上海轨道交通桥梁技术状况评定方法研究

朱妍 朱毅

(上海轨道交通维护保障中心工务公司，上海 200233)

1 概述

上海轨道交通是目前中国线路最长的城市轨道交通系统。运营里程达410 km(不含磁浮示范线)，早期的地铁建设主要以隧道结构为主，随着2000年轨道交通3号线(又称明珠线)的建成通车，桥梁结构被引入到轨道交通中来，后续的1号线北延伸段、9号线、8号线浦东段以及在建的16号线等线路，均大量使用桥梁结构，在最近的10年间，上海轨道交通的桥梁建设处于一个高速发展期。

2 轨交桥梁发展现状及趋势

早期轨道交通桥梁结构形式以简支梁为主，截面形式统一，简支梁跨径以25 m～30 m简支梁为主，随着桥梁结构在轨道交通领域建设的增多，为了满足实际需求，复杂结构，长大跨径的桥梁也被引用到了轨道交通线路中来，如3号线跨越苏州河的总长114 m的钢管混凝土拱桥以及3号线跨越内环中山西路272 m双薄壁墩连续刚构桥等。随着大型桥梁的发展，对于桥梁养护、管理方面的需求不断提高，需要桥梁管养单位在客观评价桥梁技术状况的基础上，开展针对性强、可持续的、可操作的养护及维修加固工作。相应于这一需求，必须提出一套完整、客观、全面的、适用于现有的轨道交通桥梁运营特点的技术状况评定方法。

3 现有规范的评定方法

从设计的角度看，目前我国轨道交通桥梁的设计方法主要参考铁路桥梁设计方法，设计方法的核心是容许应力法，这一设计思路的提出，主要是基于轨道交通桥梁主要承受的是列车荷载，其荷载类型与铁路桥梁较为接近。从桥梁结构本身来讲，轨道交通桥梁的施工方法，运营条件与公路桥梁无明显差别。从分布的地域来看，轨道交通桥梁主要分布于城市主城区内，其服役环境与公路桥梁基本相同。

我国现有规范对于铁路桥梁以及公路桥梁的技术状况评定方法分别有所规定，其各自的评定方法均有其自身的特点以及相应的适用性范围，下面将分别进行阐述。

3.1 铁路桥梁技术状况评定方法

1997年～1999年陆续实施的TB/T 2820.1-8铁路桥隧建筑物劣化评定标准，分别按照钢梁、隧道、支座、涵渠、混凝土梁、墩台基础、桥渡、明桥面8个方面，对各构件技术状况进行评价。

评级方面，根据TG/GW 103-2010铁路桥隧建筑物修理规则第5.10.2条，状态评定按劣化程度共分为A，B，C三级，其中A级又分为AA，A1两等。具体分级情况如下:

1)结构物或主要构件功能严重劣化，危及行车安全，评定为A级AA等;2)结构物或主要构件功能严重劣化，进一步发展会危及行车安全，评定为A级A1等;3)结构物或构件功能劣化，进一步发展将会升为A级，评定为B级;4)结构物或构件劣化，对其使用功能和行车安全影响较小，评定为C级。

结构物或构件状态评定为A级者，其病害情况相对较为严重或者紧急，需要通过大修或更新改造进行整治;当结构物存在影响行车安全的病害，应采取相应的限速或限载措施，遇紧急情况，应立即采取临时加固措施，并视具体情况，对于影响运营安全的紧急病害应尽快安排彻底整治，影响范围较广，维修难度较大，情况相对稳定的病害可列入下一年度的桥隧大修或更新改造计划及时进行整治。结构物或构件状态评定为B级者，其病害等级与A级相比相对较好，病害一般需要通过维修进行整治(个别较为严重的病害需要通过大修进行整治)。结构物或构件状态评定为C级，可采取小修或者中修的措施开展及时处治，也可采取长期观测的方法对有可能发展的病害进行长期监测。

3.2 铁路桥梁评定方法适用性分析

铁路桥梁技术状况评定是以单个结构物或者单个构件为基本单位的，以钢筋混凝土简支箱梁为例，混凝土箱梁、支座、桥梁墩台、基础以及桥面均作为独立的评价单元，所有评价单元的评级均应控制在B级或者C级，当评价单元出现A级时，必须采取及时的维修加固措施，使评价单元恢复到B级或者C级。

铁路桥梁评定方法在应用于轨道交通桥梁技术状况评定时，其适用性主要体现为思路简单清晰，以构件为评分单元，评级过程简单明了，直接反映问题所在，有问题直接处理。但是为了实现这一评级，需要对每种构件的具体评级进行明确的划分和描述。从这一角度来看，目前的铁路桥梁规范还不能满足实际应用的需求。目前的铁路桥梁规范制定实施于20世纪90年代末期，当时铁路桥梁的结构形式较为单一，轨道交通桥梁也刚刚出现，因此规范中仅对简支混凝土梁的部分构件有相对详细的描述，对于钢管混凝土拱桥的拱肋、吊杆，斜拉桥的拉索等重要构件缺乏相应的评级描述。

