件劃分粗糙，而“公養規”中沒有劃分橋梁類型、統一部件權重。過于簡化部件造成了養護人員的操作困難。同時，兩部規范關于部件權重賦值存在一定的差異。這些都會影響評定結果的準確性，特別是處于臨界技術狀況等級的橋梁，具有更大的現實意義。

本文就兩部規范關于橋梁技術狀況評定中構件權重劃分進行比較，指出兩者存在的差異，并提出一些改進措施。

1 《城市橋梁養護技術規范》的評定方法

“城養規”根據城市橋梁在道路系統中的地位，把城市橋梁養護類別分為Ⅰ-Ⅴ類。對于Ⅰ類橋根據橋梁構件損壞程度和對橋梁安全的影響分為合格和不合格兩個等級。對于Ⅱ－Ⅴ類橋梁技術狀況的評估，采用分層加權法。根據檢測的損壞狀況及其扣分值，逐級、分層加權，最終得到橋梁各部分及全橋的BCI（橋梁缺損狀況指數）。對不同部位分別進行評定，可以了解不同部位的損壞情況，否則只知道整個橋梁的綜合狀況，而不知道具體的損壞構件，為下一步養護維修的目標增加了困難。所以，“城養規”中分層加權法提高了評定結果的準確性。

“城養規”第一步把橋梁分為橋面系，上部結構和下部結構，權重見表1。

表1 橋梁結構組成部分的權重

第二步分別對橋面系，上部結構和下部結構各項權重進行劃分，其權重分別見表2、3、4。

表2 橋面系各要素權重值

表3 橋梁上部結構各構件的權重

表4 橋梁下部結構各構件的權重

由表3可知：上部結構根據不同橋型劃分構件權重，但對部分橋型構件劃分不夠詳細，如拱橋，只給出主拱圈和橫向聯系的權重。對于中承式拱橋，上部結構還有吊桿，吊桿橫梁，系桿等，缺失的構件權重，勢必造成評定結果的不準確。

2 《公路橋涵養護規范》的評定方法

規范規定：全橋總體技術狀況等級評定，宜采用考慮橋梁各部件權重的綜合評定方法。在綜合評定中，首先根據缺損程度、缺損對結構使用功能的影響程度和缺損發展變化狀況等三個方面，以累加評分的方法對各部件的缺損狀況做出等級評定，得出部件的評定標度Ri，再依據各部件的重要程度給予不同的權重Wi，綜合得到全橋總體技術狀況等級。部件的缺損狀況評定方法與推薦橋梁各部件的權重分別見表5、6。

表5 橋梁部件缺損狀況評定方法

表6 推薦的橋梁各部件權重及綜合評定方法

由上表5、6可知：綜合技術狀況評定時，所有橋梁統一部件權重，簡單明確，避免繁瑣的評定計算，但是，過于簡化部件權重，增加了評定結果的主觀性。如對上部主要承重構件的權重分配為20，但對主要承重構件沒有做相應的細分，評定時只能根據各個構件的病害情況，綜合得出上部評定標度，但對于各個構件之間的權重關系不得而知，由此得到上部的評定標度也是根據個人經驗判斷，最終使得評定結果的主觀性較大。

3 兩部養護規范中構件權重的比較

依據“城養規”對構件的劃分思路，我們暫定兩部養護規范把橋梁構件分為四層：最高層也稱為目標層，為橋梁的技術狀況；第一層為橋面系、上部結構和下部結構；第二層分別為第一層各子項；最底層為第二層中各子項的病害狀況。本文只針對第一層和第二層中的構件權重進行比較。

3.1 第一層權重比較

“公養規”中橋面系、上部結構和下部結構，權重分別見表7。

表7 橋梁各構件權重對比

表8 橋梁各部位權重對比

由表8可知：兩部規范對同一上部和下部結構權重的賦值差別較大?！俺丘B規”相比“公養規”加強了上部結構的重要性，削弱了下部結構的重要性。

3.2 第二層權重比較

3.2.1 橋面系

按“城養規”計算，則橋面鋪裝、橋頭平順、伸縮裝置、排水系統、人行道、欄桿的權重分別為：0.15×0.3=0.045、0.15×0.15= 0.0225、0.15×0.25=0.0375、0.15×0.1=0.015、0.015、0.015。兩部規范橋面系權重比較見表9。

