李宏浩，李宇鵬，王冰

（沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168）

0 引言

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

1 橋梁的技術(shù)狀況評(píng)定方法及其存在的問題

公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定主要依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）（以下簡稱《公標(biāo)》）?！豆珮?biāo)》在之前的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》及《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，具有以下優(yōu)點(diǎn)：將橋梁評(píng)估劃分為四個(gè)層次進(jìn)行分層評(píng)估，使評(píng)價(jià)理論更加科學(xué)可靠；為滿足不同橋型的橋梁評(píng)估要求，依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式細(xì)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(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，使計(jì)算結(jié)果更加精確；首次提出了可以直接評(píng)定不合格橋和D級(jí)橋的14條單項(xiàng)指標(biāo)，突出體現(xiàn)了嚴(yán)重的單一病害對(duì)橋梁的影響，提高了橋梁技術(shù)狀況評(píng)估工作的安全性。

《公標(biāo)》應(yīng)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(diǎn)，給出不同橋型橋梁的部件種類劃分與權(quán)重指標(biāo)、病害標(biāo)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(shí)際存在情況進(jìn)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(jí)進(jìn)行分層逐級(jí)評(píng)定，對(duì)橋梁構(gòu)件采用如式（1）～（3）進(jìn)行計(jì)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?yàn)?～100分；BMCIl為下部結(jié)構(gòu)第i類部件l構(gòu)件的得分，值域?yàn)?～100分；DMCIl為橋面系第i類部件l構(gòu)件的得分，值域?yàn)?～100分；k為第i類部件l構(gòu)件出現(xiàn)扣分指標(biāo)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(cè)指標(biāo)；DPij為第i類部件l構(gòu)件的第j類檢測(cè)指標(biāo)的扣分值；根據(jù)構(gòu)件各種檢測(cè)指標(biāo)扣分值。

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

在橋梁檢測(cè)的工程實(shí)例中，還發(fā)現(xiàn)了存在依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算得出的橋梁構(gòu)件技術(shù)狀況評(píng)分與實(shí)際情況不符的情況。例如同一橋梁的兩個(gè)橋墩，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(píng)定表

依據(jù)《公標(biāo)》的計(jì)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(jì)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(chǎng)檢測(cè)出的病害來看，1#墩存在的各種病害面積極小，僅會(huì)對(duì)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(huì)危害構(gòu)件的承載能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。顯然，2#墩的危險(xiǎn)程度應(yīng)高于1#墩，與依據(jù)《公標(biāo)》計(jì)算出的構(gòu)件技術(shù)狀況評(píng)分相反。

之所以會(huì)出現(xiàn)這種與常理相反的評(píng)定結(jié)果，一方面是因?yàn)椤豆珮?biāo)》對(duì)某些病害的初始扣分標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)》中的計(jì)算方法在多個(gè)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(yán)重，而種類單一的橋梁構(gòu)件計(jì)算出的技術(shù)狀況評(píng)分偏高。例如：四處面積分別不足0.1m2的病害的1號(hào)構(gòu)件的扣分值可達(dá)53.77；而單一病害破損面積為0.5m2的2號(hào)構(gòu)件，雖然總體破損面積大于1號(hào)構(gòu)件，但依據(jù)規(guī)范的扣分值只有20分?！豆珮?biāo)》弱化了單一病害嚴(yán)重程度對(duì)結(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(biāo)》與之前的同類規(guī)范相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在橋梁檢測(cè)工作量大、重視病害數(shù)量而輕視單一病害的嚴(yán)重程度、輕微病害扣分過高、當(dāng)存在多種輕微病害時(shí)，總體扣分過高、扣分值必須由大到小排列、計(jì)算量大、計(jì)算復(fù)雜等問題。因此，對(duì)《公標(biāo)》進(jìn)行細(xì)化補(bǔ)充研究，對(duì)其在應(yīng)用中存在的問題提出了改進(jìn)建議，見表2。

