分層加權法在橋梁檢測評估中的應用

摘 要：以重慶市渝北區回興寶圣寺橋為例，通過對該橋梁各部定期檢測的狀態數據記錄，對橋面系、上部結構和下部結構的損壞狀況采用分層加權法進行橋梁健康狀態評估，最終得到橋梁各部分以及全橋的BCI。該評定方法能夠較好地反映在役橋梁的安全性狀況，可以為橋梁結構的維修加固提供管理和決策依據，評價結果簡單直觀。

關鍵詞：分層加權法；橋梁評估；健康狀況；評定方法

1 引用

20世紀80年代中期以來，國內外學者針對橋梁結構的安全性評價進行了廣泛深入的研究，提出的方法有：美國運籌學家A.L.Saaty的層次分析法（analytical hierarchy process，簡稱AHP）[1]、灰色關聯分析法以及我國交通部公路研究所建立的結構缺損度加權法等[2-8]。但現有的評價方法存在評價模型簡單、指標體系不完整以及評價結果較為粗糙等缺點，而且往往集中于對橋梁各部分構件的檢測與單獨評價，缺乏對橋梁整體安全性的綜合評價[5]。根據我國現役橋梁的實際情況，本文提出了一種客觀、可行的橋梁安全性評價方法，即用橋梁狀況指數BCI來表征橋梁整體缺損狀況，并建立BCI評價模型，為不同結構型式橋梁提供了統一的評價標準。

2 分層加權法體系的建立

評價體系的建立

對橋梁分橋面系、上部結構及下部結構三個部分進行安全性評價（如圖1-4），應包括下列范圍：

3 工程概況

回興寶圣寺橋位于重慶市渝北區[12]。全橋共3跨，跨徑布置為18.7m+24.8m+19.0m，橋面寬16.8m。現場實際測量橋面布置為3.9m（人行道）+9.0m（車行道）+3.9m（人行道）。橋梁欄桿為鋼筋混凝土欄桿。橋梁上部結構為鋼筋混凝土箱梁。下部結構為鋼筋混凝土圓柱式橋墩，重力式橋臺。支座為方形板式橡膠支座。橋面采用水泥混凝土鋪裝，橋面橋臺處設置橡膠伸縮縫。

本次檢測以里程樁號遞增的方向，將橋臺編為0#橋臺、1#橋臺；橋墩編號依次為1#橋墩，2#橋墩。本橋立面布置圖見圖5，全景照見圖6。

4 檢查項目及范圍

根據該橋的實際情況及檢測合同要求，主要進行了以下內容的檢測：

4.1 橋面系

4.1.1 橋面鋪裝：檢測橋面鋪裝的運營情況，記錄橋面鋪裝出現的混凝土破損、坑槽、縱向、橫向或網狀裂縫等。

4.1.2 橋頭平順：檢查橋頭搭板部位的沉降情況，路面的裂縫等病害。

4.1.3 排水系統：檢查排水系統的堵塞、缺損等情況，并檢查橋面積水情況。

4.1.4 橋梁欄桿：檢查欄桿的缺損、缺失、開裂或脫落。

4.2 上部結構

該橋上部結構為整體現澆板，檢查現澆板的裂縫情況并判明裂縫的性質；查明現澆板混凝土的蜂窩、麻面等缺陷；記錄并標示漏水區域。檢測現澆板的混凝土強度、碳化深度、構造鋼筋保護層厚度及布置情況。

4.3 下部結構

橋臺：檢測橋臺混凝土強度、裂縫、破損等。

4.4 支座

對橋臺支座的老化、開裂、變形、脫空等情況進行了檢查。

5 橋梁狀況指數BCI

橋梁狀況指數BCI是采用分層加權法根據定期檢查的橋梁技術狀況記錄，對橋面系、上部結構和下部結構分別進行評估，根據觀測的損壞狀況及其扣分值，逐級、分層加權，最終得到橋梁各部分以及全橋的BCI。

5.1 橋面系BCIm

橋面系的技術狀況采用橋面系狀況指數BCIm表示，根據橋面鋪裝、伸縮裝置、排水系統、人行道、欄桿及橋頭平順等要素的損壞扣除分值。

5.1.1 橋面鋪裝BCIqmpz

5.1.2 橋頭平順BCIqtps=100

5.1.3 伸縮縫BCIssf

5.1.4 排水系統BCIps×t=100

5.1.5 欄桿BCIlg

5.1.6 人行道BCIrxd

5.2 上部結構BCIs

橋梁上部結構的技術狀況采用上部結構狀況指數BCIs表示。本橋為鋼筋混凝土連續梁橋。

5.2.1 第1跨BCIk1

5.2.2 第2跨BCIk2=65，第3跨BCIk2=65，上部結構BCIs=（49.82+65+65）/3=59.94

5.3 下部結構BCIx

5.3.1 0號橋臺BCI0

5.3.2 臺帽BCItm =100

5.3.3臺身評分BCIts=75

5.3.4 支座評分BCIzz=100

5.3.5 基礎評分BCIjc=100

5.3.6 耳墻（翼墻）評分BCIeq=100

5.3.7 左幅0號橋臺評分BCIqt

BCIqt0=BCItm×0.1+BCIts×0.3+BCIjc×0.3+BCIebyq×0.2+BCIzz×0.1

=92.5

5.4 全橋BCI計算

BCI=BCIm×0.15+BCIs×0.4+BCIx×0.45

=79.07×0.15+59.94×0.4+97.5×0.45

=79.71

因此，回興寶圣寺橋橋梁狀況指數BCI為79.71，屬于C級（合格狀態）

6 結論與建議

根據橋梁可視部分構件定期檢查結果，并依據《城市橋梁養護技術規范》（CJJ 99-2003）評定回興寶圣寺橋目前橋梁技術狀況評定等級為C級，處于合格狀態。針對橋梁現有病害及橋梁技術狀況等級評定結果，并結合規范相關要求，提出以下建議：

6.1 按照《城市橋梁養護技術規范》（CJJ 99-2003）要求，加強對橋梁進行日常巡查和養護。

6.2 修復橋面鋪裝缺損，并修復碎裂嚴重的人行道板。

6.3 對上部結構裂縫，應參照《城市橋梁養護技術規范》進行閉縫處理。

6.4 對現澆板橋臺臺身開裂處進行維修。

6.5 對支座鋼板進行防銹處理。

參考文獻

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[11]中華人民共和國交通部，JTG H20-2007公路技術狀況評定標準[S].北京：人民交通出版社，2007，27～28.

[12] 渝北區城區橋梁檢測項目報告書.

作者簡介：趙紹東（1968-），男，德州人，工程師，本科，道路橋梁施工技術方面研究。