現(xiàn)行《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》存在問題的分析及建議

李宏浩，李宇鵬，王冰

（沈陽建筑大學土木工程學院，遼寧 沈陽 110168）

0 引言

橋梁是交通網(wǎng)絡中的關鍵節(jié)點，是關系社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎設施，其安全性對生命安全、社會和經(jīng)濟的穩(wěn)定及發(fā)展都具有十分重要的意義。為了能夠及時了解橋梁狀態(tài)，必須對橋梁的技術(shù)狀況建立一套行之有效的評定方法。目前，橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評定主要依據(jù)有《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）[1]、《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11—2004）[2]及《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21—2011）[3]。這些規(guī)范標準不夠完善，不可避免地會對橋梁技術(shù)狀況評定產(chǎn)生許多影響，進而導致評定結(jié)果不能反映橋梁的實際狀況。眾多專家學者對標準規(guī)范中出現(xiàn)的各種問題進行了探討，其中閆成明[4]提出了《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》在對一些構(gòu)件數(shù)目少或病害種類多的橋梁進行評定時，會使橋梁整體及部件技術(shù)狀況評定等級偏低的問題。馬少飛等[5]從病害形成原因、對構(gòu)件的影響、發(fā)展趨勢、標度優(yōu)化方面對構(gòu)件的評分進行優(yōu)化，在一定程度上提高了構(gòu)件的得分，使評定結(jié)果與實際情況更為貼近。陳旭芳[6]、汪乾松[7]對比了三種規(guī)范的差異，對扣分表進行了調(diào)整。彭松[8]引入了病害發(fā)展趨勢修正系數(shù)。以往的研究未明確多種輕微病害同時發(fā)生時構(gòu)件的扣分標準，導致構(gòu)件扣分過高。因此，本文對《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》現(xiàn)存問題進行討論并提出改進建議。

1 橋梁的技術(shù)狀況評定方法及其存在的問題

公路橋梁技術(shù)狀況評定主要依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）（以下簡稱《公標》）?！豆珮恕吩谥暗摹豆窐蚝B(yǎng)護規(guī)范》及《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的基礎上進行優(yōu)化，具有以下優(yōu)點：將橋梁評估劃分為四個層次進行分層評估，使評價理論更加科學可靠；為滿足不同橋型的橋梁評估要求，依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式細致地劃分了橋型；病害權(quán)重及構(gòu)件權(quán)重可以根據(jù)橋梁實際情況進行調(diào)整，使計算結(jié)果更加精確；首次提出了可以直接評定不合格橋和D級橋的14條單項指標，突出體現(xiàn)了嚴重的單一病害對橋梁的影響，提高了橋梁技術(shù)狀況評估工作的安全性。

《公標》應用了層次分析法，依據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式將橋梁劃分為6大類，并依據(jù)每類橋型的不同結(jié)構(gòu)特點，給出不同橋型橋梁的部件種類劃分與權(quán)重指標、病害標度的定性與定量描述，且部件權(quán)重可以根據(jù)橋梁部件的實際存在情況進行調(diào)整，將橋梁整體劃分為構(gòu)件、部件、結(jié)構(gòu)體系（包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系）、橋梁整體四級進行分層逐級評定，對橋梁構(gòu)件采用如式（1）～（3）進行計算；

式（1）～（4）中：PMCIl為上部結(jié)構(gòu)第i類部件l構(gòu)件的得分，值域為0～100分；BMCIl為下部結(jié)構(gòu)第i類部件l構(gòu)件的得分，值域為0～100分；DMCIl為橋面系第i類部件l構(gòu)件的得分，值域為0～100分；k為第i類部件l構(gòu)件出現(xiàn)扣分指標的種類數(shù)；U、x、y為引入的變量；i為部件類別，例如i表示上部承重構(gòu)件、支座、橋墩等；j為第i類部件l構(gòu)件的第j類檢測指標；DPij為第i類部件l構(gòu)件的第j類檢測指標的扣分值；根據(jù)構(gòu)件各種檢測指標扣分值。

由以上公式可知，當同一構(gòu)件同時發(fā)生多種病害時，如果各病害扣分的順序不同，則按上式計算的結(jié)果也不相同，所以在應用該規(guī)范計算構(gòu)件得分時，需要先按照規(guī)范操作指南說明按照病害的嚴重程度由大到小順序進行計算，以得到相對準確的、唯一的計算結(jié)果。

