城市与公路桥梁技术状况评定方法对比分析

陈树礼，刘永前

(石家庄铁道大学 大型结构健康诊断与控制研究所，河北 石家庄 050043)

0引 言

桥梁是重要的交通基础设施，桥梁结构安全与社会发展和人民生活息息相关，随着交通量、车辆荷载的快速增加，很多桥梁病害大量出现并迅速发展，对桥梁安全造成巨大影响。为保证桥梁结构安全，首先需要对桥梁结构的使用功能、使用价值和承载能力进行综合评定，而桥梁技术状况评定结果的准确与否则直接影响到后续养修决策及维修加固，因此，选择科学、恰当的评定方法或标准对桥梁状况进行评定尤为重要。

目前，国内外针对城市和公路桥梁技术状况评定方法较多，如层次分析法、加权平均法、模糊评定法和综合评定法等，每种方法都有各自特点。中国桥梁技术状况评定主要依据《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99—2003，2018年2月1日废止)[1]、《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)[2]、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)[3]和《城市桥梁养护技术标准》(CJJ 99—2017，2018年2月1日实施)[4]，几个规范的评定方法各不相同。针对公路和城市桥梁技术状况评定方法的适用性和差异性等问题，很多学者进行了深入研究并取得丰富成果。文献[5]对比分析了公路和城市桥梁2种规范评定方法的差异性和适用性，并提出不同规范方法的应用建议；文献[6]～[10]总结了国内外不同规范评定方法的优缺点，提出了相应改进建议；文献[11]～[15]对公路行业不同桥梁评定方法的差异和在应用中存在的问题进行了详细研究，也提出了很多应用建议；文献[16]在深入分析国内外相关桥梁技术状况评定方法优缺点的基础上，对《公路桥梁技术状况评定标准》的具体应用进行了详细解读，列举了大量桥梁评定实例；文献[17]～[22]针对《公路桥梁技术状况评定标准》应用中存在的一些问题进行了探讨，提出了很多改进建议；文献[23]～[25]则深入探讨了桥梁评定方法在多座中小桥梁和桁架桥中的实桥应用。总体来说，既有研究主要集中在部分评定方法的对比分析和单一评定方法应用方面，以及在公路桥梁状况评定方法的应用方面，有关城市桥梁评定方法分析和应用研究较少，加之新的城市桥梁养护技术标准刚刚发布，目前缺少完整、全面的城市与公路桥梁评定方法对比分析和应用研究，不同规范评定方法应用范围比较模糊，在评定方法的应用中也还有一些问题需要进一步深入探讨。

据此，本文立足于解决城市和公路桥梁技术状况评定中的现实问题，阐述各种评定方法的基本理论和实际操作，分析比较现有桥梁状况评定方法的特点，研究其适用性，结合不同类型桥梁应用案例，总结归纳现有评定方法的优缺点和适用性，指导桥梁管理部门准确评定桥梁技术状况。

1规范解读

1.1《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99—2003)

CJJ 99—2003为行业标准，2003年12月4日由建设部批准发布，2004年3月1日实施，2018年2月1日废止。该规范是中国第1部针对城市桥梁养护和状态等级评定的规范。CJJ 99—2003根据城市桥梁在道路系统中的地位和重要性，本着“保证重点，养好一般”的原则，将其划分为5类养护类别，Ⅰ类养护桥梁和其余Ⅱ～Ⅴ类养护桥梁分别采用2种不同的状态等级评定方法。

Ⅰ类养护桥梁根据桥梁缺陷程度和完好状态分为合格和不合格2个等级；Ⅱ～Ⅴ类养护桥梁采用分层加权法，按照桥梁构件病害类型和严重程度，对桥梁下部结构、上部结构和桥面系分别进行评定打分，固定桥梁各组成部分权重，根据检测结果分别计算3个部位各自的状况指数得分，再综合得出整个桥梁技术状况指数I[公式(1)]，最后根据技术状况指数总得分确定桥梁状况等级。状况等级分为5级，分别为A级(完好状态)、B级(良好状态)、C级(合格状态)、D级(不合格状态)和E级(危险状态)；同时规定了14种可以直接评定为D级桥和不合格级桥的情况。

I=Imωm+Isωs+Ixωx

(1)

式中：ωx，ωs，ωm分别为下部结构、上部结构和桥面系的权重；Ix，Is，Im分别为下部结构、上部结构和桥面系的技术状况指数。

1.2《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)

