高速公路桥梁技术状况评分中存在的不足及应对策略
2020-10-20王琳琳
摘 要：本研究根据《公路桥梁技术状况评定标准》，初步探讨了高速公路桥梁技术状况评分中存在的一些主要问题，提出了几点应对措施。结合检测评定某桥预制箱梁实例，对高速公路桥梁技术状况评分的发展趋势进行了展望，对于提高高速公路桥梁技术状况的评价水平具有一定的参考价值。
关键词： 高速公路橋梁;技术评分;应对措施
1 引言
随着改革开放以来我国交通事业的快速发展，高速公路桥梁面临着的考验日益严峻。高速公路桥梁正常运营主要通过桥梁检测评定这一重要依据，高速公路桥梁检测评定的正确规范合理日益突显出重要性。但针对高速公路桥梁采用《公路桥梁技术状况评定标准》进行评分过程中，主要存在以下几方面问题，基于此本研究深入分析并提出有针对性地应对措施，结合具体实例，展望了高速公路桥梁技术状况评分的发展趋势。
2 高速公路桥梁技术状况评分中存在的主要问题
2.1 评估高速公路桥梁结构状况指数
高速公路桥梁应逐跨评估其上部结构技术状况，再对整座桥梁上部结构计算其技术状况指数MCI，采用上部结构结构状况指数MSI对高速公路桥梁上部结构状况进行表示。可根据以下公式分别对MCI和MSI进行计算：
如某5孔RC梁式构件中产生剥离混凝土问题，超过2%面积（扣45分），并在裂缝部位产生轻微渗水（扣15分），根据相关标准规定，根据以下公式进行计算得到扣分值，具体数值如表1中所示。
该公式中，DNij为公路桥梁中损坏的第i跨上部结构第j类构建第k项相应扣分值。
Mijk为公路桥梁损坏的第i跨上部结构第j类构建第k项部分的所占权重，根据公式M=3.0V3-5.5V2+3.5V进行计算而得到，V可按照损坏的第k项部分扣分DNij在有损坏的构件j扣分值中所占的百分比进行计算得到的。MDNij为构件j有损坏时的综合扣分。
MDNij不足45的按照45取值，根据上述分析可知，构件达到45分扣分值，只有超过2%的剥离混凝土病害，该片梁55分得分，构件属于D级。
如某RC梁式构件为5孔，排水系统在桥面系中产生泄水管堵塞（大于总数20%，扣80分），而且还发生防水层漏水（扣65分），根据有关规范的相关规定标准，还根据上述公式对扣分值进行计算，具体数值见表2。
MDNij超过100的按照100取值，根据上述分析，排水系统达到100分扣分值，桥面排水为0分，只堵塞20%排水管。可将构件评定为E级，MSI结构状况指数为0分，评定桥面排水为E类，其实际情况复核存在一定的难度。
2.2 高速公路桥梁部件达不到合理的权重
针对高速公路桥梁而言，尽管比较重要的是病害，但管线及照明对于具有一定景观要求的桥梁而言，也是非常重要的内容。在规范中评估桥面的主要因素有：桥头平顺、桥面铺装、伸缩装置、排水系统、护栏等，分别占有不同的权重，针对照明及管线没有分配相应的权重，在一定程度上不尽合理。
3 主要应对措施
3.1 多划分构件，变权评分
通过上述分析高速公路桥梁评分中存在的一些不足之处，本研究采用构件划分方法及对其病害的权重扣分进行相应调整以实现对不合理扣分值的修正。诸如公路桥梁中的箱梁，可按照左腹板、底板、右腹板、顶板进行划分，再按照病害不同类型的扣分值排序，将病害较小扣分值的优先排在前面进行扣分，对病害相对严重的采取“变权”，“打折”等措施后相应扣分。不仅使病害严重程度得到一定程度的体现，还可进行多个病害的扣分，并确保由于个别病害程度不严重而造成降低评定桥梁整体结构的等级。根据上述分析，上述第1个例子在左腹板、底板、右腹板、顶板部位产生病害，其它部位没发生病害，评分情况见表3。
由此可见，RC梁式构件底板为48.76分扣分，底板为51.24分得分，顶板及左、右腹板都是100分得分，该RC梁式构件为87.79分得分，构建属于B级，对于构件只存在局部剥离混凝土及个别裂缝部位渗水的情况而言，更客观贴切的构件为B级。上述第2个例子中，桥梁共有5孔，其中第1孔发生阻塞泄水管，其余4孔跨泄水管没有发生病害，其修正后的评分见表4。
根据上述分析可知，公路桥梁排水系统为109.08分扣分值，结合有关规范标准，桥梁第2孔排水系统为0分得分，其余孔跨排水系统为100分得分，最终该桥排水系统为80分得分，构件为B 级。采用重新划分构件的方法，个别孔跨产生的病害不严重对于桥梁整体评分不会产生影响，桥梁整体受只有20%阻塞泄水管的影响并不突出，针对只有20%阻塞泄水管的情况，造成桥梁局部发生漏水，构件为B级与实际更相符。
3.2 对高速公路桥梁部件权重进行调整
