高速公路橋梁技術(shù)狀況評分中存在的不足及應(yīng)對策略

摘 要：本研究根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》，初步探討了高速公路橋梁技術(shù)狀況評分中存在的一些主要問題，提出了幾點應(yīng)對措施。結(jié)合檢測評定某橋預(yù)制箱梁實例，對高速公路橋梁技術(shù)狀況評分的發(fā)展趨勢進行了展望，對于提高高速公路橋梁技術(shù)狀況的評價水平具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞： 高速公路橋梁;技術(shù)評分;應(yīng)對措施

1 引言

隨著改革開放以來我國交通事業(yè)的快速發(fā)展，高速公路橋梁面臨著的考驗日益嚴峻。高速公路橋梁正常運營主要通過橋梁檢測評定這一重要依據(jù)，高速公路橋梁檢測評定的正確規(guī)范合理日益突顯出重要性。但針對高速公路橋梁采用《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》進行評分過程中，主要存在以下幾方面問題，基于此本研究深入分析并提出有針對性地應(yīng)對措施，結(jié)合具體實例，展望了高速公路橋梁技術(shù)狀況評分的發(fā)展趨勢。

2 高速公路橋梁技術(shù)狀況評分中存在的主要問題

2.1 評估高速公路橋梁結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)

高速公路橋梁應(yīng)逐跨評估其上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況，再對整座橋梁上部結(jié)構(gòu)計算其技術(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對高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)狀況進行表示?？筛鶕?jù)以下公式分別對MCI和MSI進行計算：

如某5孔RC梁式構(gòu)件中產(chǎn)生剝離混凝土問題，超過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)標準規(guī)定，根據(jù)以下公式進行計算得到扣分值，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類構(gòu)建第k項相應(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類構(gòu)建第k項部分的所占權(quán)重，根據(jù)公式M=3.0V³-5.5V²+3.5V進行計算而得到，V可按照損壞的第k項部分扣分DN_ij在有損壞的構(gòu)件j扣分值中所占的百分比進行計算得到的。MDN_ij為構(gòu)件j有損壞時的綜合扣分。

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

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)定標準，還根據(jù)上述公式對扣分值進行計算，具體數(shù)值見表2。

MDN_ij超過100的按照100取值，根據(jù)上述分析，排水系統(tǒng)達到100分扣分值，橋面排水為0分，只堵塞20%排水管?？蓪?gòu)件評定為E級，MSI結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)為0分，評定橋面排水為E類，其實際情況復(fù)核存在一定的難度。

2.2 高速公路橋梁部件達不到合理的權(quán)重

針對高速公路橋梁而言，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)、護欄等，分別占有不同的權(quán)重，針對照明及管線沒有分配相應(yīng)的權(quán)重，在一定程度上不盡合理。

3 主要應(yīng)對措施

3.1 多劃分構(gòu)件，變權(quán)評分

通過上述分析高速公路橋梁評分中存在的一些不足之處，本研究采用構(gòu)件劃分方法及對其病害的權(quán)重扣分進行相應(yīng)調(diào)整以實現(xiàn)對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、頂板進行劃分，再按照病害不同類型的扣分值排序，將病害較小扣分值的優(yōu)先排在前面進行扣分，對病害相對嚴重的采取“變權(quán)”，“打折”等措施后相應(yīng)扣分。不僅使病害嚴重程度得到一定程度的體現(xiàn)，還可進行多個病害的扣分，并確保由于個別病害程度不嚴重而造成降低評定橋梁整體結(jié)構(gòu)的等級。根據(jù)上述分析，上述第1個例子在左腹板、底板、右腹板、頂板部位產(chǎn)生病害，其它部位沒發(fā)生病害，評分情況見表3。

由此可見，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，對于構(gòu)件只存在局部剝離混凝土及個別裂縫部位滲水的情況而言，更客觀貼切的構(gòu)件為B級。上述第2個例子中，橋梁共有5孔，其中第1孔發(fā)生阻塞泄水管，其余4孔跨泄水管沒有發(fā)生病害，其修正后的評分見表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)范標準，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。采用重新劃分構(gòu)件的方法，個別孔跨產(chǎn)生的病害不嚴重對于橋梁整體評分不會產(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級與實際更相符。

3.2 對高速公路橋梁部件權(quán)重進行調(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。因此可采取對照明部分增加評分，對其權(quán)重重新分配的方式，使公路橋梁提高評分。

