桥梁状况(共7篇)
桥梁状况 篇1
0前言
改革开放以来,伴随着城市路网体系建设,市管在役桥梁数量快速增加,尤其在南方水系发达城市,城市桥梁管养工作量成倍增长。而与之相矛盾的是桥梁管养能力和水平相对较低,管理手段也较为落后。随着计算机及网络系统的迅速发展,利用计算机技术开发桥梁管理系统已逐步成为城市桥梁管理单位的主要工作平台。目前,已投入使用的桥梁管理系统尚不多,且功能也不够完善。一个成熟的桥梁管理系统除了应满足一般的桥梁档案查询功能之外,尚应具备对在役桥梁服役性能进行评估和预测等功能。在桥梁管理系统中引入预测功能是桥梁管理部门在桥梁管养上实现科学、宏观掌控的重要基础。本文以某城市桥梁常规养护和相关实验所得到的数据为基础,利用回归分析和灰色系统原理,研究、确定与数据吻合良好的数学模型,并据此对桥梁的综合状况进行预测,为开发和完善适应于城市的桥梁管理系统提供思路和理论支持。
1预测模型指标确定及研究方法
1.1 预测模型主要指标确定
在现行城市桥梁养护规范[1]中,桥梁综合状况评估主要是依据桥面系、上部结构、下部结构各分项的实际状况得分,推算出桥梁综合状况指数值(BCI),BCI指数的高低是衡量桥梁综合服役状态的标尺。在正常使用条件下,城市桥梁的服役性能主要取决于桥梁通行状况、养护管理、使用时间等因素。由于城市桥梁设计须服从于城市路网总体规划,通行状况通常变化不大,因此,在正常使用、养护条件下,桥梁在不同服役年限的BCI值无疑反映了桥梁整体综合工作性状,可作为服役桥梁综合状况指数预测的主要指标。
1.2 研究方法
桥梁综合状况指数预测是以某个或者某区域桥梁的服役状况数据为基础,利用数理统计方法,研究和分析服役桥梁在正常养护条件下BCI随时间的变化规律,建立与其相吻合的数学模型,进而通过改变数学模型中相关自变量的数值(例如:改变时间节点数值)来计算在此变量下桥梁服役状况指数的理论[2],文中分别利用线性回归分析、非线性回归分析、灰色系统理论等方法对现有的数据进行分析,建立不同的服役桥梁综合指数的数学模型,并通过实际收集的桥梁数据来验证各模型的吻合程度,从而选取合适的预测模型。
2预测模型研究
笔者选取某市五座建成于2000年的简支板梁桥为研究对象,通过每年定期检测所收集的资料进行桥梁使用状况评估,从而得到五座桥梁2001~2012年每年的综合状况指数平均值,具体见表1。在模型分析中,取表中桥龄1~8年和9~12年的BCI值分别作为曲线模型推导数据和验证数据。
2.1 线性回归法预测模型
在正常的养护和通行条件下,桥龄(t)是众多自变量中对桥梁的状态影响最为显著的因素,故选取桥龄(t)为自变量,BCI值作为因变量。
根据表1中数据,在最小二乘法理论及spss软件下计算得[3,4]:undefined;决定系数R2=0.873,方差分析结果为:F=41.297,P=0,故线性回归方程有效,预测模型方程见公式(1),其线性回归模型图见图1。
BCI=100.581-0.09t (1)
以此模型对桥梁在后续四年的服役状况值进行预测,并与表1中实际数据进行比较,结果见表2。
从表2和图1可看出,线性回归模型与散点吻合程度不够,且预测数据误差百分率较大,虽然决定系数R2和方差分析结果F显示该方程有效,但预测效果不能满足要求。
2.2 灰色系统理论法预测模型[5,6]
根据表1,取灰色信息的原始数据序列为:
x(0)=(x(0)(1),x(0)(2),x(0)(3),x(0)(4))=
(96.99,96.30,93.78,92.21) (2)
利用(2)式生成一次累加序列:
x(1)=(x(1)(1),x(1)(2),x(1)(3),x(1)(4))=
(96.99,193.29,287.07,379.28) (3)
对(2)式的x(0)作准光滑性检验得: ρ(2)=0.99,
ρ(3)=0.49,ρ(4)=0.32。
所以,当k>2时,准光滑条件满足。对(3)式x(1)检验其是否具有准指数规律:
σ(2)=1.99,σ(3)=1.49,σ(4)=1.32