在橋梁檢測的工程實例中，還發(fā)現(xiàn)了存在依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范計算得出的橋梁構(gòu)件技術(shù)狀況評分與實際情況不符的情況。例如同一橋梁的兩個橋墩，經(jīng)現(xiàn)場檢測所得橋梁情況如表1所示。

表1 某橋梁墩柱的技術(shù)狀況評定表

依據(jù)《公標》的計算方法可以得出1#墩的構(gòu)件得分為47.55，2#墩的構(gòu)件得分為50，計算結(jié)果表明1#墩的技術(shù)狀況略差于2#墩。

但從兩墩現(xiàn)場檢測出的病害來看，1#墩存在的各種病害面積極小，僅會對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生微小影響；2#墩的裸露鋼筋銹蝕病害會危害構(gòu)件的承載能力，導致結(jié)構(gòu)失效。顯然，2#墩的危險程度應高于1#墩，與依據(jù)《公標》計算出的構(gòu)件技術(shù)狀況評分相反。

之所以會出現(xiàn)這種與常理相反的評定結(jié)果，一方面是因為《公標》對某些病害的初始扣分標準過高，如混凝土磨損、剝落等病害，零星出現(xiàn)的面積不足0.1m2的表面缺陷與單處面積0.5m2的表面缺陷的規(guī)定扣分值相同。另一方面，《公標》中的計算方法在多個輕微病害疊加之后，構(gòu)件得分過低，易造成一些病害程度輕微但種類較多的橋最后的技術(shù)狀況得分較低；相反病害程度嚴重，而種類單一的橋梁構(gòu)件計算出的技術(shù)狀況評分偏高。例如：四處面積分別不足0.1m2的病害的1號構(gòu)件的扣分值可達53.77；而單一病害破損面積為0.5m2的2號構(gòu)件，雖然總體破損面積大于1號構(gòu)件，但依據(jù)規(guī)范的扣分值只有20分?！豆珮恕啡趸藛我徊『乐爻潭葘Y(jié)構(gòu)的影響，夸大了病害種類的影響作用。

綜上所述，雖然《公標》與之前的同類規(guī)范相比具有更多的優(yōu)點，但在實際應用中也存在橋梁檢測工作量大、重視病害數(shù)量而輕視單一病害的嚴重程度、輕微病害扣分過高、當存在多種輕微病害時，總體扣分過高、扣分值必須由大到小排列、計算量大、計算復雜等問題。因此，對《公標》進行細化補充研究，對其在應用中存在的問題提出了改進建議，見表2。

表2 現(xiàn)行規(guī)范結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的評定方法缺陷

2 對問題的改進建議

根據(jù)《公標》規(guī)定，橋梁下部結(jié)構(gòu)病害包括蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、鋼筋銹蝕、磨損、混凝土碳化腐蝕、圬工砌體缺陷、裂縫、位移。本文通過分析各種病害產(chǎn)生的原因和病害對橋梁結(jié)構(gòu)危害的機理，對《公標》進行改進，在第九章的基礎上對病害種類進行重新劃分并調(diào)整了扣分標準，以解決《公標》重視病害數(shù)量而輕視單一病害嚴重程度和存在多種輕微病害時總體扣分過高的問題。修改后的構(gòu)件病害包括混凝土保護層表面病害、混凝土保護層碳化腐蝕、鋼筋銹蝕、圬工砌體缺陷、結(jié)構(gòu)裂縫和結(jié)構(gòu)位移。

2.1 混凝土保護層表面病害

在《公標》規(guī)定的各種病害中，蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、裂縫等病害。其共同特點是大都發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)表面的鋼筋保護層上。產(chǎn)生的原因一是因為施工質(zhì)量不合格，如蜂窩麻面。二是因為構(gòu)件在服役期間遭遇的外界因素作用，如外力撞擊造成的破損、水流沖刷產(chǎn)生的磨損。三是構(gòu)件自身材料因溫度、凍融等自然因素產(chǎn)生的性能退化，如裂縫等。該類病害（蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、裂縫等）易造成混凝土保護層開裂、厚度降低、鋼筋裸露，進而導致鋼筋銹蝕，影響構(gòu)件的耐久性?；炷帘Ｗo層破壞總面積越大，對耐久性的危害就越大。