因公路桥梁也不能完全忽视夜晚照明，在部件构成规范中，主要涉及桥头平顺、桥面铺装、伸缩装置、护栏及排水系统等组成部分，权重设置各有区别。因此可采取对照明部分增加评分，对其权重重新分配的方式，使公路桥梁提高评分。
4 检测评定某桥预制箱梁实例
4.1 预制箱结构桥梁的基本情况
装配式预应力箱梁因生产主梁时具有较高的集中化程度，可同步实施下部施工，施工周期得到缩短，较多应用于实际工程中。但因预制成型后需较长时间的搁置，外界环境在此过程中影响梁的程度较为明显。某桥因施工现场在冬季来临时存在没有使用的十几片梁，但这些梁是同批次浇筑，经过了整个冬季四个月时间的冻融损害，为确保工程质量需要检测这批梁。本研究选取典型的一片检测梁开展相关研究，初步探讨制定和实施预制箱梁荷载试验方案，并对比分析实测数据与理论计算结果，对其承载能力进行客观评定，为桥梁施工提供重要参考，也可用于评定经过冻害后评定同类型预制箱梁的承载力。本研究中高速公路桥梁上部连续箱梁为装配式预应力混凝土结构，都是20米跨径，按照公路Ⅰ级荷载进行设计。
4.2 实验方法及有关参数
按照施工场地条件，为确保加载稳定，应用梁压梁加载方法，并同时采用千斤顶作为力传感器确保准确的荷载数值。完成每级加荷后，持续10分钟。在此时间内对梁体外表面产生的裂缝进行观察，达到10分钟的持续时间后，对各项读数进行记录。结合桥梁结构形式，以梁格法对桥梁仿真模型采用大型有限元程序进行建立，并对正常使用状态下桥梁结构的承受外载输入仿真模型进行模拟，对桥梁计算其弯矩包络图，在外力作用下确定最不利截面的桥梁最大荷载。
按照弯矩包络图能够对有关参数进行确定，受公路Ⅰ级标准荷载作用的影响，在桥梁跨中附近可产生最大弯矩，而弯矩和剪力在L/4和3L/4位置时都具有较大值，以上截面位置实测的应变和挠度值是对箱梁承载力进行分析确定的重要依据。在试验荷载下为了对箱梁应变状况进行准确分析，将2个应变计分别布置在L/4、L/2、3L/4截面梗掖部位及与底板相距4厘米部位，应变测点共有12个，采用温度自補偿式应变计。在试验荷载作用下，为实现对箱梁变形状况的准确分析，将挠度计分别布置在L/4、L/2、3L/4部位的梁底及两端支点，共设置测量6个（其中将2个挠度计布置在L/2部位）。
4.3 实验结果分析
为提高对试验梁工程质量分析的便利性，分别按照各级试验荷载作用对试验梁下控制截面的应变、挠度的实测值、理论值及其校验系数进行分析，结果显示，两次加载后，试验梁各控制截面挠度校验系数值处于1.01—1.09之间，平均值处于1.051-1.059之间，试验梁各控制截面中，大部分应变校验系数值处于0.742-1.238之间，基本上都超过0.9，其两次加载后处于1.003-1.056之间的平均值。针对预应力钢筋混凝土梁桥而言，通常挠度校验系数正常值处于0.68-0.99之间，应变校验系数正常值处于0.58-0.91之间，本实验结果中的各项校验系数平均值都完全超过上限，与外观调查结果相综合，该梁有很多裂缝处于梗咽部位，同时发生渗水问题，表明在承载能力和刚度方面，本试验梁与设计和使用性能等方面的要求还存在一定差距。
5 高速公路桥梁技术状况评分的发展趋势
通过分析公路桥梁技术状况评定标准，与高速公路桥梁检测中存在的常见问题相结合研究，针对存在的不足之处进行总结并提出应对措施。高速公路桥梁多种病害的评分扣分值比较严格，发生严重程度不大的两种病害，可评定构件为D或E级。在评分中采取变权、打折的方法，使其病害严重程度得到充分体现，还可对多个病害扣分，或更细致地划分构件，使更多的构件“参与”评分，在某构件上确定具体病害，提高扣分的合理性及精确性。采取构件重新划分方法，增加部件并对一些部件权重进行修改，使高速公路桥梁各部件中存在的分配权重问题得到解决，进而将照明及管线列入高速公路桥梁评定范围中，使高速公路桥梁的特点得到突出。在今后高速公路桥梁技术规范中应对桥梁照明及管线方面存在的病害及扣分准则进行细化，诸如缺失照明、损坏管线等病害增加相应缺损程度的扣分值，为高速公路桥梁状况评定的科学规范性提供重要参考依据。
6 结语
综上所述，公路桥梁技术状况评定标准还需要使病害种类进一步丰富，对评定高速公路桥梁重要构件提高相应的要求，结合评定高速公路桥梁的相关规范，提高评定高速公路桥梁的科学合理性，进而提高高速公路桥梁技术状况评定的客观性和准确性。
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作者简介：王琳琳（1986—），女，大学本科学历，研究方向：桥梁检测与加固设计。