JTG H11—2004为行业标准，2004年6月28日由交通部批准发布，2004年10月1日实施，其主要内容是《公路养护技术规范》(JTJ 073—96)中针对桥涵养护部分的细化，是中国第1部针对公路桥梁技术状况评定比较详细的规范，也是中国目前桥梁技术状况评定普遍采用的规范。

JTG H11—2004中规定整个桥梁技术状况综合评定可采用3种方法：第1种方法是考虑桥梁各部件权重的综合评定方法；第2种方法是按照重要部件最差的缺损状况进行评定；第3种方法是对照桥梁技术状况评定标准进行评定，规范建议宜采用第1种方法。

在采用综合评定法进行状况评定时，将桥梁划分为17个结构部件，依据检测结果对各部件进行扣分，固定各部件权重或采用专家评定法调整权重，再根据公式(2)计算桥梁技术状况总评分，最后根据评分值确定评定等级，等级分为一类(完好、良好)、二类(较好)、三类(较差)、四类(差的)和五类(危险)。

(2)

式中：Dr为全桥技术状况评分；Ri为第i类部件对应的评定标度(0≤Ri≤5)；Wi为第i类部件的权重，∑Wi=100。

1.3《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)

JTG/T H21—2011为行业推荐性标准，2011年7月19日由交通运输部批准发布，2011年9月1日实施，其主要内容是桥梁一般评定的继承、完善和发展，在桥型分类评定、部件划分、量化指标、单项指标控制和评定模型等方面都进行了进一步完善和补充，是中国目前针对公路桥梁比较完整细致的评定标准。

JTG/T H21—2011中桥梁技术状况评定采用分层综合评定与单项指标控制相结合的方法，针对常见的梁式桥、拱式桥、悬索桥和斜拉桥4种桥型，细化不同桥型的部件分类，考虑主要部件和次要部件区别，确定不同的权重值和评定指标，针对结构缺失或者未设置情况考虑权重调整，从底往上，按照“构件评定→部件评定→桥面系评定→上部结构评定→下部结构评定→全桥评定”过程进行评定，根据检测结果分别计算构件评分、部件评分、桥面系评分、上部结构评分和下部结构评分，再根据公式(3)计算总体技术状况评分，按评分值确定状况等级。桥梁状况等级分为1类(全新、完好)、2类(轻微缺损)、3类(中等缺损)、4类(较大缺损)和5类(严重缺损)。对于缺陷或病害比较严重的情况，规定了14种可以直接评定为5类桥的情况。

Dr=IDWD+ISPWSP+ISDWSB

(3)

式中：Dr为0～100分；ID为桥面系技术状况评分；ISP为上部结构技术状况评分；ISD为下部结构技术状况评分；WD为桥面系在全桥中权重；WSP为上部结构在全桥中权重；WSD为下部结构在全桥中权重。

1.4《城市桥梁养护技术标准》(CJJ 99—2017)

CJJ 99—2017于2017年7月31日由住房和城乡建设部批准发布，2018年2月1日实施，定位为行业标准，正式发布后将替代CJJ 99—2003，是CJJ 99—2003的进一步完善和补充。

CJJ 99—2017中对城市桥梁技术状况评定方法进行了完善，并新增了人行天桥、人行地道、拱桥技术状况评定方法。

根据城市桥梁在道路系统中的地位，城市桥梁养护类别宜分为Ⅰ～Ⅴ共5类，根据各类桥梁在城市中的重要性，本着“保证重点，养好一般”的原则，城市桥梁养护等级宜分为Ⅰ等、Ⅱ等、Ⅲ等，根据城市桥梁技术状况、完好程度，针对不同养护类别，其完好状态等级划分及养护要求有相应规定。

Ⅰ类养护桥梁按照桥梁完好状态分为合格和不合格2个级别；Ⅱ～Ⅴ类养护桥梁利用分层加权法，根据桥梁构件病害类型和严重程度，采用扣分制对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，考虑未出现要素的权重分配，再综合得出整个桥梁技术状况的评定。具体评定时，以桥梁状况指数确定桥梁分部和整体结构的技术状况评定指标[公式(1)]，桥梁不同组成部分的结构状况评定指标由桥梁结构指数确定[公式(4)]，根据状况指数和结构指数评分值区间判定状况等级。评定等级分为5级，即A级(完好状态)、B级(良好状态)、C级(合格状态)、D级(不合格状态)和E级(危险状态)；也规定了14种可以直接评定为D级桥和不合格级桥的情况。

