中美橋梁檢測(cè)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析對(duì)比

■張建忠

（福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全中心，福州 351000）

橋梁是城市交通中重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)，在氣候環(huán)境以及各類荷載的作用下，橋梁性能也會(huì)隨之下降。 為了更好地保障橋群安全，需要根據(jù)規(guī)范對(duì)橋梁進(jìn)行有效的檢測(cè)及綜合評(píng)定[1]，管養(yǎng)單位則通過(guò)檢測(cè)評(píng)定結(jié)果對(duì)橋梁采取相應(yīng)的維修加固策略，因此評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在橋梁養(yǎng)護(hù)管理中具有十分重要的地位[2]。

美國(guó)橋梁由聯(lián)邦公路管理局（Federal Highway Administration，F(xiàn)HWA）管理，檢測(cè)評(píng)定過(guò)程中所采用的標(biāo)準(zhǔn)為《國(guó)家橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》（National Bridge Inspection Standards，NBIS）[3]，標(biāo)準(zhǔn)會(huì)根據(jù)需求及意見(jiàn)反饋不斷更新，專業(yè)人士對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)和建議以及相關(guān)的政策文件都可在FHWA 官網(wǎng)上查到，目前NBIS 最新的版本為2022 年5 月，最新的標(biāo)準(zhǔn)將無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)納入其中，明確了一些原來(lái)定義模糊的內(nèi)容。 中國(guó)橋梁中，城市橋梁由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部管理，檢測(cè)評(píng)定過(guò)程中所采用的標(biāo)準(zhǔn)為《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99-2017）[4]，公路橋梁由交通運(yùn)輸部管理，檢測(cè)評(píng)定過(guò)程中所采用的標(biāo)準(zhǔn)為《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）[5]。 不同標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于檢測(cè)和評(píng)定內(nèi)容都有所區(qū)別，美國(guó)作為發(fā)達(dá)國(guó)家的代表，在橋梁管理方面具有許多值得借鑒的方法和制度[6]。 本研究通過(guò)對(duì)比中美標(biāo)準(zhǔn)中橋梁檢測(cè)和評(píng)定方式的有關(guān)內(nèi)容，以期為中國(guó)橋梁今后的管理工作提供一定的參考依據(jù)。

1 中美橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

1.1 檢測(cè)類型

美國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義了不同的檢測(cè)類型，不同類型的檢測(cè)目的、要求和使用手段均有所不同，根據(jù)檢測(cè)時(shí)間要求大致可以將檢測(cè)類型分為以下3 類：第1 類是初始檢查，即對(duì)新建或重建的橋梁進(jìn)行檢查，用于記錄橋梁的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并確定其他檢查類型的間隔時(shí)間。 第2 類是定期檢查，這類檢查要在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行，包括例行檢查、水下檢查、NSTM 檢查。例行檢查即定期對(duì)橋梁進(jìn)行全面檢查，通過(guò)觀察或檢查測(cè)量等方式確認(rèn)橋梁的物理和功能狀況，并和之前記錄的狀況對(duì)比，從而確定橋梁狀態(tài)的變化發(fā)展情況。 水下檢查則是檢查橋梁下部結(jié)構(gòu)的水下部分， 通常需要潛水或其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。NSTM 檢查則是檢查處于張力狀態(tài)的鋼構(gòu)件，這類構(gòu)件完全或部分處于張力狀態(tài)，其失效可能導(dǎo)致部分或整個(gè)橋梁倒塌，檢查過(guò)程中可能會(huì)用到可視化技術(shù)或無(wú)損化技術(shù)。 第3 類是不定期檢查，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確時(shí)間規(guī)定，包括深入檢查、損傷檢查、特殊檢查。 深入檢查即對(duì)橋梁構(gòu)件進(jìn)行近距離詳細(xì)的檢查，可根據(jù)需要使用無(wú)損評(píng)估技術(shù)，從而確定常規(guī)檢查程序中不容易發(fā)現(xiàn)的缺陷，深入檢測(cè)的頻率可能比常規(guī)檢測(cè)更多或更少。 損傷檢查也是一種不定期的檢查，目的是評(píng)估由環(huán)境因素或人為事件造成的結(jié)構(gòu)損傷情況。 特殊檢查通常由橋梁管理者自行決定，用于監(jiān)測(cè)橋梁已知的或可能出現(xiàn)的特定缺陷，以及一些不一定有缺陷但存在特殊的特征的橋梁。

