高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分中存在的不足及應(yīng)對(duì)策略

摘 要：本研究根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，初步探討了高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分中存在的一些主要問(wèn)題，提出了幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施。結(jié)合檢測(cè)評(píng)定某橋預(yù)制箱梁實(shí)例，對(duì)高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，對(duì)于提高高速公路橋梁技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)水平具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 高速公路橋梁;技術(shù)評(píng)分;應(yīng)對(duì)措施

1 引言

隨著改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)交通事業(yè)的快速發(fā)展，高速公路橋梁面臨著的考驗(yàn)日益嚴(yán)峻。高速公路橋梁正常運(yùn)營(yíng)主要通過(guò)橋梁檢測(cè)評(píng)定這一重要依據(jù)，高速公路橋梁檢測(cè)評(píng)定的正確規(guī)范合理日益突顯出重要性。但針對(duì)高速公路橋梁采用《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評(píng)分過(guò)程中，主要存在以下幾方面問(wèn)題，基于此本研究深入分析并提出有針對(duì)性地應(yīng)對(duì)措施，結(jié)合具體實(shí)例，展望了高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分的發(fā)展趨勢(shì)。

2 高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分中存在的主要問(wèn)題

2.1 評(píng)估高速公路橋梁結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)

高速公路橋梁應(yīng)逐跨評(píng)估其上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況，再對(duì)整座橋梁上部結(jié)構(gòu)計(jì)算其技術(shù)狀況指數(shù)MCI，采用上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)MSI對(duì)高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行表示。可根據(jù)以下公式分別對(duì)MCI和MSI進(jìn)行計(jì)算：

如某5孔R(shí)C梁式構(gòu)件中產(chǎn)生剝離混凝土問(wèn)題，超過(guò)2%面積（扣45分），并在裂縫部位產(chǎn)生輕微滲水（扣15分），根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算得到扣分值，具體數(shù)值如表1中所示。

該公式中，DNij為公路橋梁中損壞的第i跨上部結(jié)構(gòu)第j類(lèi)構(gòu)建第k項(xiàng)相應(yīng)扣分值。

M_ijk為公路橋梁損壞的第i跨上部結(jié)構(gòu)第j類(lèi)構(gòu)建第k項(xiàng)部分的所占權(quán)重，根據(jù)公式M=3.0V³-5.5V²+3.5V進(jìn)行計(jì)算而得到，V可按照損壞的第k項(xiàng)部分扣分DN_ij在有損壞的構(gòu)件j扣分值中所占的百分比進(jìn)行計(jì)算得到的。MDN_ij為構(gòu)件j有損壞時(shí)的綜合扣分。

MDN_ij不足45的按照45取值，根據(jù)上述分析可知，構(gòu)件達(dá)到45分扣分值，只有超過(guò)2%的剝離混凝土病害，該片梁55分得分，構(gòu)件屬于D級(jí)。

如某RC梁式構(gòu)件為5孔，排水系統(tǒng)在橋面系中產(chǎn)生泄水管堵塞（大于總數(shù)20%，扣80分），而且還發(fā)生防水層漏水（扣65分），根據(jù)有關(guān)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，還根據(jù)上述公式對(duì)扣分值進(jìn)行計(jì)算，具體數(shù)值見(jiàn)表2。

MDN_ij超過(guò)100的按照100取值，根據(jù)上述分析，排水系統(tǒng)達(dá)到100分扣分值，橋面排水為0分，只堵塞20%排水管。可將構(gòu)件評(píng)定為E級(jí)，MSI結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)為0分，評(píng)定橋面排水為E類(lèi)，其實(shí)際情況復(fù)核存在一定的難度。

2.2 高速公路橋梁部件達(dá)不到合理的權(quán)重

針對(duì)高速公路橋梁而言，盡管比較重要的是病害，但管線及照明對(duì)于具有一定景觀要求的橋梁而言，也是非常重要的內(nèi)容。在規(guī)范中評(píng)估橋面的主要因素有：橋頭平順、橋面鋪裝、伸縮裝置、排水系統(tǒng)、護(hù)欄等，分別占有不同的權(quán)重，針對(duì)照明及管線沒(méi)有分配相應(yīng)的權(quán)重，在一定程度上不盡合理。

3 主要應(yīng)對(duì)措施

3.1 多劃分構(gòu)件，變權(quán)評(píng)分

通過(guò)上述分析高速公路橋梁評(píng)分中存在的一些不足之處，本研究采用構(gòu)件劃分方法及對(duì)其病害的權(quán)重扣分進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)對(duì)不合理扣分值的修正。諸如公路橋梁中的箱梁，可按照左腹板、底板、右腹板、頂板進(jìn)行劃分，再按照病害不同類(lèi)型的扣分值排序，將病害較小扣分值的優(yōu)先排在前面進(jìn)行扣分，對(duì)病害相對(duì)嚴(yán)重的采取“變權(quán)”，“打折”等措施后相應(yīng)扣分。不僅使病害嚴(yán)重程度得到一定程度的體現(xiàn)，還可進(jìn)行多個(gè)病害的扣分，并確保由于個(gè)別病害程度不嚴(yán)重而造成降低評(píng)定橋梁整體結(jié)構(gòu)的等級(jí)。根據(jù)上述分析，上述第1個(gè)例子在左腹板、底板、右腹板、頂板部位產(chǎn)生病害，其它部位沒(méi)發(fā)生病害，評(píng)分情況見(jiàn)表3。