表9 橋面系各要素權重對比

由上表可知：“公養規”比“城養規”各要素劃分更加詳細（多出照明、標志、調治構造物、其他）。因此，“公養規”對應“城養規”的橋面系權重之和為0.10,小于0.15。但是，從橋梁總體技術狀況評定角度分析，“城養規”中缺少照明，標志及其他，顯然是不合理的。

3.2.2 上部結構

由表6可知，“公養規”中上部主要承重構件的權重為20，上部一般承重構件的權重為5，歸一后分別為：0.20，0.05。兩部養護規范權重對比見表10。

表10 上部結構權重對比

由表10可知：對于不同橋型，兩部養護規范不僅上部結構的權重存在差別，而且上部結構的子構件之間也存在較大的差別。同時，對于上部構件的劃分，“城養規”劃分了橋梁類型，細分構件，并分別對其權重賦值，而“公養規”統一橋梁構件權重，從這點分析，前者要比后者合理。但是，兩部養護規范對上部結構的劃分都沒有細致地反映不同橋型的構造特點，給管養人員帶來一定的操作困難。

3.2.3 下部結構

綜合表1、4、6，可以匯總見表11。

表11 下部結構權重對比

由表11可知：“城養規”把下部結構分為橋墩和橋臺，并且各自權重之和均為0.45，即下部結構權重之和為0.90，與表1中下部結構權重為0.45是矛盾的，這顯然是不合理的。“公養規”橋臺和橋墩權重沒有相互攪合，各自分配權重保證全橋的權重之和為1，結果較合理。

4 關于構件缺省項權重的處理

目前，橋梁結構形式主要包括懸索橋，斜拉橋，拱橋和梁橋四大橋型。每種橋型又具有不同的構造形式。以拱橋為例，上承式拱橋相對應于下承式和中承式拱橋就沒有吊桿及吊桿橫梁，扣除這兩部分權重后，余下的構件權重之和就不等于1。因此，就面臨如何分配缺省項權重的問題。“公養規”對于缺省項判斷得分為0，權重系數不變，乘以各自的權重后，缺省項總得分仍為0，加到技術狀況評定計算中。對于這樣的處理，缺省項權重并沒有得到分配，而余下的構件之間的重要性關系仍保持原狀（權重值沒變），這樣的權重處理是不合理的，至于評定結果是否準確，有待商酌。

筆者推薦使用文獻[5]中的變權原理來處理構件缺省項的權重，部件得分乘以各自權重求和后再除以權重之和，即下面變權原理取a=1，具體為：

式中：wj—第j個指標的權重；xj—第j個指標的得分；m—為指標的個數；a—為一系數。

5 結語

本文從合理性與可操作性角度，分析了“城養規”和“公養規”技術狀況評定方法，探討了各自存在優缺點，從構件權重劃分的比較中得出以下結論：

（1）“城養規”把上部結構根據不同橋型劃分構件，分層加權得到橋梁技術狀況等級，方法較為合理，提高了評定結果的準確性，但對于部分橋型的構件權重劃分不夠詳細。

（2）“公養規”按照部件劃分橋梁結構，權重賦值顯得較為粗糙。評定方法操作簡單，但主觀性較大。另外，部件缺損狀況評定，具有很大模糊性，應針對各個部件特點，總結能代表其技術狀況的指標分別評定，并賦予其權重，綜合得出部件的技術狀況[6]。

（3）兩部養護規范對構件權重賦值存在較大差異，直接導致評定結果的差異，增大了評定舊橋技術狀況等級的不準確性。

（4）兩部養護規范都沒有明確給出關于構件缺省項的權重處理方法。變權原理可為處理此問題提供一種思路。

[1]中華人民共和國行業標準.（CJJ99-2003）城市橋梁養護技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]（JTGH11-2004）中華人民共和國行業標準公路橋涵養護規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]譚金華，陳惟珍，徐俊.橋梁外觀調查狀態評估方法的比較和應用[J].橋梁建設，2004(6):73-76.

[4]杜娟，韓建剛，陳奕柏.城市橋梁技術狀況評估體系的研究[J].科技創新導報，2008(4)：58.

[5]李洪興.因素空間理論與知識表示的數學框架（Ⅲ）——變權綜合原理[J].模糊系統與數學，1995（8）：44-48.

[6]劉延芳，周泳濤，鮑衛剛.基于模糊評價理論和層次分析的混凝土梁式橋綜合性能評估[J].公路交通科技，2012，29（12）：96-100.

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1003-5168(2014)04-0143-03