在我國(guó)城市橋梁和公路橋梁的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，雖然關(guān)于各類檢查的適用情況和檢查頻率的規(guī)定有所區(qū)別，但大體上相近，可以將檢測(cè)類型大致分為4 類。第1 類是初始檢查，初始檢查和美國(guó)的定義相似，都是在橋梁建成或改建后進(jìn)行，用于采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立橋梁檔案， 為后續(xù)的檢查評(píng)定提供依據(jù)。第2 類是經(jīng)常檢查或者日常檢查，這類檢查時(shí)間間隔短，通常以目測(cè)為主，主要檢查橋梁是否有明顯的異常以及橋梁上各類設(shè)施標(biāo)志的是否完好，目的是保證橋梁能夠安全運(yùn)營(yíng)。 第3 類是定期檢測(cè)，這類檢查是通過(guò)目測(cè)結(jié)合必要的測(cè)量工具對(duì)橋梁進(jìn)行的詳細(xì)檢查，檢查內(nèi)容包括橋梁各構(gòu)件的缺損情況以及橋梁構(gòu)件的退化情況，為橋梁的養(yǎng)護(hù)提供充足的依據(jù)。 第4 類則是情況特殊或者需要通過(guò)特殊手段進(jìn)行的特殊檢查，一般由專門的人員通過(guò)特殊的手段， 在橋梁的安全性難以判斷的情況下進(jìn)行。美國(guó)與中國(guó)橋梁的檢測(cè)類型對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 中美橋梁的檢測(cè)類型對(duì)比

1.2 檢測(cè)頻率

美國(guó)對(duì)不同類檢測(cè)的時(shí)間間隔做出了不同的規(guī)定，時(shí)間間隔并不固定，一般情況下，認(rèn)為2 年為例行檢查的頻率，設(shè)定最長(zhǎng)不可超過(guò)4 年；水下檢查和深入檢查的時(shí)間間隔設(shè)定為5 年。 管理單位根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定，視具體工程情況縮短或延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間間隔。 檢測(cè)時(shí)間間隔的確定方法有2 種：一種是簡(jiǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，該種方式將橋梁分為3 類并規(guī)定了通常情況下檢測(cè)的定期間隔，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定情況時(shí)可延長(zhǎng)或縮短時(shí)間間隔；另一種方式是更嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，這種方式將橋分為4 類，所確定的時(shí)間間隔更為靈活但對(duì)檢測(cè)人員做出了嚴(yán)格規(guī)定，評(píng)估過(guò)程需要由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估小組（RAP）制定，RAP 的組成人員不得少于4 人，其中至少2 人需為專業(yè)工程師。 以縮短檢測(cè)周期為例，當(dāng)橋梁狀態(tài)評(píng)級(jí)為5 級(jí)以下，或橋梁某一結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)低于5 級(jí)時(shí)，該橋梁需加大檢查頻率。 而延長(zhǎng)檢測(cè)周期一般為深入檢查后，橋梁狀態(tài)較好沒(méi)有發(fā)現(xiàn)重大缺陷可申請(qǐng)?jiān)龃罄袡z查時(shí)間間隔。

