上海軌道交通橋梁技術狀況評定方法研究

朱妍 朱毅

(上海軌道交通維護保障中心工務公司，上海 200233)

1 概述

上海軌道交通是目前中國線路最長的城市軌道交通系統。運營里程達410 km(不含磁浮示范線)，早期的地鐵建設主要以隧道結構為主，隨著2000年軌道交通3號線(又稱明珠線)的建成通車，橋梁結構被引入到軌道交通中來，后續的1號線北延伸段、9號線、8號線浦東段以及在建的16號線等線路，均大量使用橋梁結構，在最近的10年間，上海軌道交通的橋梁建設處于一個高速發展期。

2 軌交橋梁發展現狀及趨勢

早期軌道交通橋梁結構形式以簡支梁為主，截面形式統一，簡支梁跨徑以25 m～30 m簡支梁為主，隨著橋梁結構在軌道交通領域建設的增多，為了滿足實際需求，復雜結構，長大跨徑的橋梁也被引用到了軌道交通線路中來，如3號線跨越蘇州河的總長114 m的鋼管混凝土拱橋以及3號線跨越內環中山西路272 m雙薄壁墩連續剛構橋等。隨著大型橋梁的發展，對于橋梁養護、管理方面的需求不斷提高，需要橋梁管養單位在客觀評價橋梁技術狀況的基礎上，開展針對性強、可持續的、可操作的養護及維修加固工作。相應于這一需求，必須提出一套完整、客觀、全面的、適用于現有的軌道交通橋梁運營特點的技術狀況評定方法。

3 現有規范的評定方法

從設計的角度看，目前我國軌道交通橋梁的設計方法主要參考鐵路橋梁設計方法，設計方法的核心是容許應力法，這一設計思路的提出，主要是基于軌道交通橋梁主要承受的是列車荷載，其荷載類型與鐵路橋梁較為接近。從橋梁結構本身來講，軌道交通橋梁的施工方法，運營條件與公路橋梁無明顯差別。從分布的地域來看，軌道交通橋梁主要分布于城市主城區內，其服役環境與公路橋梁基本相同。

我國現有規范對于鐵路橋梁以及公路橋梁的技術狀況評定方法分別有所規定，其各自的評定方法均有其自身的特點以及相應的適用性范圍，下面將分別進行闡述。

3.1 鐵路橋梁技術狀況評定方法

1997年～1999年陸續實施的TB/T 2820.1-8鐵路橋隧建筑物劣化評定標準，分別按照鋼梁、隧道、支座、涵渠、混凝土梁、墩臺基礎、橋渡、明橋面8個方面，對各構件技術狀況進行評價。

評級方面，根據TG/GW 103-2010鐵路橋隧建筑物修理規則第5.10.2條，狀態評定按劣化程度共分為A，B，C三級，其中A級又分為AA，A1兩等。具體分級情況如下:

1)結構物或主要構件功能嚴重劣化，危及行車安全，評定為A級AA等;2)結構物或主要構件功能嚴重劣化，進一步發展會危及行車安全，評定為A級A1等;3)結構物或構件功能劣化，進一步發展將會升為A級，評定為B級;4)結構物或構件劣化，對其使用功能和行車安全影響較小，評定為C級。

結構物或構件狀態評定為A級者，其病害情況相對較為嚴重或者緊急，需要通過大修或更新改造進行整治;當結構物存在影響行車安全的病害，應采取相應的限速或限載措施，遇緊急情況，應立即采取臨時加固措施，并視具體情況，對于影響運營安全的緊急病害應盡快安排徹底整治，影響范圍較廣，維修難度較大，情況相對穩定的病害可列入下一年度的橋隧大修或更新改造計劃及時進行整治。結構物或構件狀態評定為B級者，其病害等級與A級相比相對較好，病害一般需要通過維修進行整治(個別較為嚴重的病害需要通過大修進行整治)。結構物或構件狀態評定為C級，可采取小修或者中修的措施開展及時處治，也可采取長期觀測的方法對有可能發展的病害進行長期監測。

3.2 鐵路橋梁評定方法適用性分析

鐵路橋梁技術狀況評定是以單個結構物或者單個構件為基本單位的，以鋼筋混凝土簡支箱梁為例，混凝土箱梁、支座、橋梁墩臺、基礎以及橋面均作為獨立的評價單元，所有評價單元的評級均應控制在B級或者C級，當評價單元出現A級時，必須采取及時的維修加固措施，使評價單元恢復到B級或者C級。

鐵路橋梁評定方法在應用于軌道交通橋梁技術狀況評定時，其適用性主要體現為思路簡單清晰，以構件為評分單元，評級過程簡單明了，直接反映問題所在，有問題直接處理。但是為了實現這一評級，需要對每種構件的具體評級進行明確的劃分和描述。從這一角度來看，目前的鐵路橋梁規范還不能滿足實際應用的需求。目前的鐵路橋梁規范制定實施于20世紀90年代末期，當時鐵路橋梁的結構形式較為單一，軌道交通橋梁也剛剛出現，因此規范中僅對簡支混凝土梁的部分構件有相對詳細的描述，對于鋼管混凝土拱橋的拱肋、吊桿，斜拉橋的拉索等重要構件缺乏相應的評級描述。