所以,当k>2时,σ(k)∈[1,1.5],δ<0.5,准指数规律满足,故可以对x(1)建立GM(1,1)模型。建立计算矩阵B和yn:
undefined
利用最小二乘法求解发展系数和作用量:
undefined
由此可得GM(1,1)模型的时间函数:
undefined (7)
由式(7)推算桥梁2009~2012年BCI预测值,并与实际数据比较分析见表3。
由预测结果可以看出,随着桥龄的增加,灰色系统理论下预测出的数据与桥梁的实际数据之间的误差随桥龄的增加而逐渐增大,所以此模型实用性受到了限制。
2.3 非线性回归法预测模型
(1)非线性回归模型选取。
常见的非线性回归模型即曲线模型众多,应根据与散点变化趋势相近为原则选取模型,如抛物线、三次函数、对数函数及幂函数模型[7],利用实测数据分别计算出各曲线模型的参数值,从而比较各模型的显著性。
(2)模型相关系数推导。
令桥龄(t)为自变量,BCI值为因变量,利用非线性模型最小二乘法理论和spss数据分析软件来推导各模型的参数[8],结果见表4。
由表4中的参数估计值分别作出上述四种曲线的函数模型,如图2;分析表4中拟合优度R2和显著性检验指标F[3],均表明三次多项式模型和原数据的拟合度最优,显著性检验结果也最好,结合图2中的曲线模型,选取三次函数模型作为BCI值的预测模型。根据常数项及b1、b2、b3的参数估计值,确定预测模型方程为:
BCI=99.734-1.068t+0.245t2-0.029t3 (8)
(3)检验BCI预测模型。
由式(8)进行预测,并与表1实际数据比较,检验模型的准确度,分析结果见表5。
通过预测值与原值的比较发现,预测误差均小于5%,这说明三次函数模型的可信度很高,满足开发桥梁管理系统的精度要求,故选取式(8)作为BCI值的预测模型。
3实例分析
表6为该城市某桥梁服役期内的BCI数据。桥梁建于2008年,为三跨简支板梁桥,跨径12 m,总长36 m。由式(8)预测模型来预测该桥梁未来10年的BCI值,并根据预测结果向桥梁管理部门提出相应的养护和维修建议。
预测结果见表7。
由表7结合《城市桥梁养护技术规范》和相关经济指标[1],在正常使用条件下给出该桥在未来10年间的养护维修计划,桥龄在1~8年之间,桥梁状况等级均为A级,只需进行常规养护即可;桥龄在9~11年期间,桥梁状况属于B级,需要结合实际情况进行小修,费用期间大致为1~2万元/年;当桥梁在12~13年之间,由预测数据可看出桥梁的状况指数下降明显,此时桥梁处于C级状态,需要进行定期的常规和结构性能检测,提早进行资金安排,费用区间大致为5~10万/年;若之前没有进行合理的养护和维修,当桥龄大于14年之后,桥梁将处于不合格状况,通行车辆将存在严重的危险,需要进行大修或重建,维修费用区间大致为15~25万/年。
4结论
本文在桥梁常规养护数据的基础上,分别通过线性回归、非线性回归和灰色系统等数学方法,建立相应的数学模型,利用各模型预测值与原数据的误差来分析判定模型的准确度,最终确定三次多项式模型:BCI=99.734-1.068t+0.245t2-0.029t3作为桥梁状况指数预测模型。利用此模型对该城市某桥梁未来10年的服役状况进行预测,根据预测结果给出相应的养护维修建议。此模型的提出不仅为桥梁管理部门的资金预算和养护计划提供了依据,同时也为后续开发桥梁管理系统中的预测功能提供了理论基础和数学模型。
参考文献
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[2]何晓群.实用回归分析[M].北京:高等教育出版社,2008.
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[5]曹波,曹琳.利用灰色系统算法对项目投标报价材料价格预测[J].华北水利水电学院学报,2007,28(4):104-106.
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[8]李小胜,陈珍珍.如何正确应用SPSS软件做主成分分析[J].统计研究,2010,27(8):105-108.