中國(guó)通常根據(jù)橋梁的規(guī)模或所處的位置對(duì)橋梁進(jìn)行分類，不同養(yǎng)護(hù)級(jí)別的橋梁要求的檢測(cè)頻率不同，城市橋梁和公路橋梁的養(yǎng)護(hù)分類方式和劃分的等級(jí)量有所不同（表2），城市橋梁按橋梁在道路系統(tǒng)中的地位將橋梁的養(yǎng)護(hù)類別分為5類，公路橋梁則根據(jù)橋梁規(guī)模及所處公路等級(jí)等區(qū)別分為3 類，不同養(yǎng)護(hù)類別的橋梁不僅檢測(cè)頻率要求不同，而且適用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方式等內(nèi)容均有所不同（表3）。

表2 中國(guó)城市橋梁與公路橋梁的養(yǎng)護(hù)級(jí)別分類對(duì)比

表3 中國(guó)橋梁檢測(cè)頻率對(duì)比

1.3 檢測(cè)人員

橋梁評(píng)估的過(guò)程中會(huì)涉及到橋梁檢測(cè)員、專業(yè)工程師等專業(yè)人士。 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)評(píng)估人員或組織的資格進(jìn)行了嚴(yán)格要求。 評(píng)估人員需具備標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的資格要求，如經(jīng)過(guò)國(guó)家認(rèn)證的橋梁檢驗(yàn)員需滿足以下條件之一：（1）是注冊(cè)專業(yè)工程師并有6 個(gè)月橋梁檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)；（2）具有5 年橋梁檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)；（3）具有2 年橋梁檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，且取得工程技術(shù)委員會(huì)認(rèn)可的學(xué)士學(xué)位或通過(guò)國(guó)家工程審核委員會(huì)的《工程與測(cè)量基礎(chǔ)》考試；（4）具有4 年橋梁檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)并取得工程技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)認(rèn)可的學(xué)院或大學(xué)的工程或工程技術(shù)副學(xué)士學(xué)位。 所有人員都要參加FHWA批準(zhǔn)的有關(guān)培訓(xùn)并取得規(guī)定分?jǐn)?shù)，不同類型的評(píng)估人員的要求有所不同，如進(jìn)行水下檢測(cè)的人員需要完成FHWA 批準(zhǔn)的水下檢查培訓(xùn)。 此外，F(xiàn)HWA 還會(huì)定期組織進(jìn)修培訓(xùn)，檢測(cè)人員需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修滿一定時(shí)長(zhǎng)。 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)負(fù)責(zé)組織培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)以及不同培訓(xùn)的主題及內(nèi)容也做出了要求。 對(duì)于進(jìn)行損傷檢測(cè)和特殊檢查的檢查人員，各級(jí)政府還需要人員資格文件。 州交通部門、聯(lián)邦機(jī)構(gòu)和部落政府必須建立損壞和特殊檢查類型的人員資格文件。

中國(guó)對(duì)進(jìn)行橋梁檢查的機(jī)構(gòu)的資質(zhì)做出了明確要求， 但并未對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行明確要求且缺乏相關(guān)培訓(xùn)， 因此不同機(jī)構(gòu)做出的檢測(cè)評(píng)定結(jié)果容易出現(xiàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，描述方式不夠規(guī)范等問(wèn)題。

2 中美橋梁狀況評(píng)定方式對(duì)比

對(duì)橋梁狀態(tài)等級(jí)的評(píng)估一般是通過(guò)定期檢查完成的，標(biāo)準(zhǔn)中采用的橋梁評(píng)估方式一般是分層評(píng)估。 美國(guó)橋梁狀態(tài)等級(jí)的評(píng)估會(huì)先根據(jù)病害情況對(duì)不同類型的組件進(jìn)行評(píng)定， 根據(jù)關(guān)鍵的4 類組件（橋面板、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、涵洞）的最低等級(jí)確定橋梁的狀態(tài)等級(jí)。 中國(guó)的評(píng)估則一般根據(jù)橋梁的評(píng)估分?jǐn)?shù)來(lái)確定， 同時(shí)也會(huì)考慮單項(xiàng)控制指標(biāo)，公路橋梁在評(píng)定等級(jí)時(shí)還考慮了子構(gòu)件 （橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)）的等級(jí)，中美評(píng)定等級(jí)的分類對(duì)比見(jiàn)表4。 中美標(biāo)準(zhǔn)中橋梁最終等級(jí)的劃分也有所不同，美國(guó)將橋梁等級(jí)劃分為3 個(gè)級(jí)別，中國(guó)則將橋梁等級(jí)劃分為5 類，但城市橋梁和公路橋梁對(duì)評(píng)定分?jǐn)?shù)的范圍規(guī)定不同，見(jiàn)表5。