3.3 公路橋梁技術狀況評定方法

本標段橋梁技術狀況評定依據JTG/T H21-2011公路橋梁技術狀況評定標準進行，公路橋梁技術狀況評定按照構件—部件—整體的順序進行評級。總體思路采用分層綜合評定與5類橋梁單向控制指標相結合的方法。評定指標如圖1所示。

圖1 公路橋梁技術狀況評定方法流程圖

在橋梁技術狀況評價中，有下列情況之一時，整座橋應評為5類橋:1)上部結構有落梁;或有梁、板斷裂現象。2)梁式橋上部承重構件控制截面出現全截面開裂;或組合結構上部承重構件結合面開裂貫通，造成截面組合作用嚴重降低。3)梁式橋上部承重構件有嚴重的異常位移，存在失穩現象。4)結構出現明顯的永久變形，變形大于規范值。5)關鍵部位混凝土出現壓碎或桿件失穩傾向;或橋面板出現嚴重塌陷。6)拱式橋拱腳嚴重錯臺、位移，造成拱頂撓度大于限值;或拱圈嚴重變形。7)圬工拱橋拱圈大范圍砌體斷裂，脫落現象嚴重。8)腹拱、側墻、力墻或立柱產生破壞造成橋面板嚴重塌落。9)系桿或吊桿出現嚴重銹蝕或斷裂現象。10)懸索橋主纜或多根吊索出現嚴重銹蝕、斷絲。11)斜拉橋拉索鋼絲出現嚴重銹蝕、斷絲，主梁出現嚴重變形。12)擴大基礎沖刷深度大于設計值，沖空面積達20%以上。13)橋墩(橋臺或基礎)不穩定，出現嚴重滑動、下沉、位移、傾斜等現象。14)懸索橋、斜拉橋索塔基礎出現嚴重沉降或位移;或懸索橋錨碇有水平位移或沉降。

3.4 公路橋梁評定方法適用性分析

公路橋梁領域的技術狀況評定方法近年來發展較快，其評定方法的科學性、全面性相對于鐵路橋梁規范更加完善，評級的思路是“從局部到整體”，但是也規定了出現較差構件以及局部較嚴重病害時的“評級特殊通道”，從而全面考慮各種可能存在的情況。對于各種橋型的構件，規范中也給出了相對全面的重點評定內容以及相應的方法。從內容和方法兩個方面，公路橋梁評定方法均優于鐵路橋梁評定方法。

從針對軌道交通橋梁的適用性方面來看，公路橋梁評定方法存在以下幾個不適用的方面:

1)橋面系構造相差較大:軌道交通橋梁橋面以無渣鐵軌為主，與公路橋梁瀝青路面明顯不同;另外由于橋梁荷載類型的不同，橋面主要病害以及評估方法均存在較大的差異。2)對于上部結構梁體，軌道交通更關注在列車荷載下的縱橫向動撓度測試，對應公路橋梁檢測方法對這部分內容并沒有明確的體現。3)公路橋梁采用承載能力極限狀態的設計理念，與軌道交通橋梁的容許應力法有所差別。配筋方法、支座設置等考慮的因素存在差異。4)軌道交通橋梁橋面寬度較小，構件數量較少，因此采用鐵路橋梁的構件分級方法相對更為適用，公路橋梁的分步綜合評定方法相對意義不大。

3.5 軌道交通橋梁技術狀況評定方法

綜合上述特點，軌道交通橋梁的技術狀況評定方法應采用以下思路進行:

1)評級方面，采用鐵路橋檢測評定標準，即分A，B，C三級，其中A級分AA等和A1等。2)構件評分方面，參考公路橋梁技術狀況評定方法，對于各構件的扣分依據應考慮構件本身剛度對橋梁運營能力的影響因素，作進一步修正。3)以構件中最差評級作為該橋的整體評級，例如最差構件評級為C級，則可認為橋梁整體評級為C級。不允許出現A級構件。

4 結語

通過對公路橋梁以及鐵路橋梁現行技術狀況評定方法進行研究，結合軌道交通橋梁自身特點，從客觀適用的角度提出軌道交通橋梁技術狀況評定方法，具體結論如下:

1)軌道交通橋梁評級整體思路參考鐵路橋梁評定方法，針對構件進行評級，存在A級構件及時維修，使其降至B級或C級。2)對于各構件的評級，參考公路橋梁技術狀況評定方法，根據構件病害對橋梁影響程度，劃分各構件評定等級參考標準。3)在各構件評定等級參考標準中，重點考慮結構剛度方面的檢查結果對最終評級的影響結果，提高該類檢測參數在最終評級內的比重。4)以構件中最差評級作為該橋的整體評級，評定中不允許出現A級構件，如出現A級構件應及時處治。

［1］GB 50157-2003，地鐵設計規范［S］.

［2］李 莉，李鳳芹，夏 禾.城市軌道交通高架工程設計研究［J］.鐵道標準設計，2003(10)：20-22.

［3］TB/T 2820.1-8，鐵路橋隧建筑物劣化評定標準［S］.

［4］GB 50308-2008，城市軌道交通工程測量規范［S］.

［5］鐵運函［2004］42號發布，鐵路橋梁檢定評估工作規則［S］.