I*=min{Im,Is,Ix}

(4)

式中：I*为桥梁结构指数。

人行天桥状况评定方法用状况指数PBCI表示，适用于钢结构桁架桥、梁式桥和钢筋混凝土梁式桥；人行地道评定方法采用状况指数SCI表示，适用于专门的人行地道、行人和非机动车共用通道；拱桥评定方法仍采用桥梁状况指数I表示，适用于圬工结构或钢混结构的桁架拱、肋拱桥和双曲拱等。

2不同评定方法对比分析

不同桥梁状况评定方法在应用中都有其各自特点，表1为不同桥梁技术状况评定方法对比。

表1不同桥梁技术状况评定方法对比Tab.1Contrast of Different Bridge Technique Condition Evaluation Methods

从标准类型、评定方法、评定过程、评定层次、评定等级、桥型划分、权重分配等方面对不同评定方法的适用性、典型特点及存在问题进行细致对比分析，总结如下：

(1)CJJ 99—2003适用于城市范围内桥梁状况评定，为科学指导桥梁养护管理和维修提供技术支持。该方法在城市梁式桥中应用较好，但对于地位最为重要的特大桥梁及特殊结构的桥梁，评定等级过于简单，不能准确反映桥梁技术状况，主观因素影响比较大；对于其他Ⅱ～Ⅴ类养护桥梁，构件划分较为粗糙，计算模型基于算数平均计算，评分偏高；桥梁常见缺损和病害等级划分偏少且在评分中不能全面反映，严重病害考虑不足，缺少部分桥型评定标准，缺少直接评定为E级桥的条件。此外在技术状况评定计算过程中各结构权重固定，给评定结果的准确性造成一定影响。

(2)JTG H11—2004适用于各级公路桥梁的技术状况评定，按照“17个部件评分→全桥评分”的顺序完成状况评定，具有概念明确、操作便捷、计算简单的优点，是目前应用最广泛的一种评定方法，但该方法部件划分较粗糙，评定等级较少，构件指标不太完善，不适用于技术复杂的桥梁结构，在结构简单的梁式桥中应用较好。该方法过分突出下部结构的重要性，对上部结构考虑不够，实际评定时主要依靠定性分析和经验来评定桥梁状态，不同人员评定结果可能会差异很大，降低了评定准确度。同时，该方法也缺少将桥梁直接评定为四类或五类桥梁的条件。

(3)JTG/T H21—2011适用于各级公路桥梁的技术状况评定，主要采用目测和仪器设备相结合的方法。该方法按照常见的4种桥型进行桥梁评定分类，根据桥型不同细化部件分类，并制定相应评定细则，细化评定指标并提出相应量化标准，对评定模型也进行了改进，在评定时考虑了未出现或者缺失要素权重二次分配，也提高了三类以上桥梁评分等级。严格来说，该方法是目前比较全面科学的评定方法，完善了JTG H11—2004的很多不足，细化了桥梁状况等级，但在评分顺序、构件数量的确定和病害标度划分与判定等方面应用存在些许问题，有些过多重视病害数量而忽视单一病害严重程度，在病害过多或过少情况下会出现评分偏低或偏高情况，也存在现场检测工作量大、计算复杂等一些使用不便之处。

(4)CJJ 99—2017在CJJ 99—2003基础上进行了修订，适用于城市桥梁状况评定，是一种比较完善的评定方法。特大桥梁及特殊结构的桥梁状况评定仍然采用原有规范方法，评定等级较简单；Ⅱ～Ⅴ类养护桥梁则采用桥梁状况指数(表征桥梁结构的损坏状况)和桥梁结构指数(表征桥梁不同组成部分的最不利单个要素或单跨(墩)的结构状况)双控的方法，增加了权重变化影响，提高了评定准确性，也降低了对检测人员的要求，但构件划分仍然比较粗糙，桥梁缺损和病害仍旧以文字定性描述为准，也缺少直接评定为E级桥的条件；相对于CJJ 99—2003，CJJ 99—2017中增加了城市桥梁中大量存在的人行天桥、人行地道和拱桥评定方法，按照状况指数标准进行评定，针对性较强。