高速公路桥梁技术状况如何评定 篇2
高速公路是20世纪新技术成果在交通运输基础领域的重大突破和具体应用。随着高速公路的飞速发展, 桥梁建设也随之不断增加。桥梁是道路的咽喉, 是高速公路建设的重要组成部分, 桥梁的好坏直接关系到高速公路交通的畅通与安全。
2015年6月, 由山西省高速公路管理局起草的《高速公路桥梁技术状况评定规范》开始实施。本标准能够为山西省高速公路桥梁定期检查和技术状况评定提供依据, 可指导桥梁检测及养护技术人员对桥梁既有病害的认知与判别, 准确判定桥梁所处的技术状况类别, 及时发现安全隐患, 防止恶性事故发生。
公路桥梁铺装技术状况评定浅析 篇3
关键词:公路桥梁,桥面铺装,技术状况评定
1 概述
《公路桥梁技术状况评定标准》 (JTG/T H21-2011) (以下简称《评定标准》) 采用分层综合评定和单项控制指标相结合的方法, 在桥梁上、下部结构构件划分上较细致, 但对于桥面铺装的构件划分未做明确。对于单跨或完好的多跨桥面铺装, 构件的不同划分不影响技术状况评定。但对于有病害又多联多跨的铺装, 不同的铺装构件划分会造成较大的得分差别, 影响全桥的技术状况评定。
2 桥面铺装划分评定方法
桥面铺装作为桥面系一个重要构件, 它既是桥梁直接承受局部车辆荷载受力的部位, 又是作为与上部结构共同承受车辆荷载的一部分。《评定标准》对桥面铺装做了权重说明, 见表1, 但未明确桥面铺装构件数量的划分。由于桥面铺装在整个桥面系中权重较大, 其构件数量的不同划分将直接影响桥梁桥面系的技术状况评定。
对于桥面铺装构件数量的划分, 现在各检测单位主要有3种不同的划分方法。具体如下:
划分方法1:
将整个桥面铺装 (相同桥型) 划分为1个构件, 其病害扣分均分配给1个桥面铺装。铺装构件数量为1。
划分方法2:
将每联桥面铺装划分为1个构件, 其病害扣分分配给对应联的桥面铺装。铺装构件数量为n, n为桥梁联数。
划分方法3:
将每跨桥面铺装划分为1个构件, 其病害扣分分配给对应跨的桥面铺装。铺装构件数量为m, m为桥梁跨数。
3 实例分析
某公路桥梁配跨为3×25m+4×30m+3×25m, 桥梁桥面宽为21.5m, 伸缩缝采用异型钢伸缩缝, 桥梁为简支转连续结构。设计荷载等级为公路-Ⅰ级。
3.1 桥面系外观缺陷
通过实际的桥梁检查、分析和记录、对桥面系进行外观缺陷病害技术状况检测, 桥面系的缺陷见表2。
3.2 桥梁技术状况评分计算
桥梁桥面系单个构件技术状况评分, 按《评定标准》 (4.1.1) 公式计算, 并依据《评定标准》表4.1.1构件各检测指标扣分值进行评分。
3.2.1 桥梁桥面系技术状况评定计算
当DPij=100时, DMCIl=0
对照表3得到构件各病害量化评定指标值 (0~100分) , 然后根据技术状况评定模型计算得到构件得分。
3.2.2 桥梁桥面系的技术状况评分计算
桥梁部件技术状况评分, 按下式计算:
3.3 桥面系技术状况评定
根据桥梁实际病害情况, 结合《评定标准》, 桥面铺装分3种不同划分方法得到桥面系技术状况评定见表4。
由表4可以看出, 方法1铺装层为1个构件, 桥面系得分为75.84, 方法2铺装层为3个构件, 桥面系得分为82.19, 方法3铺装层为10个构件, 桥面系得分为84.58。病害对单个铺装构件评分影响最大, 随着构件划分数量的增加, 病害影响被弱化。第1种划分方法与后2种方法得到的桥面系评分结果有较大的差异。
4 结论
方法1将整桥的桥面铺装划分为单个构件, 较简单明了, 但计算模型细化有限, 不能反映大部分其他铺装的完好情况。其病害扣分对单个构件的影响较大, 单个病害会直接拉低整个铺装 (单个构件) 的评分。
方法2将整桥的桥面铺装划分为3个构件, 即每联铺装为1个单独构件, 构件数量较多, 能较好地体现病害在桥梁各联的位置。单联铺装存在病害, 其扣分效果被平均弱化, 桥面系评分较高。
方法3将整桥的桥面铺装划分为10个构件, 即每跨铺装为1个单独构件, 在扣分中能明确体现病害在桥梁各跨的位置及数量。由于构件数量增大, 相对于方法2中完好构件数量变多, 单跨或少数跨铺装存在病害, 其扣分效果被平均弱化效果明显, 整个桥面系评分最高。
参考文献
[1]李昌铸.公路桥梁技术状况评定标准 (JTG/T H21-2011) [S].北京:人民交通出版社, 2011.