表4 中美橋梁評(píng)定等級(jí)對(duì)比

表5 城市橋梁和公路橋梁等級(jí)范圍對(duì)比

同時(shí)，中美對(duì)橋梁組件和子構(gòu)件的等級(jí)劃分及描述方式也有所不同（表6），美國(guó)將橋梁組件的病害等級(jí)劃分為10 級(jí)，城市橋梁將病害等級(jí)劃分為3 級(jí)，中國(guó)的公路橋梁則根據(jù)構(gòu)件的重要程度將構(gòu)件分為了主要構(gòu)件和次要構(gòu)件2 類，將主要構(gòu)件的病害等級(jí)劃分為5 級(jí)，次要構(gòu)件的病害等級(jí)劃分為4 級(jí)，見(jiàn)表7。 中美橋梁檢測(cè)對(duì)病害界定各標(biāo)準(zhǔn)中均采用了定性與定量相結(jié)合的方式。

表6 中國(guó)城市橋梁和美國(guó)橋梁組件等級(jí)劃分方式對(duì)比

表7 中國(guó)公路橋梁主次部件等級(jí)劃分方式對(duì)比

但在美國(guó)的評(píng)定體系中，考慮了結(jié)構(gòu)的充分性和安全性、服務(wù)和功能退化程度、公共服務(wù)水準(zhǔn)和特殊扣分4 個(gè)方面， 美國(guó)構(gòu)件評(píng)定體系共規(guī)定了103 個(gè)構(gòu)件和47 類缺損，構(gòu)件劃分等級(jí)較中國(guó)更精細(xì)，并且在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下，美國(guó)橋梁管理機(jī)構(gòu)還可進(jìn)一步細(xì)化構(gòu)件等級(jí)。

3 中國(guó)公路橋梁和城市橋梁評(píng)定方式對(duì)比

盡管國(guó)內(nèi)的2 種橋梁評(píng)定方式采用的是分層加權(quán)計(jì)算的方式，先評(píng)定出子構(gòu)件（橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)）的分?jǐn)?shù)，將子構(gòu)件分?jǐn)?shù)與對(duì)應(yīng)權(quán)重相乘獲得最終分?jǐn)?shù)，再根據(jù)對(duì)應(yīng)規(guī)則確定橋梁等級(jí)，但城市橋梁和公路橋梁的子構(gòu)件評(píng)分過(guò)程、權(quán)重確定方式、對(duì)構(gòu)件的劃分方式、最終的等級(jí)評(píng)定方式均有所區(qū)別。2 種方式中，子構(gòu)件的評(píng)分都是由單個(gè)構(gòu)件的評(píng)分經(jīng)過(guò)一定處理后獲得的。 單個(gè)構(gòu)件的評(píng)分方式有所不同，盡管2 種標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)病害類型的數(shù)量和等級(jí)來(lái)確定扣分值，但對(duì)病害類型和等級(jí)的劃分及多項(xiàng)病害時(shí)的計(jì)算方式均有所不同，公路橋梁的評(píng)定中將構(gòu)件分為了主要構(gòu)件和次要構(gòu)件2 類，其病害劃分層級(jí)和扣分分值也有所不同。 2 種標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)單個(gè)構(gòu)件評(píng)分的處理方式也有所不同，公路橋梁子構(gòu)件是由部件評(píng)分， 也就是同一類構(gòu)件的評(píng)分決定的，城市橋梁子構(gòu)件的評(píng)分則與橋梁跨數(shù)有關(guān)。

