中美桥梁检测与评定标准现状分析对比

■张建忠

（福建省交通建设质量安全中心，福州 351000）

桥梁是城市交通中重要的基础设施之一，随着服役时间的增长，在气候环境以及各类荷载的作用下，桥梁性能也会随之下降。 为了更好地保障桥群安全，需要根据规范对桥梁进行有效的检测及综合评定[1]，管养单位则通过检测评定结果对桥梁采取相应的维修加固策略，因此评定标准在桥梁养护管理中具有十分重要的地位[2]。

美国桥梁由联邦公路管理局（Federal Highway Administration，FHWA）管理，检测评定过程中所采用的标准为《国家桥梁检测标准》（National Bridge Inspection Standards，NBIS）[3]，标准会根据需求及意见反馈不断更新，专业人士对标准的评价和建议以及相关的政策文件都可在FHWA 官网上查到，目前NBIS 最新的版本为2022 年5 月，最新的标准将无人机等先进技术纳入其中，明确了一些原来定义模糊的内容。 中国桥梁中，城市桥梁由住房和城乡建设部管理，检测评定过程中所采用的标准为《城市桥梁养护技术标准》（CJJ 99-2017）[4]，公路桥梁由交通运输部管理，检测评定过程中所采用的标准为《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）[5]。 不同标准中关于检测和评定内容都有所区别，美国作为发达国家的代表，在桥梁管理方面具有许多值得借鉴的方法和制度[6]。 本研究通过对比中美标准中桥梁检测和评定方式的有关内容，以期为中国桥梁今后的管理工作提供一定的参考依据。

1 中美桥梁检测标准对比

1.1 检测类型

美国相关标准定义了不同的检测类型，不同类型的检测目的、要求和使用手段均有所不同，根据检测时间要求大致可以将检测类型分为以下3 类：第1 类是初始检查，即对新建或重建的桥梁进行检查，用于记录桥梁的基础数据并确定其他检查类型的间隔时间。 第2 类是定期检查，这类检查要在规定的时间间隔内进行，包括例行检查、水下检查、NSTM 检查。例行检查即定期对桥梁进行全面检查，通过观察或检查测量等方式确认桥梁的物理和功能状况，并和之前记录的状况对比，从而确定桥梁状态的变化发展情况。 水下检查则是检查桥梁下部结构的水下部分， 通常需要潜水或其他适当的技术。NSTM 检查则是检查处于张力状态的钢构件，这类构件完全或部分处于张力状态，其失效可能导致部分或整个桥梁倒塌，检查过程中可能会用到可视化技术或无损化技术。 第3 类是不定期检查，标准中没有明确时间规定，包括深入检查、损伤检查、特殊检查。 深入检查即对桥梁构件进行近距离详细的检查，可根据需要使用无损评估技术，从而确定常规检查程序中不容易发现的缺陷，深入检测的频率可能比常规检测更多或更少。 损伤检查也是一种不定期的检查，目的是评估由环境因素或人为事件造成的结构损伤情况。 特殊检查通常由桥梁管理者自行决定，用于监测桥梁已知的或可能出现的特定缺陷，以及一些不一定有缺陷但存在特殊的特征的桥梁。

在我国城市桥梁和公路桥梁的有关标准中，虽然关于各类检查的适用情况和检查频率的规定有所区别，但大体上相近，可以将检测类型大致分为4 类。第1 类是初始检查，初始检查和美国的定义相似，都是在桥梁建成或改建后进行，用于采集基础数据建立桥梁档案， 为后续的检查评定提供依据。第2 类是经常检查或者日常检查，这类检查时间间隔短，通常以目测为主，主要检查桥梁是否有明显的异常以及桥梁上各类设施标志的是否完好，目的是保证桥梁能够安全运营。 第3 类是定期检测，这类检查是通过目测结合必要的测量工具对桥梁进行的详细检查，检查内容包括桥梁各构件的缺损情况以及桥梁构件的退化情况，为桥梁的养护提供充足的依据。 第4 类则是情况特殊或者需要通过特殊手段进行的特殊检查，一般由专门的人员通过特殊的手段， 在桥梁的安全性难以判断的情况下进行。美国与中国桥梁的检测类型对比见表1。