桥梁状况 篇4
公路桥梁技术状况评定是确定桥梁运营状态和健康程度的基本手段, 在交通运输部《关于下达2004年度公路工程标准制修订项目计划的通知》 (厅公路字〔2004〕165号) 的推动下, 2011年9月颁布了行业推荐性标准——《公路桥梁技术状况评定标准》 (JTG/T H21-2011) 。该标准对桥梁病害的内容进行了细化, 明确各病害对桥梁的影响, 为桥梁技术状况详细、准确的评定工作打下了良好的基础。但该标准是通用于全国桥梁的评定标准, 考虑了全国不同气候类型、水文特征、桥梁结构特点, 不可避免的在病害评定标度和权重分配上有了折中, 因此在区域特征明显的地区, 应用效果可能会有一定的偏差或不足。
本标准编制是在“山西省高速公路常用桥梁技术状况评定标准的研究”成果的基础上开展的, 该项目根据山西省高速公路桥梁工作环境特点, 提出常用桥梁 (空心板梁、T型梁、I型梁、组合式箱梁、整体式箱梁) 的安全指标体系, 针对不同桥型、不同建筑材料进行细化, 2013年5月, 该项目顺利通过结题验收, 为准确掌握桥梁技术状况等级, 防止因受损而发生安全事故, 提高运营管理水平提供了技术保障。
为了使研究成果与实际应用紧密结合, 山西省交通运输厅于2014年5月提出制定《山西省高速公路技术状况评定指南》, 并列入省质量技术监督局2014年度地方标准制定计划。
本标准主要起草单位:山西省高速公路管理局、交通运输部公路科学研究院。
起草过程
2014年8月至2014年9月11日, 编写组根据《标准化工作导则》 (GB/T 1.1-2009) 和地方标准制 (修) 订工作原则, 对前期工作成果进行梳理、完善, 形成了《高速公路桥梁技术状况评定指南》编写大纲, 并于2014年9月28日通过评审。
2014年9月29日至2014年11月4日, 编写组根据大纲评审会会议纪要中提出的修改意见, 删除了《高速公路桥梁技术状况评定指南》中与部颁标准相同的内容, 调整了标准的结构, 在充分考虑山西省地质、地形、水文、气象及交通条件特殊性的基础上, 修改完善后形成征求意见稿并报送给相关单位征求意见。
截至2014年12月8日, 共收集6家单位的修改意见共计20条, 根据相关意见修改完善后, 于2015年2月3日通过交通厅组织的初次评审。
2015年2月4日至2015年3月6日, 编写组根据征求意见稿技术论证会会议纪要中提出的修改意见, 进一步优化了标准结构, 进一步细化了各类桥梁上部各部件病害的定量描述, 增大了T梁、组合式箱梁桥上部结构湿接缝及肋拱桥横系梁的权重值, 增加了上部结构渗水、泛碱的评定标准, 修改完善后形成送审稿。
2015年3月24日, 该标准通过了山西省质量技术监督局组织的审查, 并将标准名称变更为《高速公路桥梁技术状况评定规范》。
编制的原则和主要内容
1.标准编写原则
一致性。标准与上游标准和规范具有良好的传承, 保持在基本方法上与部颁《公路桥梁技术状况评定标准》相一致。
可操作性。标准符合最新的法律、法规的规定, 能满足最新的国家相关强制性标准的要求, 并与其相协调。
及时性。标准对上游标准未能收录的典型病害及新生病害有所关注, 并提出合理标度, 及时对现行标准进行修正。
实用性。标准充分考虑到桥梁检测现场的具体情况, 使现场检测工作简单化、流程化, 减少检测人员个体差异可能引起的评价结果偏差。
安全性。标准的制定和实施能够大大减少公路桥梁安全事故的发生, 加强我省高速公路养护管理的水平。
2.标准的框架结构
本标准主要包括:范围、规范性引用文件、一般规定、上部结构评定、下部结构评定、桥面系评定、桥梁结构组成权重、桥梁技术状况评分计算表、结构技术状况评分计算表等。
主要技术指标的验证方法以及预期的效果
1.技术指标确定的依据
相对于南方水系发达省份来讲, 我省桥梁下部结构病害较少, 对桥梁的危害性小于上部结构病害, 因此对下部结构权重值从0.4调整为0.35, 上部结构权重值从0.4调整为0.45。
部颁标准中对梁式桥和拱式桥的部件划分过于笼统, 和实际桥型并不完全匹配。为此, 本标准在编制过程中, 对梁式桥细化为空心板梁桥、T梁桥、组合式箱梁桥和现浇整体式箱梁桥, 对拱式桥细化为板拱桥、肋拱桥、箱拱桥、双曲拱桥、钢架拱桥、桁架拱桥和钢-混凝土组合拱桥, 并对每一种桥型进行了部件划分和权重设置, 桥梁评定时可直接取用, 避免了评定人员个体差异对评定结果的影响。