由此可見(jiàn)，RC梁式構(gòu)件底板為48.76分扣分，底板為51.24分得分，頂板及左、右腹板都是100分得分，該RC梁式構(gòu)件為87.79分得分，構(gòu)建屬于B級(jí)，對(duì)于構(gòu)件只存在局部剝離混凝土及個(gè)別裂縫部位滲水的情況而言，更客觀貼切的構(gòu)件為B級(jí)。上述第2個(gè)例子中，橋梁共有5孔，其中第1孔發(fā)生阻塞泄水管，其余4孔跨泄水管沒(méi)有發(fā)生病害，其修正后的評(píng)分見(jiàn)表4。

根據(jù)上述分析可知，公路橋梁排水系統(tǒng)為109.08分扣分值，結(jié)合有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，橋梁第2孔排水系統(tǒng)為0分得分，其余孔跨排水系統(tǒng)為100分得分，最終該橋排水系統(tǒng)為80分得分，構(gòu)件為B 級(jí)。采用重新劃分構(gòu)件的方法，個(gè)別孔跨產(chǎn)生的病害不嚴(yán)重對(duì)于橋梁整體評(píng)分不會(huì)產(chǎn)生影響，橋梁整體受只有20%阻塞泄水管的影響并不突出，針對(duì)只有20%阻塞泄水管的情況，造成橋梁局部發(fā)生漏水，構(gòu)件為B級(jí)與實(shí)際更相符。

3.2 對(duì)高速公路橋梁部件權(quán)重進(jìn)行調(diào)整

因公路橋梁也不能完全忽視夜晚照明，在部件構(gòu)成規(guī)范中，主要涉及橋頭平順、橋面鋪裝、伸縮裝置、護(hù)欄及排水系統(tǒng)等組成部分，權(quán)重設(shè)置各有區(qū)別。因此可采取對(duì)照明部分增加評(píng)分，對(duì)其權(quán)重重新分配的方式，使公路橋梁提高評(píng)分。

4 檢測(cè)評(píng)定某橋預(yù)制箱梁實(shí)例

4.1 預(yù)制箱結(jié)構(gòu)橋梁的基本情況

裝配式預(yù)應(yīng)力箱梁因生產(chǎn)主梁時(shí)具有較高的集中化程度，可同步實(shí)施下部施工，施工周期得到縮短，較多應(yīng)用于實(shí)際工程中。但因預(yù)制成型后需較長(zhǎng)時(shí)間的擱置，外界環(huán)境在此過(guò)程中影響梁的程度較為明顯。某橋因施工現(xiàn)場(chǎng)在冬季來(lái)臨時(shí)存在沒(méi)有使用的十幾片梁，但這些梁是同批次澆筑，經(jīng)過(guò)了整個(gè)冬季四個(gè)月時(shí)間的凍融損害，為確保工程質(zhì)量需要檢測(cè)這批梁。本研究選取典型的一片檢測(cè)梁開(kāi)展相關(guān)研究，初步探討制定和實(shí)施預(yù)制箱梁荷載試驗(yàn)方案，并對(duì)比分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果，對(duì)其承載能力進(jìn)行客觀評(píng)定，為橋梁施工提供重要參考，也可用于評(píng)定經(jīng)過(guò)凍害后評(píng)定同類(lèi)型預(yù)制箱梁的承載力。本研究中高速公路橋梁上部連續(xù)箱梁為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，都是20米跨徑，按照公路Ⅰ級(jí)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 實(shí)驗(yàn)方法及有關(guān)參數(shù)

按照施工場(chǎng)地條件，為確保加載穩(wěn)定，應(yīng)用梁壓梁加載方法，并同時(shí)采用千斤頂作為力傳感器確保準(zhǔn)確的荷載數(shù)值。完成每級(jí)加荷后，持續(xù)10分鐘。在此時(shí)間內(nèi)對(duì)梁體外表面產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行觀察，達(dá)到10分鐘的持續(xù)時(shí)間后，對(duì)各項(xiàng)讀數(shù)進(jìn)行記錄。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式，以梁格法對(duì)橋梁仿真模型采用大型有限元程序進(jìn)行建立，并對(duì)正常使用狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)的承受外載輸入仿真模型進(jìn)行模擬，對(duì)橋梁計(jì)算其彎矩包絡(luò)圖，在外力作用下確定最不利截面的橋梁最大荷載。