3典型桥梁技术状况评定

针对城市和公路桥梁中数量最多的简支梁桥以及不常见的连续梁桥、拱桥和斜拉桥，考虑病害严重程度的不同，采用上述4种评定方法分别进行桥梁技术状况评定，评定结果见表2。

依据不同类型典型桥梁结构评定结果，从城市和公路桥梁不同评定方法的准确性和适用性角度进行深入分析。

(1)在实际应用中，城市和公路中的梁式桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等类型桥梁均可按照本行业规范规定的相应评定方法进行评定，未规定桥型也需要按照本行业规范规定的类似桥型进行评定，同时也可参考其他行业评定方法进行校核。

(2)对于公路桥梁而言，JTG H11—2004比较简洁，能够很好地完成常见梁式桥的状况评定，但缺少拱桥、斜拉桥、悬索桥等特殊结构桥梁的评定方法；JTG/T H21—2011明确给出了梁式桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥共4种桥型的评定方法，适用范围更广。对比同一桥梁2种不同评定方法得分，基本上是采用JTG/T H21—2011方法得分略大于采用JTG H11—2004方法得分。对于病害特别严重桥梁，JTG/T H21—2011评定结果更准确，病害较轻桥梁，JTG H11—2004或JTG/T H21—2011两种方法评定结果大体相当。对于拱桥、斜拉桥等特殊类型桥梁，JTG H11—2004缺少相关规定，宜采用JTG/T H21—2011方法。

(3)对于城市桥梁而言，CJJ 99—2017中规定了梁式桥、人行天桥、地道桥和拱桥的评定方法，评定方法也非常详细。对于城市中日益增多的斜拉桥、悬索桥等大型或复杂桥梁而言，缺少较为详细明确的评定方法，须按照CJJ 99—2017类似桥型进行检查评定，但也可以参考JTG/T H21—2011方法进行校核。因CJJ 99—2017中仅规定了14条直接评定为D级和不合格级桥的情况，也规定了有较大影响的部件损坏时可直接评定为D级和不合格级桥，而对于单一病害特别严重或病害种类非常多的桥梁，可以直接定为D级或不合格级并进行说明，或者可参考JTG/T H21—2011中的单项控制指标进行状况评定，直接评定为5类。

(4)对比城市和公路桥梁技术状况评定方法，JTG H11—2004年代较早，具有权威性强、工作量小、操作简单的典型特点，但也存在桥型少、构件划分简单、严重病害可能会被掩盖等不足，在实际应用中需要有条件地选择使用。JTG/T H21—2011克服了JTG H11—2004的多项不足，是JTG H11—2004的继承、完善和发展，考虑了多种桥型，评定结果客观性好，但大大增加了桥梁检查工作量和直接成本，在实际应用中需兼顾准确性和经济性合理选择。CJJ 99—2017在保留CJJ 99—2003核心内容基础上，提出了I和I*双控和单线指标控制方法，考虑了城市中特有的多种类型桥梁结构，内容更加全面，对人员要求更低，评定方法更加完善，评定结果更加客观。

表2典型桥梁状况评定结果Tab.2Evaluation Results of Typical Bridges

4改进建议

几部规范中采用的评定方法都有非常强的适用性，对指导桥梁养护管理都起到了巨大作用，优点突出，但通过不同规范评定方法的对比分析和实桥应用对比，发现这几种桥梁状况评定方法在实践应用中还有一些方面值得改进。

(1)化整为零，逐孔评定。

目前城市和公路桥梁评定方法都是对一座桥梁的整体技术状况进行评定，未明确记录和评定单孔桥梁状况，而单孔桥梁病害严重情况将直接影响全桥最终评定结果，可能会给桥梁后期维护管理决策带来一定误导。因此，建议在具体评定桥梁状况时，增加桥梁逐孔评定结果，最终再形成全桥评定结果，做到桥梁细部和整体状况的准确掌握。

(2)建立桥梁病害数据库，细化病害等级并实现定量描述。

不同规范中桥梁病害等级、标度和判定方法各不相同，且评分中存在很大的不确定性，病害描述大都以文字形式表述，不直观且在应用中主观性较大，而病害检查和评分是状况评定最为重要的环节，最好进行定量计算，但目前评定方法中缺少详细的病害分级、描述和相应的病害数据库。因此，建议尽快建立公路和城市桥梁的病害数据库，按地区、桥型分别进行统计，图文并茂地详细描述各种类型桥梁的各种病害类型和扣分等级，病害等级均采用1～5级分类，每级对应相应的扣分标准，加强严重病害扣分，降低轻微病害扣分，争取做到现场检查的桥梁病害在数据库中都能找到对应等级和扣分标准，尽可能避免主观判断，提高病害分类、评定的准确性。