空心板梁铰缝、装配式梁桥横隔板、湿接缝等病害在工程中非常普遍, 但部颁标准中并没有对相关病害给出评价标准, 此类病害均在本标准中予以增补, 增加了评定过程的可操作性和评定结果的准确性。
2.试验方法与检验规则
本标准编制过程中, 在省内选择太旧高速、闻垣高速、祁临高速、吕梁高速等路段的部分桥梁进行技术状况评定计算予以验证, 通过大量验证性检测与评价, 评价结果与专家评价结果一致, 可以满足我省高速公路桥梁技术状况评价的需求。
3.预期社会效益和经济效益
社会效益:本标准能够为山西省高速公路桥梁定期检查和技术状况评定提供依据, 可指导桥梁检测及养护技术人员对桥梁既有病害的认知与判别, 准确判定桥梁所处的技术状况类别, 及时发现安全隐患, 防止恶性事故发生。
经济效益:本标准将促进养护技术人员对重点病害及时采取相应养护措施, 减少病害快速恶化导致的养护经费投入;将促进检测技术人员准确检测与技术状况评价, 减少桥梁安全事故可能引起的人员伤亡和公共财产的损失, 大大节约全寿命周期内的养护经费。
与部颁标准的差异
本标准在2011年交通运输部部颁标准的基础上, 针对山西省的环境、地质、气候以及山西省高速公路桥梁的特点, 有针对的进行细化、完善, 是2011年部颁标准的补充。
1.根据我省高速桥梁特点对标准中所列桥型分类细化, 并设定权重值;2.根据我省高速桥梁特点对标准中所列病害予以增补, 如对空心板增加梁体渗水泛碱、铰缝病害等, 对T形梁和装配式箱形梁增加横隔板病害等;3.根据我省环境、气候特点对评定权重微调, 使之更科学合理;4.为加强一般人员可操作性, 避免个体评定差异, 对定量描述的取值更严格。
与有关现行法律、法规的关系
本标准遵循《中华人民共和国公路法》《公路安全保护条例》《公路桥梁养护管理工作制度》 (交公路发〔2007〕336号) 和《关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见》 (交公路发〔2013〕321号) 等法律法规、文件精神, 根据《中华人民共和国标准化实施条例》、交通运输部《交通标准化工作规则》 (厅科教字〔2006〕411号) 和《地方标准管理办法》 (国家技术监督局令第15号) 等进行编写, 并严格按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》的要求进行实施。
宣贯措施
本标准正式发布后, 应组织对全省高速公路桥梁检查、检测及养护技术人员进行全面培训, 并通过考试作为评价培训的效果, 以期在全省范围内得到广泛推行。
桥梁状况 篇5
随着国民经济的快速发展, 交通运输的发展更可谓突飞猛进。桥梁工程无论在建造材料、前期设计、施工技术、检测手段和管理养护等各方面都得到了科学发展。但是长期以来, “重建设、轻养护”这个问题在我国桥梁管理中一直表现得比较突出, 大批始建于60、70年代的城市桥梁, 在日趋增大的车辆荷载的作用下, 技术状况快速下降, 很快由一、二类发展为三、四类甚至五类桥梁, 对人民群众的生命财产安全构成了威胁, 桥梁垮塌事件也时有发生。为杜绝桥梁垮塌、坠车伤人事件, 保障公路桥梁完好畅通, 进一步加强桥梁的养护规范化管理水平已成为迫切需要。
为了准确的指导城市桥梁的养护, 我国建设部颁布行业标准《城市桥梁养护技术规范》 (CJJ99-2003) [1] (以下简称《城规》) , 旨在加强城市桥梁的养护管理, 提高城市桥梁的养护水平。笔者将《城规》中的桥梁技术状况评估体系进行了分析, 并提出了一些意见, 仅供参考。
2《城规》对桥梁技术状况的评定
2.1 分层加权法
BCI采用分层加权法来进行评价, 将对应结构构件的主要病害分类参与评估。上层的基本构件 (如桥梁上部结构、下部结构、基础) 权数是预先给定的。下层的细部 (如某一构件的各种病害) 评分权重是由经验公式结合所扣分值来确定的。将各桥梁构件病害分级并预先确定各检测状况对应的扣分值。各扣分值加权叠加计算得到桥梁状态指数, 由BCI最终得分确定桥梁状态等级。