按照彎矩包絡(luò)圖能夠?qū)τ嘘P(guān)參數(shù)進(jìn)行確定，受公路Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)荷載作用的影響，在橋梁跨中附近可產(chǎn)生最大彎矩，而彎矩和剪力在L/4和3L/4位置時(shí)都具有較大值，以上截面位置實(shí)測(cè)的應(yīng)變和撓度值是對(duì)箱梁承載力進(jìn)行分析確定的重要依據(jù)。在試驗(yàn)荷載下為了對(duì)箱梁應(yīng)變狀況進(jìn)行準(zhǔn)確分析，將2個(gè)應(yīng)變計(jì)分別布置在L/4、L/2、3L/4截面梗掖部位及與底板相距4厘米部位，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)共有12個(gè)，采用溫度自補(bǔ)償式應(yīng)變計(jì)。在試驗(yàn)荷載作用下，為實(shí)現(xiàn)對(duì)箱梁變形狀況的準(zhǔn)確分析，將撓度計(jì)分別布置在L/4、L/2、3L/4部位的梁底及兩端支點(diǎn)，共設(shè)置測(cè)量6個(gè)（其中將2個(gè)撓度計(jì)布置在L/2部位）。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為提高對(duì)試驗(yàn)梁工程質(zhì)量分析的便利性，分別按照各級(jí)試驗(yàn)荷載作用對(duì)試驗(yàn)梁下控制截面的應(yīng)變、撓度的實(shí)測(cè)值、理論值及其校驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，兩次加載后，試驗(yàn)梁各控制截面撓度校驗(yàn)系數(shù)值處于1.01—1.09之間，平均值處于1.051-1.059之間，試驗(yàn)梁各控制截面中，大部分應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)值處于0.742-1.238之間，基本上都超過(guò)0.9，其兩次加載后處于1.003-1.056之間的平均值。針對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋而言，通常撓度校驗(yàn)系數(shù)正常值處于0.68-0.99之間，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)正常值處于0.58-0.91之間，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的各項(xiàng)校驗(yàn)系數(shù)平均值都完全超過(guò)上限，與外觀調(diào)查結(jié)果相綜合，該梁有很多裂縫處于梗咽部位，同時(shí)發(fā)生滲水問(wèn)題，表明在承載能力和剛度方面，本試驗(yàn)梁與設(shè)計(jì)和使用性能等方面的要求還存在一定差距。

5 高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)分的發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)分析公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，與高速公路橋梁檢測(cè)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題相結(jié)合研究，針對(duì)存在的不足之處進(jìn)行總結(jié)并提出應(yīng)對(duì)措施。高速公路橋梁多種病害的評(píng)分扣分值比較嚴(yán)格，發(fā)生嚴(yán)重程度不大的兩種病害，可評(píng)定構(gòu)件為D或E級(jí)。在評(píng)分中采取變權(quán)、打折的方法，使其病害嚴(yán)重程度得到充分體現(xiàn)，還可對(duì)多個(gè)病害扣分，或更細(xì)致地劃分構(gòu)件，使更多的構(gòu)件“參與”評(píng)分，在某構(gòu)件上確定具體病害，提高扣分的合理性及精確性。采取構(gòu)件重新劃分方法，增加部件并對(duì)一些部件權(quán)重進(jìn)行修改，使高速公路橋梁各部件中存在的分配權(quán)重問(wèn)題得到解決，進(jìn)而將照明及管線列入高速公路橋梁評(píng)定范圍中，使高速公路橋梁的特點(diǎn)得到突出。在今后高速公路橋梁技術(shù)規(guī)范中應(yīng)對(duì)橋梁照明及管線方面存在的病害及扣分準(zhǔn)則進(jìn)行細(xì)化，諸如缺失照明、損壞管線等病害增加相應(yīng)缺損程度的扣分值，為高速公路橋梁狀況評(píng)定的科學(xué)規(guī)范性提供重要參考依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)還需要使病害種類(lèi)進(jìn)一步豐富，對(duì)評(píng)定高速公路橋梁重要構(gòu)件提高相應(yīng)的要求，結(jié)合評(píng)定高速公路橋梁的相關(guān)規(guī)范，提高評(píng)定高速公路橋梁的科學(xué)合理性，進(jìn)而提高高速公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定的客觀性和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院JTG/T H21—2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]，北京： 人民交通出版社，2011

[2] 張慧，王桂飛.城市橋梁施工技術(shù)問(wèn)題的探討[J]，科學(xué)中國(guó)人，2017.15

[3] 楊斌.公路橋梁設(shè)計(jì)初探[J]，公路，2017.16

[4] 蔣麥林.公路橋梁人性化設(shè)計(jì)及發(fā)展[J]，中華建設(shè)，2018.7

[5] 李永強(qiáng).住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部要求加強(qiáng)城市橋梁安全管理[J]，施工技術(shù)，2017.10

[6] 趙靈燕.淺析我國(guó)城市橋梁建設(shè)的安全度及耐久性[J]，中小企業(yè)管理與科技，2018.5

[7] 黃定江.城市橋梁一般病害的維修加固對(duì)策及其技術(shù)[J]，山西建筑，2017.10

[8] 路紫順，李鵬.城市橋梁建設(shè)的創(chuàng)新與應(yīng)用[J]，河南科技，2018.2

作者簡(jiǎn)介：王琳琳（1986—），女，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向：橋梁檢測(cè)與加固設(shè)計(jì)。