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

2 對(duì)問題的改進(jìn)建議

根據(jù)《公標(biāo)》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(duì)橋梁結(jié)構(gòu)危害的機(jī)理，對(duì)《公標(biāo)》進(jìn)行改進(jìn)，在第九章的基礎(chǔ)上對(duì)病害種類進(jìn)行重新劃分并調(diào)整了扣分標(biāo)準(zhǔn)，以解決《公標(biāo)》重視病害數(shù)量而輕視單一病害嚴(yán)重程度和存在多種輕微病害時(shí)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(hù)層表面病害、混凝土保護(hù)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(hù)層表面病害

在《公標(biāo)》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(diǎn)是大都發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)表面的鋼筋保護(hù)層上。產(chǎn)生的原因一是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量不合格，如蜂窩麻面。二是因?yàn)闃?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(hù)層開裂、厚度降低、鋼筋裸露，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響構(gòu)件的耐久性?；炷帘Ｗo(hù)層破壞總面積越大，對(duì)耐久性的危害就越大。

因此，建議對(duì)《公標(biāo)》進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)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(biāo)》中蜂窩麻面、剝落露筋、空洞孔洞、磨損的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些病害每種單獨(dú)計(jì)算、疊加扣分，而是將其合并為混凝土保護(hù)層表面病害?；炷帘Ｗo(hù)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(píng)分依據(jù)，改進(jìn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 改進(jìn)的混凝土保護(hù)層表面病害扣分標(biāo)準(zhǔn)

2.2 鋼筋銹蝕

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)，在依據(jù)《公標(biāo)》對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定時(shí)，病害的扣分值明顯偏高。這是由于鋼筋銹蝕時(shí)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(yīng)力，導(dǎo)致銹脹裂縫、露筋等病害的產(chǎn)生。當(dāng)露筋由鋼筋銹脹導(dǎo)致時(shí)，依據(jù)《公標(biāo)》表9.1.1-4給出的鋼筋銹蝕評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)扣分值，已考慮了露筋的不利影響，并扣除評(píng)分；但依據(jù)《公標(biāo)》表9.1.1-1剝落、露筋扣分標(biāo)準(zhǔn)顯然應(yīng)對(duì)該病害再次進(jìn)行扣分，這就導(dǎo)致病害扣分重復(fù)，構(gòu)件評(píng)分偏低。

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

2.3 混凝土保護(hù)層碳化腐蝕

空氣中的二氧化碳會(huì)與水泥中的堿性成分氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(huì)因pH值的降低而被破壞。當(dāng)碳化深度超過混凝土保護(hù)層厚度時(shí)，在水與空氣共同作用下，會(huì)使混凝土保護(hù)層失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋開始生銹，因此，混凝土保護(hù)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(hù)層碳化腐蝕病害同時(shí)發(fā)生在構(gòu)件整個(gè)表面，且評(píng)定指標(biāo)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(biāo)》表9.1.1-5給出的混凝土碳化腐蝕標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)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(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)形式、尺寸選取不合理，施工時(shí)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(huì)對(duì)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(yuǎn)大于其他耐久性病害，需予以重視。本文建議按照《公標(biāo)》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(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)進(jìn)行評(píng)分。

3 計(jì)算實(shí)例

依據(jù)本文提出的《公標(biāo)》改進(jìn)方法對(duì)第1節(jié)中的1#、2#墩柱重新進(jìn)行橋梁技術(shù)狀況評(píng)定，評(píng)定結(jié)果見表4。

表4 對(duì)《公標(biāo)》改進(jìn)后某橋梁墩柱的技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果

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

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，《公標(biāo)》中對(duì)病害種類多但程度輕微的橋梁進(jìn)行評(píng)定時(shí)，會(huì)使橋梁整體及部件技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)偏低，與橋梁實(shí)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(duì)其種類進(jìn)行了重新劃分并調(diào)整了其扣分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)構(gòu)件破壞機(jī)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(hù)層表面病害，不再分別扣分，同時(shí)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(píng)分更接近于橋梁的實(shí)際狀態(tài)。