(3)制定构件划分规定，规范桥梁检查流程，明确评分顺序。

构件数量划分不同和评分顺序差异将直接导致桥梁状况评定结果离散，而现行的几部规范均缺少此方面规定。因此，针对不同类型桥梁，建议在总结既有规范应用不足的基础上，编制科学、规范的构件划分和编号规定，结合地区实际制定标准化的桥梁检查方法和检查流程，制定固定明确的评分顺序，科学指导检查人员具体实施。

现有规范中缺少桥梁状况检查顺序、流程和具体操作方法方面的规定，造成不同单位、不同人员在具体开展桥梁状况检查时，大都按照自定的检查流程和方法进行，最终可能会导致评定结果的不确定性。因此，建议制定统一、规范的桥梁技术状况检查规程，明确具体实施方法，所有人员均按照统一、规范的方法完成桥梁检查和状况评定。

(4)城市和公路桥梁均必须严格执行本行业的规范评定方法。

目前城市和公路桥梁的技术状况评定方法中对状况等级的分类和评分标准均有所不同，评定等级也各不相同，相同得分时评定等级差别可能会很大，在应用时可能会出现结果不一致情况。CJJ 99—2017中桥梁状况等级分为A级～E级共5级，而JTG H11—2004中桥梁状况等级分为一类～五类，JTG/T H21—2011中则将等级划分为1类～5类，2种公路规范的分类等级不同，分值区段也有所区别，针对同一桥梁的评定结果可能会有所差别。

由于城市桥梁和公路桥梁使用功能有差异，同时执行不同的设计标准，虽然其结构形式差异不大，但在实际桥梁检查中必须严格按照本行业的规范要求进行评定。也就是说，目前公路桥梁须按照JTG/T H21—2011和JTG H11—2004进行评定，而城市桥梁须按照CJJ 99—2017进行评定，不明确问题可以参考利用其他行业规范方法的评定结果。另外，在具体应用时，还需重视病害数量和单一病害严重程度对评定结果的直接影响问题，也需要加强对桥梁技术状况评定理论的研究和实践，动态完善评定计算模型。

(5)开发行业通用评定软件，实现桥梁技术状况评定的信息化、智能化。

目前，很多公路桥梁管理部门开发了桥梁评定管理系统，实现了评定的自动化，但也存在整个行业不统一等问题，而城市桥梁方面则大多缺少相应的自动化评分系统或软件，或存在应用覆盖面少等问题。因此，为规范桥梁状况评定方法的自动化实现，开发造价便宜、使用简便、行业通用的信息化、智能化评定软件势在必行，并考虑在全国交通系统内推广应用，这将大大提高计算速度和准确度。建议考虑不同规范评定方法的适用性，科学选择评定方法，分别开发适用于梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、人行天桥等不同类型桥梁的专用桥梁技术状况评定软件，考虑数据输入的便捷性、可检查性和可追溯性，降低数据处理工作量。

5结语

(1)城市与公路桥梁的技术状况评定是桥梁日常检查、维修、加固以及改造的主要依据，而利用中国目前现行有效的规范或标准则是实现状况评定的技术依据，不同规范中的评定方法各不相同，各有其适用性和不足。

(2)城市和公路桥梁均必须严格执行本行业的规范评定方法，但可以考虑应用其他行业方法进行辅助校核。针对城市桥梁而言，所有类型桥梁均须按照CJJ 99—2017方法进行评定，但可以参考JTG/T H21—2011进行复核；对于公路桥梁而言，首先须按照JTG/T H21—2011进行评定，但在执行时必须明确构件数量、评分顺序和病害等级及判定原则，对同一桥梁也应始终按照相同的判定方法进行评定。

(3)不同规范评定方法的理论结构、计算模型和具体操作都十分完善，但在实践应用中发现的问题还需不断完善与改进，因此，建议抓住影响桥梁状况评定的主要因素，分地区、分桥型建立图文并茂的桥梁病害数据库，制定各种类型桥梁的构件划分方法、评分顺序、检查流程，摒弃不同规范评定等级和评分标准的不一致性，开发行业通用的桥梁评定软件，准确指导桥梁检查与状况评定，推动行业进步。

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