这种评定方法概念明确、方法简单, 并增加了参评项、具体化了病害类型。首先, 不需要对桥梁各部分的损坏进行现场评分, 仅需要对各部分的损坏状况进行现场描述和记录, 一般的养护人员经过简单培训便可从事定期检测的工作, 降低了对定期检测人员的要求;其次它考虑不同桥梁类型的特定。不同的桥梁类型, 又要其组成不同、受力特点不同, 所以权重也不相同;尤其评定方法详细到构件, 评定过程可以准确反应具体的损坏部位, 便于根据数据的积累监视桥梁状况的恶化过程, 是完成从定性检测结果到定量参与评估转化的一个很好的模式。
2.2《城规》评定方法的缺陷
虽然, 《城规》对城市桥梁技术状况的评定已经足够详细, 但在对《城规》的分析和长期的实桥评定使用中, 还是发现一些不足之处。
首先, 在对《城规》的实际使用过程中, 由于参评构件和病害类型的不可扩展性、权重的不可修改性以及一些可能引起桥梁破坏的构件在评定时的“遮掩性”;其次, 实际检查中肉眼观察的局限性以及仪器设备的误差, 受工作环境影响比较大;最后, 由于养护规范对病害评定缺少准确的评定标准以及损伤程度的主观性, 造成不同单位不同人员评定结果的差异。
在养护规范评定体系中, 如果不存在某类部件, 在评定中按零分进计算, 其所拥有的权重不进行重新分配, 这样会导致计算的评分值偏高。
在技术状况评分中, 如桥梁某部件同时存在一个大权重的病害和一个小权重的病害, 得分反而比只有大权重病害时的得分高 (即Á评定状态更好) 。
更重要的是, 城市桥梁规范主要针对梁式桥的损坏状况进行评价, 对其他复杂的桥型 (比如斜拉桥、悬索桥) 存在一定的局限性。
2.2 对《城规》评定方法的建议
相比《城规》, 《公路桥涵养护规范》 (JTG H11-2004) [2] (以下简称《公规》) , 桥梁各部件技术状况的评定方法如下:
根据缺损程度 (大小、多少或轻重) 、缺损时结构使用功能的影响程度 (无、小、大) 和缺损发展变化状况 (趋向稳定、发展缓慢、发展较快) 等三个方面, 以累加评分方法对各部件缺损状况作出等级评定。评定方法见表1。
重要部件 (如墩台与基础、上部承重构件、支座) 以其中缺损最严重的构件评分;其他部件, 根据多数构件缺损状况评分。
全桥总体技术状况等级评定, 宜采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法。亦可按重要部件最差的缺损状况评定。推荐的各部件权重, 见表2。
桥梁技术状况评定等级, 分为一类、二类、三类、四类、五类。
《公规》采用的是考虑桥梁各部件权重的综合评定方法, 即按病害的程度对其评定, 得到全桥的Dr值。并根据Dr值确定桥梁整体状况评定等级[3]。
在对复杂的城市桥梁桥型如斜拉桥、悬索桥进行技术状况评定时, 由于《城规》缺少对这种桥型的桥梁部件损伤的评定, 笔者建议对城市斜拉桥或悬索桥进行技术状况评定时, 可结合两种规范, 即对桥面系采用《城规》的方法, 对上部结构和下部结构的主要部件先根据具体部件对结构的重要性重新调整权重, 然后把检测得到的病害资料转换成标度, 按照《公规》对主要部件进行评定, 最终结合桥面系对全桥整体评定。
结论
通过对城市桥梁养护规范评定方法的改进, 当遇到没有给出评定的复杂桥型的部件时, 参考公路桥梁养护规范并对部件权重重新分配, 使城市桥梁技术状况评定与等级确定方法更为合理, 使评定结果更真实的反映桥梁结构的技术状态
参考文献
[1]建设部.城市桥梁养护技术规范 (CJJ99-2003) [S].北京:中国建筑工业出版社.2003.
[2]交通部.公路桥涵养护规范[S (]JTG H11-2004) [S].北京:人民交通出版社.2004.
浅析我国公路桥梁安全状况及对策 篇6
1 我国桥梁的安全状况
我国跨江、跨河、跨海大桥质量和安全性好, 但是从总体上看, 我国桥梁安全状况不容乐观, 施工或使用中, 时有桥梁坍塌。2007年8月13日下午4时40分左右, 湖南省凤凰县至贵州省铜仁地区大兴机场的二级公路堤溪段在建沱江大桥发生坍塌事故, 目前已确认造成14人死亡, 22人受伤。相似事故还有很多, 比如:2008年8月21日上午6点半左右, 浙江台州南城街道金寺堂村正在建设中的甬台温铁路黄岩———路桥段一高架桥发生坍塌, 240多吨的梁板掉落埋住4人, 造成2人死亡, 2人受伤;因此加强公路桥梁安全质量管理工作迫在眉睫。
2 解决我国公路桥梁安全现状的对策
2.1 强化重视程度
强化桥梁管理的重要性, 提高相关领导对桥梁养护工作的重视程度, 从市处到各县都对桥梁养护机构进行了强化和完善, 成立了以单位一把手为组长的桥梁养护管理领导小组或相应组织机构, 并按“事权一致、责任明确”的原则, 责任到人一抓到底。