2 種標(biāo)準(zhǔn)中子構(gòu)件和構(gòu)件的權(quán)重取值方式皆不同。 子構(gòu)件的權(quán)重取值方面，公路橋梁中子構(gòu)件的權(quán)重是固定的，城市橋梁中子構(gòu)件的權(quán)重則與橋梁類型有關(guān)，見(jiàn)表8。構(gòu)件的取值方面，在2 種標(biāo)準(zhǔn)中，不同類型的橋梁包括了不同的構(gòu)件類型，因此不同類型橋梁的同一構(gòu)件權(quán)重會(huì)有不同的取值，如公路橋梁中，梁式橋的支座權(quán)重為0.12，懸索橋中支座的權(quán)重則為0.05。 公路橋梁中的標(biāo)準(zhǔn)中將橋梁分為梁式橋、拱式橋、懸索橋和斜拉橋4 種，城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)則對(duì)橋梁的類型進(jìn)行了更為細(xì)致的劃分，對(duì)同一類橋梁的同一子構(gòu)件的劃分方式也有所不同，同一類橋梁同一構(gòu)件可能屬于不同的子構(gòu)件，例如支座在公路橋梁中屬于上部結(jié)構(gòu)，城市橋梁中則屬于下部結(jié)構(gòu)，以梁式橋?yàn)槔? 種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件的劃分方式和權(quán)重取值見(jiàn)表9。 不過(guò)在權(quán)重的調(diào)整方面，2 種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于未出現(xiàn)的構(gòu)件類型及其權(quán)重都可按剩余構(gòu)件類型權(quán)重的比例關(guān)系進(jìn)行重新分配。

表8 中國(guó)公路橋梁和城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)中子構(gòu)件權(quán)重對(duì)比

表9 中國(guó)公路橋梁和城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)中梁式橋的構(gòu)件權(quán)重值對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

目前中國(guó)和美國(guó)所采用的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)頻率、檢測(cè)人員等方面要求都有所不同。 美國(guó)規(guī)范中對(duì)檢測(cè)的種類劃分得更加細(xì)致，對(duì)每項(xiàng)檢測(cè)所需要的人員資質(zhì)、檢測(cè)頻率的確定方式都有著更加詳細(xì)的要求。 中國(guó)規(guī)范中對(duì)檢測(cè)頻率的規(guī)定較為僵硬，對(duì)檢測(cè)人員的要求較為含糊。 中美兩國(guó)在橋梁的評(píng)定方式上有較大區(qū)別。 美國(guó)在對(duì)構(gòu)件精細(xì)劃分后由9 個(gè)等級(jí)對(duì)其狀態(tài)等級(jí)劃分，相較中國(guó)的4 類等級(jí)，其評(píng)定方式更為細(xì)致清晰。而中國(guó)對(duì)公路橋梁和城市橋梁采用了不同的評(píng)價(jià)方式，雖然都是通過(guò)分層加權(quán)的方式進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算公式和方式都有較大區(qū)別。 同時(shí)規(guī)范中也存在有解釋不明確之處，容易使檢測(cè)人員誤解。

總體而言，美國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)的制定方面更為全面和規(guī)范，美國(guó)聯(lián)邦公路管理局會(huì)根據(jù)實(shí)際情況定期對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新，同時(shí)也會(huì)對(duì)公眾所提出的問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的解答。 國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)雖然也進(jìn)行過(guò)一定的修改和完善，但間隔時(shí)間較長(zhǎng)。 橋梁的檢測(cè)評(píng)定作為橋梁管理中的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是橋梁維修加固的重要依據(jù)，還需要根據(jù)實(shí)踐應(yīng)用中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題不斷完善和改進(jìn)。