城市橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法淺析

李小國(guó)，黃煒煜，楊可可

(1.岳陽市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，湖南 岳陽 414000；2.湖南省水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410131)

0 引言

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)城市橋梁建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀的各類橋梁也日漸增多。在城市橋梁建設(shè)獲得長(zhǎng)足進(jìn)步的同時(shí)，部分建造年代久遠(yuǎn)的橋梁原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、結(jié)構(gòu)構(gòu)件劣化，使用功能下降，且突發(fā)的地質(zhì)氣候?yàn)?zāi)害、交通車流量急劇增大、集裝車輛超載導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生各類病害，并日趨嚴(yán)重[1]。如何及時(shí)檢查橋梁病害、發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，依據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)正確檢定結(jié)構(gòu)物的實(shí)際損傷程度，客觀評(píng)價(jià)橋梁的實(shí)際承載能力，從而采用合理的維修加固方法，已成當(dāng)前工程技術(shù)人員亟待研究的重要問題[2]。

在橋梁技術(shù)的評(píng)估研究方面，各國(guó)依據(jù)實(shí)際情況，研究制訂符合本國(guó)的評(píng)估規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。基本原理差異不大，多采用結(jié)構(gòu)分級(jí)的方法。評(píng)估內(nèi)容一般包括使用功能狀況、結(jié)構(gòu)缺損狀況、實(shí)際承載能力、重要性等方面。目前我國(guó)城市橋梁的技術(shù)狀況評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)為《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99-2003)[3]，規(guī)范中的評(píng)估方法以結(jié)構(gòu)狀況評(píng)估為主，本文中選擇一座中承式混凝土拱橋進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)估，為我國(guó)城市橋梁技術(shù)狀況評(píng)估的修訂提供有益參考。

1 規(guī)范評(píng)估體系

CJJ99-2003根據(jù)橋梁在城市中的重要性，將橋梁分為五類養(yǎng)護(hù)等級(jí)。Ⅰ類養(yǎng)護(hù)的橋梁和Ⅱ～Ⅴ類養(yǎng)護(hù)的橋梁分別采用兩種不同的評(píng)估方法：Ⅰ類養(yǎng)護(hù)的橋梁按其完好狀態(tài)直接分為合格級(jí)和不合格級(jí)；Ⅱ～Ⅴ類養(yǎng)護(hù)的橋梁采用分層加權(quán)法，根據(jù)評(píng)估結(jié)果將橋梁的技術(shù)狀況分為A～E五個(gè)等級(jí)。

將橋梁結(jié)構(gòu)按照如下順序進(jìn)行分級(jí)：“全橋→三個(gè)部位→十五個(gè)部件→每個(gè)構(gòu)件”四個(gè)層次，在各部位和部件的分級(jí)中采用固定的權(quán)重值，具體構(gòu)件中損壞類型的權(quán)值參照經(jīng)驗(yàn)公式：ωij=3μ3-5.5μ2+3.5μ計(jì)算得出?？蓞⒄瘴墨I(xiàn)[3]中4.5.2由最底層構(gòu)件開始計(jì)算，逐層加權(quán)綜合得到上層直至到全橋的技術(shù)狀況指數(shù)BCI[4][5]。

2 中承式混凝土箱型拱橋評(píng)估實(shí)例

2.1 橋梁概況

某橋梁跨徑為80 m的中承式混凝土箱型拱橋，該橋設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)、掛車-100，矢跨比為1/3，懸鏈線拱軸線，拱頂設(shè)有一道橫撐相連。拱肋采用C40混凝土箱拱，混凝土橋面板與3道縱向肋梁和橫向系梁為整體現(xiàn)澆，U型橋臺(tái)。養(yǎng)護(hù)等級(jí)為城市橋梁Ⅰ級(jí)。

2.2 技術(shù)狀況檢測(cè)

(1)橋面系：全橋橋面有多處交錯(cuò)裂縫，網(wǎng)裂面積約占全橋總面積的2%；第3跨右側(cè)行車道有1處開裂破損，A=1×0.8 m2；伸縮縫有泥沙堵塞，橡膠條老化，2#伸縮縫保護(hù)帶開裂，最大縫寬為2 mm；個(gè)別護(hù)欄破損露筋。