2.2 保证建设质量
建设单位应该对整个工程进行总体控制, 应该给予选择设计、施工、监理单位的权利。因此, 业主腐败更易发生在建设期的变更设计过程中, 且不易监控, 相对而言短暂的招标过程较易监控。业主要清醒地认识到一个处于亏损的施工企业是无法保证施工质量、安全和进度的。业主要为设计、施工、监理单位服务, 让他们全心全意保质量安全。
2.3 强化设计质量
设计单位是决定工程成败的关键单位, 要有足够的时间, 进行精心设计, 要遵守设计必须采用成熟技术的原则。对科学、科学学失败要宽容, 但对工程、工程师是不容许失败的。要处理好采用成熟技术与创新的关系, 不提倡为创新而冒险, 希望国家尽快出台桥梁创新评价标准。设计者要熟悉施工, 注意选择施工风险小, 质量易检查控制的结构和施工方法, 对于质量主要掌握在重体力劳动的操作者手里, 又难于检测和控制的片块石砌体要避免采用在主受力部位。对一些重大工程或者工程的关键部位, 最好采用多个软件计算, 从而有效地防止因建模或者输入数据有误而使计算结果出错的事故发生, 同时还要注意与相似工程作对比, 以求万无一失。
2.4 完善管理制度
进一步完善管理制度, 规范桥梁管理, 完善并修订原有桥梁管理制度, 继续推行桥梁养护管理责任制度, 签订责任状, 提高各级桥梁管理人员的责任意识, 确保桥梁安全畅通。坚持桥梁突发病害上报制度。对过省干线桥梁日常巡查中发现的结构性突发病害, 相应的养护单位两小时内上报市处养路科, 并同时采取适宜的管护措施, 以防出现安全事故。在24小时内上报书面报告。
2.5 加强质检力度经常对公路桥梁进行定期质量检测
了解桥梁各构部件的状况及完好率, 评定出桥梁的技术状况, 根据评定结果对桥梁进行有效管理, 制定出具体的监测方案和检测周期, 采取有力措施, 保持桥梁达到最佳状态, 确保桥梁的安全使用。
2.6 搞好日常维护
强化日常保养工作, 确保桥梁功能完好, 桥梁的风化、脱落及腐蚀容易受到当地环境的变化而加剧, 加强桥梁的预防性养护非常必要的。首先, 加强桥面的清扫保洁、泄水孔的疏通等日常保养工作, 保证桥梁功能完好。其次, 及时对所有桥梁的一些脱落、裂缝、附属设施损坏等病害进行彻底维修处理。最后, 对箱梁梁体及空心板有水渗出的桥梁要打孔疏水, 同时对箱梁通气孔要及时疏通, 确保梁体内干燥通风。
2.7 加强危桥管护统一、规范标志、设施
在危桥前方主要道口设置危桥、车辆绕行标志;在桥头两侧醒目处设置必要的限载、限速标志;对限制交通的危桥, 要设置隔挡设施, 同时中间留有一定的开口, 以达到限制通行的目的;对完全禁行的桥梁, 设置隔挡设施封堵, 并且在前方主要道口设置绕行路线标志, 并对社会公布信息等。每座危桥均设置专人管理, 保证每天两次定期观测, 做好检查记录, 发现问题及时向市处汇报。每座危桥实行24h专人管护, 严密监视危桥病害的动态变化, 遇有桥梁特殊变化及时逐级汇报。所辖路线上的每一座危桥, 各县市都制定了相应的应急救援预案。
2.8 注重人才培养
相关公路桥梁专业人才的缺乏也是产生桥梁坍塌事故的主要原因之一, 强化培训、提高素质是做好桥梁安全管理工作的有力措施, 对桥梁工程师及专职桥梁管理人员进行桥梁管理知识培训, 提高桥梁工程师及专职桥梁管理人员的整体素质及水平, 以便更好地做好桥梁养护与管理工作。, 桥梁工程师及专职管理人员要对所辖桥梁的基本情况熟记于心, 确保很好地完成桥梁管理工作。
2.9 加大桥梁维修加固费的投入
为保证桥梁的正常运营, 延长桥梁使用寿命, 各级交通主管部门在每年的年度养护工作计划中, 应该安排一定经费保证桥梁检查、维修及加固工作, 保证桥梁养护与维修加固资金的合理与充足使用。国家投资重点倾斜以及集资渠道的多元化, 将为我国公路桥梁发展提供资金保证。
3 结语
最后, 在我国公路桥梁的建设和管理维护过程中, 要认真总结, 仔细研究, 对所辖路线上的桥梁病害进行仔细研究, 分析其出现的原因, 并找出处理病害的方法, 对桥梁的常见病害如何处治, 对突发性病害如何处理等等, 唯有这样, 才能不断提高桥梁管理人员的工作水平, 才能管好桥梁, 才能为我国的公路桥梁事业作出更大贡献。
参考文献
[1]王永珩.我国桥梁建设的成就、现状和存在的问题[J].公路, 2004.