表1 中美桥梁的检测类型对比

1.2 检测频率

美国对不同类检测的时间间隔做出了不同的规定，时间间隔并不固定，一般情况下，认为2 年为例行检查的频率，设定最长不可超过4 年；水下检查和深入检查的时间间隔设定为5 年。 管理单位根据美国国家标准有关规定，视具体工程情况缩短或延长检测时间间隔。 检测时间间隔的确定方法有2 种：一种是简化的风险评估方式，该种方式将桥梁分为3 类并规定了通常情况下检测的定期间隔，符合标准规定情况时可延长或缩短时间间隔；另一种方式是更严格的风险评估方式，这种方式将桥分为4 类，所确定的时间间隔更为灵活但对检测人员做出了严格规定，评估过程需要由风险评估小组（RAP）制定，RAP 的组成人员不得少于4 人，其中至少2 人需为专业工程师。 以缩短检测周期为例，当桥梁状态评级为5 级以下，或桥梁某一结构评级低于5 级时，该桥梁需加大检查频率。 而延长检测周期一般为深入检查后，桥梁状态较好没有发现重大缺陷可申请增大例行检查时间间隔。

中国通常根据桥梁的规模或所处的位置对桥梁进行分类，不同养护级别的桥梁要求的检测频率不同，城市桥梁和公路桥梁的养护分类方式和划分的等级量有所不同（表2），城市桥梁按桥梁在道路系统中的地位将桥梁的养护类别分为5类，公路桥梁则根据桥梁规模及所处公路等级等区别分为3 类，不同养护类别的桥梁不仅检测频率要求不同，而且适用的评价标准和评价方式等内容均有所不同（表3）。

表2 中国城市桥梁与公路桥梁的养护级别分类对比

表3 中国桥梁检测频率对比

1.3 检测人员

桥梁评估的过程中会涉及到桥梁检测员、专业工程师等专业人士。 美国标准中对评估人员或组织的资格进行了严格要求。 评估人员需具备标准中规定的资格要求，如经过国家认证的桥梁检验员需满足以下条件之一：（1）是注册专业工程师并有6 个月桥梁检测经验；（2）具有5 年桥梁检测经验；（3）具有2 年桥梁检测经验，且取得工程技术委员会认可的学士学位或通过国家工程审核委员会的《工程与测量基础》考试；（4）具有4 年桥梁检测经验并取得工程技术认证委员会认可的学院或大学的工程或工程技术副学士学位。 所有人员都要参加FHWA批准的有关培训并取得规定分数，不同类型的评估人员的要求有所不同，如进行水下检测的人员需要完成FHWA 批准的水下检查培训。 此外，FHWA 还会定期组织进修培训，检测人员需要在规定时间内修满一定时长。 标准中对负责组织培训的机构以及不同培训的主题及内容也做出了要求。 对于进行损伤检测和特殊检查的检查人员，各级政府还需要人员资格文件。 州交通部门、联邦机构和部落政府必须建立损坏和特殊检查类型的人员资格文件。

中国对进行桥梁检查的机构的资质做出了明确要求， 但并未对检测人员进行明确要求且缺乏相关培训， 因此不同机构做出的检测评定结果容易出现评定标准不够统一，描述方式不够规范等问题。

2 中美桥梁状况评定方式对比

对桥梁状态等级的评估一般是通过定期检查完成的，标准中采用的桥梁评估方式一般是分层评估。 美国桥梁状态等级的评估会先根据病害情况对不同类型的组件进行评定， 根据关键的4 类组件（桥面板、上部结构、下部结构、涵洞）的最低等级确定桥梁的状态等级。 中国的评估则一般根据桥梁的评估分数来确定， 同时也会考虑单项控制指标，公路桥梁在评定等级时还考虑了子构件 （桥面系、上部结构、下部结构）的等级，中美评定等级的分类对比见表4。 中美标准中桥梁最终等级的划分也有所不同，美国将桥梁等级划分为3 个级别，中国则将桥梁等级划分为5 类，但城市桥梁和公路桥梁对评定分数的范围规定不同，见表5。