4 檢測評定某橋預(yù)制箱梁實例

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)主梁時具有較高的集中化程度，可同步實施下部施工，施工周期得到縮短，較多應(yīng)用于實際工程中。但因預(yù)制成型后需較長時間的擱置，外界環(huán)境在此過程中影響梁的程度較為明顯。某橋因施工現(xiàn)場在冬季來臨時存在沒有使用的十幾片梁，但這些梁是同批次澆筑，經(jīng)過了整個冬季四個月時間的凍融損害，為確保工程質(zhì)量需要檢測這批梁。本研究選取典型的一片檢測梁開展相關(guān)研究，初步探討制定和實施預(yù)制箱梁荷載試驗方案，并對比分析實測數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果，對其承載能力進行客觀評定，為橋梁施工提供重要參考，也可用于評定經(jīng)過凍害后評定同類型預(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級荷載進行設(shè)計。

4.2 實驗方法及有關(guān)參數(shù)

按照施工場地條件，為確保加載穩(wěn)定，應(yīng)用梁壓梁加載方法，并同時采用千斤頂作為力傳感器確保準確的荷載數(shù)值。完成每級加荷后，持續(xù)10分鐘。在此時間內(nèi)對梁體外表面產(chǎn)生的裂縫進行觀察，達到10分鐘的持續(xù)時間后，對各項讀數(shù)進行記錄。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式，以梁格法對橋梁仿真模型采用大型有限元程序進行建立，并對正常使用狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)的承受外載輸入仿真模型進行模擬，對橋梁計算其彎矩包絡(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)進行確定，受公路Ⅰ級標準荷載作用的影響，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位置時都具有較大值，以上截面位置實測的應(yīng)變和撓度值是對箱梁承載力進行分析確定的重要依據(jù)。在試驗荷載下為了對箱梁應(yīng)變狀況進行準確分析，將2個應(yīng)變計分別布置在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)變測點共有12個，采用溫度自補償式應(yīng)變計。在試驗荷載作用下，為實現(xiàn)對箱梁變形狀況的準確分析，將撓度計分別布置在L/4、L/2、3L/4部位的梁底及兩端支點，共設(shè)置測量6個（其中將2個撓度計布置在L/2部位）。

4.3 實驗結(jié)果分析

為提高對試驗梁工程質(zhì)量分析的便利性，分別按照各級試驗荷載作用對試驗梁下控制截面的應(yīng)變、撓度的實測值、理論值及其校驗系數(shù)進行分析，結(jié)果顯示，兩次加載后，試驗梁各控制截面撓度校驗系數(shù)值處于1.01—1.09之間，平均值處于1.051-1.059之間，試驗梁各控制截面中，大部分應(yīng)變校驗系數(shù)值處于0.742-1.238之間，基本上都超過0.9，其兩次加載后處于1.003-1.056之間的平均值。針對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋而言，通常撓度校驗系數(shù)正常值處于0.68-0.99之間，應(yīng)變校驗系數(shù)正常值處于0.58-0.91之間，本實驗結(jié)果中的各項校驗系數(shù)平均值都完全超過上限，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，同時發(fā)生滲水問題，表明在承載能力和剛度方面，本試驗梁與設(shè)計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)狀況評分的發(fā)展趨勢

通過分析公路橋梁技術(shù)狀況評定標準，與高速公路橋梁檢測中存在的常見問題相結(jié)合研究，針對存在的不足之處進行總結(jié)并提出應(yīng)對措施。高速公路橋梁多種病害的評分扣分值比較嚴格，發(fā)生嚴重程度不大的兩種病害，可評定構(gòu)件為D或E級。在評分中采取變權(quán)、打折的方法，使其病害嚴重程度得到充分體現(xiàn)，還可對多個病害扣分，或更細致地劃分構(gòu)件，使更多的構(gòu)件“參與”評分，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，增加部件并對一些部件權(quán)重進行修改，使高速公路橋梁各部件中存在的分配權(quán)重問題得到解決，進而將照明及管線列入高速公路橋梁評定范圍中，使高速公路橋梁的特點得到突出。在今后高速公路橋梁技術(shù)規(guī)范中應(yīng)對橋梁照明及管線方面存在的病害及扣分準則進行細化，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定的科學(xué)規(guī)范性提供重要參考依據(jù)。

6 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁技術(shù)狀況評定標準還需要使病害種類進一步豐富，對評定高速公路橋梁重要構(gòu)件提高相應(yīng)的要求，結(jié)合評定高速公路橋梁的相關(guān)規(guī)范，提高評定高速公路橋梁的科學(xué)合理性，進而提高高速公路橋梁技術(shù)狀況評定的客觀性和準確性。

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