3.3 公路桥梁技术状况评定方法

本标段桥梁技术状况评定依据JTG/T H21-2011公路桥梁技术状况评定标准进行，公路桥梁技术状况评定按照构件—部件—整体的顺序进行评级。总体思路采用分层综合评定与5类桥梁单向控制指标相结合的方法。评定指标如图1所示。

图1 公路桥梁技术状况评定方法流程图

在桥梁技术状况评价中，有下列情况之一时，整座桥应评为5类桥:1)上部结构有落梁;或有梁、板断裂现象。2)梁式桥上部承重构件控制截面出现全截面开裂;或组合结构上部承重构件结合面开裂贯通，造成截面组合作用严重降低。3)梁式桥上部承重构件有严重的异常位移，存在失稳现象。4)结构出现明显的永久变形，变形大于规范值。5)关键部位混凝土出现压碎或杆件失稳倾向;或桥面板出现严重塌陷。6)拱式桥拱脚严重错台、位移，造成拱顶挠度大于限值;或拱圈严重变形。7)圬工拱桥拱圈大范围砌体断裂，脱落现象严重。8)腹拱、侧墙、力墙或立柱产生破坏造成桥面板严重塌落。9)系杆或吊杆出现严重锈蚀或断裂现象。10)悬索桥主缆或多根吊索出现严重锈蚀、断丝。11)斜拉桥拉索钢丝出现严重锈蚀、断丝，主梁出现严重变形。12)扩大基础冲刷深度大于设计值，冲空面积达20%以上。13)桥墩(桥台或基础)不稳定，出现严重滑动、下沉、位移、倾斜等现象。14)悬索桥、斜拉桥索塔基础出现严重沉降或位移;或悬索桥锚碇有水平位移或沉降。

3.4 公路桥梁评定方法适用性分析

公路桥梁领域的技术状况评定方法近年来发展较快，其评定方法的科学性、全面性相对于铁路桥梁规范更加完善，评级的思路是“从局部到整体”，但是也规定了出现较差构件以及局部较严重病害时的“评级特殊通道”，从而全面考虑各种可能存在的情况。对于各种桥型的构件，规范中也给出了相对全面的重点评定内容以及相应的方法。从内容和方法两个方面，公路桥梁评定方法均优于铁路桥梁评定方法。

从针对轨道交通桥梁的适用性方面来看，公路桥梁评定方法存在以下几个不适用的方面:

1)桥面系构造相差较大:轨道交通桥梁桥面以无渣铁轨为主，与公路桥梁沥青路面明显不同;另外由于桥梁荷载类型的不同，桥面主要病害以及评估方法均存在较大的差异。2)对于上部结构梁体，轨道交通更关注在列车荷载下的纵横向动挠度测试，对应公路桥梁检测方法对这部分内容并没有明确的体现。3)公路桥梁采用承载能力极限状态的设计理念，与轨道交通桥梁的容许应力法有所差别。配筋方法、支座设置等考虑的因素存在差异。4)轨道交通桥梁桥面宽度较小，构件数量较少，因此采用铁路桥梁的构件分级方法相对更为适用，公路桥梁的分步综合评定方法相对意义不大。

3.5 轨道交通桥梁技术状况评定方法

综合上述特点，轨道交通桥梁的技术状况评定方法应采用以下思路进行:

1)评级方面，采用铁路桥检测评定标准，即分A，B，C三级，其中A级分AA等和A1等。2)构件评分方面，参考公路桥梁技术状况评定方法，对于各构件的扣分依据应考虑构件本身刚度对桥梁运营能力的影响因素，作进一步修正。3)以构件中最差评级作为该桥的整体评级，例如最差构件评级为C级，则可认为桥梁整体评级为C级。不允许出现A级构件。

4 结语

通过对公路桥梁以及铁路桥梁现行技术状况评定方法进行研究，结合轨道交通桥梁自身特点，从客观适用的角度提出轨道交通桥梁技术状况评定方法，具体结论如下:

1)轨道交通桥梁评级整体思路参考铁路桥梁评定方法，针对构件进行评级，存在A级构件及时维修，使其降至B级或C级。2)对于各构件的评级，参考公路桥梁技术状况评定方法，根据构件病害对桥梁影响程度，划分各构件评定等级参考标准。3)在各构件评定等级参考标准中，重点考虑结构刚度方面的检查结果对最终评级的影响结果，提高该类检测参数在最终评级内的比重。4)以构件中最差评级作为该桥的整体评级，评定中不允许出现A级构件，如出现A级构件应及时处治。

［1］GB 50157-2003，地铁设计规范［S］.

［2］李 莉，李凤芹，夏 禾.城市轨道交通高架工程设计研究［J］.铁道标准设计，2003(10)：20-22.

［3］TB/T 2820.1-8，铁路桥隧建筑物劣化评定标准［S］.

［4］GB 50308-2008，城市轨道交通工程测量规范［S］.

［5］铁运函［2004］42号发布，铁路桥梁检定评估工作规则［S］.