何培

【摘 要】橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估對于保證橋梁的安全運營，提高運輸效率具有重要的現(xiàn)實意義?？紤]到現(xiàn)有規(guī)范及傳統(tǒng)分析方法的缺點，以中小跨徑橋梁上部主梁結(jié)構(gòu)為研究對象，制定橋梁耐久性評價指標體系，采用不確定型層次分析法計算指標權(quán)重，降低人為主觀因素影響，最終實現(xiàn)橋梁的耐久性狀態(tài)評估。安全監(jiān)測包括結(jié)構(gòu)病害特征提取、病害分離與估計和病害評價與決策等幾個方面的內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】安全監(jiān)測；耐久性評價指標體系

一、組成及其工作機理

大型健康系統(tǒng)和橋梁運營安全監(jiān)測評估系統(tǒng)的區(qū)別在于大型健康系統(tǒng)在橋梁施工階段已經(jīng)對橋梁安全進行監(jiān)測，力求對橋梁結(jié)構(gòu)進行整體行為的實時監(jiān)控和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評估，而后者則是在橋梁運營階段針對可能出現(xiàn)的病害而監(jiān)測橋梁的安全性能。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)、損傷識別與模型修正以及安全評定子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，上述各個子系統(tǒng)分別涉及不同的硬件和軟件，需要通過系統(tǒng)集成技術(shù)將它們集成為一個協(xié)調(diào)共同工作的健康監(jiān)測系統(tǒng)。

健康監(jiān)測系統(tǒng)主要對以下幾個方面進行監(jiān)控：①橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運營的物理與力學狀態(tài)；②橋梁結(jié)構(gòu)在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時的物理與力學狀態(tài)；③橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如支座）和附屬設(shè)施（如振動控制元件）的工作狀態(tài)；④結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性；⑤大橋工作環(huán)境，如橋址處的風速和風向、環(huán)境及結(jié)構(gòu)的溫度、濕度等。與傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不同，大型橋梁健康監(jiān)測不僅要求在測試上具有快速大容量的信息采集與通訊能力，而且力求對結(jié)構(gòu)整體行為的實時監(jiān)控和對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評估。

二、橋梁安全評估

2.1橋梁安全評估層次。橋梁安全評估分為初步評估與詳細評估兩個層次。初步評估是根據(jù)影響橋梁耐震能力、耐荷載能力及耐沖刷能力為主要項目，以填表方式評定各項目的分數(shù)再綜合獲得整體分數(shù)據(jù)，以此判定受評橋梁耐震能力、耐荷載能力及耐沖刷能力是否足夠，或有疑慮或不足。

2.2橋梁安全評估方法。橋梁安全評估的常用方法有層次分析法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡法、模糊推理法、專家評估系統(tǒng)、可靠度方法、響應面、模糊層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)、動態(tài)加權(quán)法等。

2.2.1目測打分法。經(jīng)有經(jīng)驗的技術(shù)人員對舊橋的全面檢查，根據(jù)用文字描述的定性和定量檢查結(jié)果對其進行評分、分類，《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范（JTG H 11-2004）》將評定標準分為一類（完好、良好）一五類（危險）五個等級。2003年建設(shè)部頒發(fā)的《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（CJJ99-2003）》提出以橋梁狀況指數(shù)BCI確定橋梁技術(shù)狀況的評價指標，根據(jù)定期檢查的橋梁技術(shù)狀況記錄，采用先分部位再綜合的辦法分層加權(quán)評價，最后據(jù)得分將城市橋梁完好狀態(tài)分為A（完好）---E（危險）五個等級。

2.2.2分析檢算法。1999年，交通部修訂編制的《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（報批稿）》（以下簡稱《評定規(guī)程》）對承載能力檢算規(guī)定基本按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中的方法進行，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)抗力效應不小于結(jié)構(gòu)荷載組合效應的極限狀態(tài)方程式，較全面地考慮了現(xiàn)有橋梁檢測手段及其檢測成果在橋梁承載能力評定中的應用，并注重橋梁檢查工作與現(xiàn)行養(yǎng)護規(guī)范的銜接，分別引入承載能力檢算系數(shù)、惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)和活載影響修正系數(shù)用于修正結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力檢算結(jié)果，從而使承載能力評定結(jié)果更能反映橋梁實際狀況。根據(jù)不同的橋型和橋梁實際狀況的優(yōu)劣確定，可查表得到鋼筋砼結(jié)構(gòu)（鋼筋）的截面折減系數(shù)及承載能力惡化系數(shù)；對重載交通橋梁，汽車荷載效應應計入活載影響修正系數(shù)。

2.2.3荷載試驗法。在對橋梁進行外觀調(diào)查和粗略評定后，再對實橋進行現(xiàn)場荷載試驗，結(jié)合理論分析手段，建立橋梁結(jié)構(gòu)的實際受力模型，進而對橋梁進行評價。分為靜載和動載兩種，此處不再贅述。

2.2.4專家經(jīng)驗評定法。依據(jù)解決問題的方式，專家經(jīng)驗評定方法可分為專家意見調(diào)查法和專家系統(tǒng)法兩種類型。專家意見調(diào)查法，又稱，特爾斐法，，是直接收集、分析、歸納專家意見，對橋梁安全性能作出評價。專家意見調(diào)查法的典型代表是特爾斐法，它通過無記名方式，咨詢各專家意見，經(jīng)過多次反饋和處理，將其變量減少到最低程度，并得到一致結(jié)論。操作中需專家填寫專家意見調(diào)查表

2.2.5基于可靠度理論法。隨著結(jié)構(gòu)可靠度概念在橋梁工程中的應用，人們逐漸將其引入橋梁評價中，可靠度理論成為和荷載均為隨機過程，來評估結(jié)構(gòu)的可靠度指標。即選擇合適的荷載與抗力的隨機模型，再確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型并分析系統(tǒng)的失效模式，計算系統(tǒng)失效概率和可靠度指標。

2.2.6模糊綜合評價法。該方法借助模糊數(shù)學的一些概念，以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，應用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，進行綜合評價。若客觀事物對象本身不明確，事物的分類無明顯界限，即事物既可屬于這類也可不屬于，則可考慮采用該方法。模糊綜合評價法能解決事物的模糊性與算法的確定性這一矛盾，反映客觀事物的本質(zhì)，但在如模糊運算法則的選擇，隸屬度的確定，參評人員主觀上的不確定性和隨機性方面仍存在問題。

2.2.7灰色理論評價法?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色理論的一個重要內(nèi)容，其基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，并在數(shù)學上用灰色關(guān)聯(lián)度來衡量這種相似程度。曲線越接近，相應序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。它通過參考序列與比較序列各點之間的距離分析來確定各序列之間的差異和相近性，從而找出各因子之間的影響關(guān)系及影響系統(tǒng)行為的主要因子，它不需要大量的樣本及數(shù)據(jù)的典型分布而且計算簡單，許多專家學者對此進行了研究，并提出了灰色關(guān)聯(lián)度計算的量化模型，例如鄧氏關(guān)聯(lián)度、絕對關(guān)聯(lián)度、相對關(guān)聯(lián)度、B型關(guān)聯(lián)度、斜率關(guān)聯(lián)度、歐幾里德關(guān)聯(lián)度等等。

參考文獻：

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