表4 中美桥梁评定等级对比

表5 城市桥梁和公路桥梁等级范围对比

同时，中美对桥梁组件和子构件的等级划分及描述方式也有所不同（表6），美国将桥梁组件的病害等级划分为10 级，城市桥梁将病害等级划分为3 级，中国的公路桥梁则根据构件的重要程度将构件分为了主要构件和次要构件2 类，将主要构件的病害等级划分为5 级，次要构件的病害等级划分为4 级，见表7。 中美桥梁检测对病害界定各标准中均采用了定性与定量相结合的方式。

表6 中国城市桥梁和美国桥梁组件等级划分方式对比

表7 中国公路桥梁主次部件等级划分方式对比

但在美国的评定体系中，考虑了结构的充分性和安全性、服务和功能退化程度、公共服务水准和特殊扣分4 个方面， 美国构件评定体系共规定了103 个构件和47 类缺损，构件划分等级较中国更精细，并且在国家标准下，美国桥梁管理机构还可进一步细化构件等级。

3 中国公路桥梁和城市桥梁评定方式对比

尽管国内的2 种桥梁评定方式采用的是分层加权计算的方式，先评定出子构件（桥面系、上部结构、下部结构）的分数，将子构件分数与对应权重相乘获得最终分数，再根据对应规则确定桥梁等级，但城市桥梁和公路桥梁的子构件评分过程、权重确定方式、对构件的划分方式、最终的等级评定方式均有所区别。2 种方式中，子构件的评分都是由单个构件的评分经过一定处理后获得的。 单个构件的评分方式有所不同，尽管2 种标准都是根据病害类型的数量和等级来确定扣分值，但对病害类型和等级的划分及多项病害时的计算方式均有所不同，公路桥梁的评定中将构件分为了主要构件和次要构件2 类，其病害划分层级和扣分分值也有所不同。 2 种标准中对单个构件评分的处理方式也有所不同，公路桥梁子构件是由部件评分， 也就是同一类构件的评分决定的，城市桥梁子构件的评分则与桥梁跨数有关。

2 种标准中子构件和构件的权重取值方式皆不同。 子构件的权重取值方面，公路桥梁中子构件的权重是固定的，城市桥梁中子构件的权重则与桥梁类型有关，见表8。构件的取值方面，在2 种标准中，不同类型的桥梁包括了不同的构件类型，因此不同类型桥梁的同一构件权重会有不同的取值，如公路桥梁中，梁式桥的支座权重为0.12，悬索桥中支座的权重则为0.05。 公路桥梁中的标准中将桥梁分为梁式桥、拱式桥、悬索桥和斜拉桥4 种，城市桥梁标准则对桥梁的类型进行了更为细致的划分，对同一类桥梁的同一子构件的划分方式也有所不同，同一类桥梁同一构件可能属于不同的子构件，例如支座在公路桥梁中属于上部结构，城市桥梁中则属于下部结构，以梁式桥为例，2 种标准对构件的划分方式和权重取值见表9。 不过在权重的调整方面，2 种标准对于未出现的构件类型及其权重都可按剩余构件类型权重的比例关系进行重新分配。

表8 中国公路桥梁和城市桥梁标准中子构件权重对比

表9 中国公路桥梁和城市桥梁标准中梁式桥的构件权重值对比

4 结语

目前中国和美国所采用的评定标准在检测内容、检测频率、检测人员等方面要求都有所不同。 美国规范中对检测的种类划分得更加细致，对每项检测所需要的人员资质、检测频率的确定方式都有着更加详细的要求。 中国规范中对检测频率的规定较为僵硬，对检测人员的要求较为含糊。 中美两国在桥梁的评定方式上有较大区别。 美国在对构件精细划分后由9 个等级对其状态等级划分，相较中国的4 类等级，其评定方式更为细致清晰。而中国对公路桥梁和城市桥梁采用了不同的评价方式，虽然都是通过分层加权的方式进行计算，但计算公式和方式都有较大区别。 同时规范中也存在有解释不明确之处，容易使检测人员误解。

总体而言，美国在标准的制定方面更为全面和规范，美国联邦公路管理局会根据实际情况定期对标准进行更新，同时也会对公众所提出的问题进行相应的解答。 国内的标准虽然也进行过一定的修改和完善，但间隔时间较长。 桥梁的检测评定作为桥梁管理中的重要环节，同时也是桥梁维修加固的重要依据，还需要根据实践应用中所发现的问题不断完善和改进。