因此，建議對《公標》進行改進。改進的方法為：將蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、由溫度等因素引起的非結(jié)構(gòu)性裂縫等病害歸為一類，不再依照《公標》中蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、磨損的分類標準對這些病害每種單獨計算、疊加扣分，而是將其合并為混凝土保護層表面病害。混凝土保護層表面病害以蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、磨損、非結(jié)構(gòu)性裂縫的總面積作為評分依據(jù)，改進的評分標準見表3。

表3 改進的混凝土保護層表面病害扣分標準

2.2 鋼筋銹蝕

當混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼筋銹蝕時，在依據(jù)《公標》對橋梁結(jié)構(gòu)進行技術(shù)狀況評定時，病害的扣分值明顯偏高。這是由于鋼筋銹蝕時銹蝕產(chǎn)物的密度小，體積膨脹，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生銹脹應力，導致銹脹裂縫、露筋等病害的產(chǎn)生。當露筋由鋼筋銹脹導致時，依據(jù)《公標》表9.1.1-4給出的鋼筋銹蝕評定標準扣分值，已考慮了露筋的不利影響，并扣除評分；但依據(jù)《公標》表9.1.1-1剝落、露筋扣分標準顯然應對該病害再次進行扣分，這就導致病害扣分重復，構(gòu)件評分偏低。

為避免該問題，建議當混凝土露筋處鋼筋完好及裂縫處混凝土表面未見銹跡時可以按照2.1節(jié)中的混凝土保護層表面病害進行評定；如果出現(xiàn)銹跡，則按照《公標》表9.1.1-4給出的鋼筋銹蝕評定標準進行評定，不再重復按照表9.1.1-1剝落、露筋扣分標準進行扣分。

2.3 混凝土保護層碳化腐蝕

空氣中的二氧化碳會與水泥中的堿性成分氫氧化鈣發(fā)生化學反應生成碳酸鈣，碳化后混凝土的堿度降低，鋼筋表面的鈍化膜會因pH值的降低而被破壞。當碳化深度超過混凝土保護層厚度時，在水與空氣共同作用下，會使混凝土保護層失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹，因此，混凝土保護層碳化腐蝕也是一種構(gòu)件的耐久性破壞。但因混凝土保護層碳化腐蝕病害同時發(fā)生在構(gòu)件整個表面，且評定指標為碳化深度，因此碳化腐蝕病害與混凝土表面病害分別列出，按照《公標》表9.1.1-5給出的混凝土碳化腐蝕標準進行評定。

2.4 圬工砌體缺陷、結(jié)構(gòu)裂縫和位移

圬工砌體缺陷、結(jié)構(gòu)裂縫和位移這些病害的產(chǎn)生一般是由于設計時結(jié)構(gòu)形式、尺寸選取不合理，施工時存在質(zhì)量缺陷，或結(jié)構(gòu)長期超載使用引起的。這些病害均會對橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，影響橋梁承載能力，其危害性遠大于其他耐久性病害，需予以重視。本文建議按照《公標》表9.1.1-7至表9.1.1-9給出的圬工砌體缺陷、結(jié)構(gòu)裂縫、位移標準單獨進行評分。

3 計算實例

依據(jù)本文提出的《公標》改進方法對第1節(jié)中的1#、2#墩柱重新進行橋梁技術(shù)狀況評定，評定結(jié)果見表4。

表4 對《公標》改進后某橋梁墩柱的技術(shù)狀況評定結(jié)果

由表4可知，與原《公標》評定結(jié)果相比，改進后的評定結(jié)果明顯更加符合構(gòu)件的實際情況，比《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）中的計算方法更合理，可為該規(guī)范的修訂提供參考。

4 結(jié)語

實踐證明，《公標》中對病害種類多但程度輕微的橋梁進行評定時，會使橋梁整體及部件技術(shù)狀況評定等級偏低，與橋梁實際狀況相差較大。本文總結(jié)了橋梁下部結(jié)構(gòu)常見病害種類，對其種類進行了重新劃分并調(diào)整了其扣分標準，對構(gòu)件破壞機理相同的蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、磨損以及非結(jié)構(gòu)裂縫合并為混凝土保護層表面病害，不再分別扣分，同時調(diào)整了防腐涂層剝落等輕微病害的扣分值，使技術(shù)狀況評分更接近于橋梁的實際狀態(tài)。