(2)排水系統(tǒng)：全橋有12個(gè)泄水孔，8個(gè)泄水孔堵塞，部分泄水孔設(shè)置不合理，雨水侵蝕梁底。

(3)欄桿、護(hù)欄：上游側(cè)護(hù)欄有1處破損露筋，下游側(cè)護(hù)欄有2處破損露筋。

(4)混凝土箱拱：總體狀況良好，2#主拱圈1#拱腳處左、右兩側(cè)各有1處脹裂露筋，A1=0.1 m2、A2=0.4 m2。

(5)吊桿：2#拱肋2#吊桿不銹鋼護(hù)套開裂，1#拱肋1#吊桿下部混凝土防水護(hù)筒開裂。

(6)現(xiàn)澆橋面板：橋面板技術(shù)狀況良好，未見明顯病害。

(7)縱向肋梁：縱向肋梁為剛性系桿，全部縱向肋梁多處豎向裂縫，最大縫寬為0.18 mm，且1-1#、1-3#縱梁在5#立柱頂部發(fā)生梁體斷裂、露筋。

(8)橫向系梁：全部橫向系梁多處豎向裂縫，最大縫寬為0.22 mm。

(9)立柱：個(gè)別立柱有局部破損露筋，程度較輕。

(10)下部結(jié)構(gòu)：總體技術(shù)狀況良好，未見明顯病害。

(11)其它：標(biāo)線模糊，燈具完好。該橋未設(shè)置支座、橋墩、錐坡護(hù)坡和調(diào)治構(gòu)造物。

2.3 技術(shù)狀況評(píng)估

根據(jù)CJJ 99-2003規(guī)定，吊桿拱橋?qū)儆谔厥饨Y(jié)構(gòu)橋梁，按照其中的4.5.3條“上部結(jié)構(gòu)有落梁和脫空趨勢(shì)或梁、板斷裂”時(shí)，可直接評(píng)定為不合格級(jí)橋。由于該橋1-1#、1-3#縱梁斷裂，影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全，橋梁技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定為“不合格級(jí)”，應(yīng)立即修復(fù)。

2.4 按照公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG/T H21-2011)[6]評(píng)估

JTG/T H21-2011中按不同橋型進(jìn)行橋梁評(píng)定分類，并對(duì)不同橋型的部件進(jìn)行細(xì)化；根據(jù)不同橋型的部件類型制定評(píng)定細(xì)則，細(xì)化評(píng)定指標(biāo)并提出量化標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)橋梁技術(shù)狀況的評(píng)定模型。上述中承式混凝土箱型拱橋中沒有設(shè)置某些構(gòu)件時(shí)，根據(jù)此構(gòu)件隸屬于上部、下部構(gòu)件或橋面系關(guān)系，將此缺失構(gòu)件的權(quán)重分配給其它部件，參照文獻(xiàn)[6]中表4.2.2.3可得下頁表1。

全橋技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]中4.1.8條，因該橋的主要部件縱梁存在多處裂縫，且有1-1#、1-3#縱梁斷裂，評(píng)分達(dá)到5類且影響橋梁安全，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評(píng)定，所以該橋的總體技術(shù)狀況評(píng)分Dr為37.51，為5類橋梁。

對(duì)比JTG/T H21-2011，組合式拱橋在CJJ 99-2003中為特殊結(jié)構(gòu)橋梁，規(guī)范CJJ 99-2003缺乏對(duì)組合式拱橋的具體評(píng)估內(nèi)容，無法直接詳細(xì)表現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)各組成部分的技術(shù)狀況，評(píng)估結(jié)果受主觀因素影響較大。

表1 某中承式混凝土箱型拱橋評(píng)估結(jié)果表

3 規(guī)范中其它不足

3.1 評(píng)估方法的適用性

CJJ 99-2003對(duì)Ⅰ類和Ⅱ～Ⅴ類橋梁采取不同的評(píng)估方法，分類方法值得商榷。其中Ⅱ～Ⅴ類橋梁的評(píng)估采用分層加權(quán)法，部件劃分細(xì)化，但上部結(jié)構(gòu)只列出幾種常見梁，評(píng)定模型仍然不夠完備適用。對(duì)于Ⅰ類橋則依據(jù)結(jié)構(gòu)損傷程度和是否影響橋梁安全，直接評(píng)定為合格與不合格等級(jí)，無法直觀準(zhǔn)確反映橋梁整體及部件的技術(shù)狀況，評(píng)估方法受主觀因素影響較大。

3.2 構(gòu)件缺損狀況及扣分標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)Ⅱ～Ⅴ類橋梁CJJ 99-2003給出了較詳細(xì)的構(gòu)件缺損分類和扣分標(biāo)準(zhǔn)，但規(guī)范中的部分缺損扣分值存在不合理性，如橋面鋪裝“坑槽”損壞程度無論大小，扣分值均為65分。上部結(jié)構(gòu)PC或RC梁式構(gòu)件中梁體下?lián)蠟椤拜p微”時(shí)扣分值為40分，而梁體由于受力而產(chǎn)生的裂縫為“明顯”時(shí)扣分值為35分。

3.3 未設(shè)置的橋梁構(gòu)件評(píng)分

當(dāng)橋梁沒有設(shè)置某構(gòu)件時(shí)，規(guī)范中沒有適用的處理方法，如規(guī)定權(quán)重分配給其它部件處理方法，因而不同的檢查人員可能得到不同的評(píng)估結(jié)果。

3.4 不合格橋和D級(jí)橋梁?jiǎn)雾?xiàng)評(píng)定指標(biāo)

CJJ 99-2003中規(guī)定當(dāng)出現(xiàn)第4.5.3條和附錄D評(píng)分等級(jí)、扣分表中16種構(gòu)件“*”損壞類型時(shí)，Ⅱ～Ⅴ類橋梁不再分層加權(quán)評(píng)估而直接評(píng)定為D級(jí)橋，使得Ⅱ～Ⅴ類橋梁損壞程度可能達(dá)到E級(jí)而只能止于D級(jí)，不能準(zhǔn)確評(píng)估橋梁的技術(shù)狀況；Ⅰ類養(yǎng)護(hù)橋梁直接評(píng)定為不合格橋梁，不能詳細(xì)得出橋梁結(jié)構(gòu)各組成部分的技術(shù)狀況。

4 結(jié)語

本文介紹了CJJ 99-2003中橋梁技術(shù)狀況指數(shù)的計(jì)算方法，對(duì)一座中承式混凝土拱橋分別按照城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范和公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了技術(shù)狀況評(píng)估，最后從評(píng)估方法的適用性等幾方面分析規(guī)范CJJ 99-2003的不足之處，并提出以下幾點(diǎn)建議：(1)規(guī)范附錄D中可適用評(píng)估的橋型不夠全面。例如“鋼-混”組合式橋梁和鋼管混凝土拱橋在城市中應(yīng)用比較廣泛，但規(guī)范中缺少相應(yīng)的評(píng)估內(nèi)容，應(yīng)以現(xiàn)有規(guī)范為基礎(chǔ)，對(duì)其它未列入規(guī)范中的橋型開展相關(guān)研究。(2)規(guī)范中對(duì)構(gòu)件的劃分較為粗糙，對(duì)各類病害的描述以文字為主，部分病害程度劃分不合理，應(yīng)以現(xiàn)有規(guī)范為基礎(chǔ)，不斷積累資料和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同橋型完善詳細(xì)的評(píng)估細(xì)則。(3)對(duì)Ⅰ類和Ⅱ～Ⅴ類橋梁采取不同的評(píng)估方法，分類評(píng)估方法有待研究改進(jìn)。依據(jù)構(gòu)件局部嚴(yán)重病害采用直接評(píng)估方法，規(guī)范CJJ 99-2003中該方法有局限性，使得有些可能達(dá)到E級(jí)的橋梁在評(píng)估時(shí)只能止于D級(jí)，不能準(zhǔn)確反映橋梁的實(shí)際技術(shù)狀況。建議對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的修訂，以免當(dāng)某些主要構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全的病害，橋梁整體技術(shù)狀況評(píng)估還較好時(shí)，造成實(shí)際危險(xiǎn)程度被覆蓋。

[1]石川一美.日本道路橋梁的性能評(píng)價(jià)及檢測(cè)技術(shù)[C].第七屆全國(guó)建筑物鑒定與加固改造學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2004.

[2]于曉光.國(guó)內(nèi)、外橋梁養(yǎng)護(hù)檢測(cè)規(guī)范對(duì)比[J].世界橋梁，2012，42(2)：59-62.

[3]CJJ 99-2003，城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4]陳寶春，余印根.公路與城市橋梁技術(shù)狀況評(píng)估方法對(duì)比分析[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2013，26(3)：94-100.

[5]黃卿維，余印根，韋建剛，等.鋼管混凝土拱橋技術(shù)狀況檢查與評(píng)估[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，28(3)：34-39.

[6]JTG/T H21-2011，公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].