桥梁状况 篇7
由于桥梁结构类型众多,所处的环境各异,桥梁损坏类型和退化模式不同,许多参数很难定量确定,所以寻找通用的桥梁状态评估系统一直存在着困难。在目前的桥梁实践中,桥梁技术状态的评估主要是建立桥梁状态评估模型;通过桥梁定期检查,必要时做特殊检查采集桥梁的一些有关数据,并对这些数据进行分析处理,提炼出能够用于桥梁评估的参数;最后完成桥梁状态的综合评估。
下面介绍常用的3种综合评估方法的优缺点。
1.1 常规综合评估方法
该方法采用加权平均的评估方法[1]。这种方法简单,应用范围广,被认为是一种经典的评估方法。我国交通部颁发的JTG H11—2004《公路桥涵养护规范》(简称《养护规范》)中的综合评定方法就采用该方法。
此方法的优点是概念清晰、应用简单,主要用于桥梁运营状态的评估。但此方法的缺点主要有:
1)采用固定权重,权重值可能并不适用于某些特殊类型的桥梁结构。
2)缺乏构件病害的具体分类和更具体的状态评定标准,因而构件状态的量化过程具有很大的随意性。
3)个别严重破坏而权重值较小的构件无法在桥梁整体评估状态中得到体现。
1.2 特尔斐专家评估法
我国交通部科学研究院研制的公路桥梁管理系统(CBMS)就是采用该方法[2]。将桥梁评价指标体系分为4层:目标层、准则层、大指标层、小指标层;把桥梁上交通、道路类别和绕行距离这3项作为边界条件。将模型最底层的各项影响指标的技术状况,按无量纲等级0~5评定,乘上一个评定层次指标相应的权值与边界条件影响系数,综合处理得出一个评定值。
特尔斐法的优点是通过匿名函询方式征询专家意见能克服专家心里影响系数的缺点,充分表达每个专家的观点,所求权重分配基本能反映各构件损伤及严重性对整个桥梁的影响。但缺点是研究周期比较长,专家对问题的理解有一定困难,而且各因素的评定值也采用类似《养护规范》的方法,对很难用定量方法描述的事物可靠性不足。
1.3 桥梁缺损状况指数法
陆亚兴等根据桥梁结构缺损特征,提出了桥梁构件缺损状况的监测内容及5级制评级标准,进一步提出评价桥梁缺损状况的综合性指标———桥梁缺损状况指数BCI的概念,建立了BCI计算模型[3]。该方法采用层次分析法把影响桥梁状态的因素条理化、层次化,建立层次关系结构模型。
此方法的优点是增加了参评项,具体化了病害类型。尤其在底层的扣分项上,针对具体的构件病害进行,是完成从定性检测结果到定量参与评估转化的一个很好的模式。但缺点与常规综合评估法类似,采用固定权重以及可能存在的对于严重破坏的低层构件维修需求的“遮掩性”。
2 实用的综合评估方法
在深入分析以上方法优缺点,并分别用于评估实践后,从简单实用角度出发,提出了综合评估方法。该评估中采用层次分析法,评估指标层及参评项由参与评估的专家针对具体桥梁确定;再根据不同的病害类型及其对构件使用功能的影响程度采用加权平均的方法确定子系统的评定标度,并根据《养护规范》及《公路桥梁承载能力评定规程》给出相应的评定值;最后各指标权重采用灰色变权排序法来确定,应用中不采用较复杂的变权原理,而在维修策略上考虑评分较低的低层参评构件。具体运用到桥梁技术状态的综合评估,对应有以下3个步骤。
2.1 评估系统的划分
结合桥梁结构自身的特点和状态评估的要求,可将一般的混凝土桥梁结构分为4个一级子系统:桥面系、上部结构、下部结构和附属结构。桥面系分为桥面铺装、伸缩缝和排水系统;上部结构分为主要承重构件和一般承重构件;下部结构分为支座、墩台、基础与地基、盖梁;附属结构分为锥坡和翼(耳)墙、人行道和栏杆、照明和标志。
2.2 评价指标权重的确定
评价桥梁状态的指标体系是关系到评价结果是否准确的关键。在确定桥梁评价指标时必须科学地、客观地、尽可能全面地考虑各种影响因素。
《养护规范》对于底层状态指标评定根据缺损程度、缺损对结构使用功能的影响程度和缺损发展变化状况3个方面,以累加评分方法对底层各部件缺损状况给出一个评定标度。实际上,桥梁各部件病害类型种类较多,对各部件的影响程度也各不相同,不能笼统地给出一个评定标度。应根据不同的病害类型及其对构件使用功能的影响采用加权平均的方法确定各底层指标的评定标度。
对于桥梁技术状况的综合评定,影响因素较多,而且因素的差异性也很大,很难用统一模型进行衡量,因此,把权重分配采用基于区间数的综合值确定权重的方法———灰色变权排序法来确定同一级别的各指标的权重[4]。
1)灰色变权排序法的概念。设U={u1,u2,u3,……,um}为系统的因素集,确定U中的任一因素uj(j=1,2,……,m)在系统中的重要性时,给uj赋予一个区间灰数⊗wj,则称该区间灰数⊗wj为因素uj的权。如果wj是区间灰数⊗wj的白化值,则有显然,用区间灰数表示的因素的权不是一个确定的值,而是给出了权的一个取值范围。我们把用区间灰数表示的权称为变权。在用变权确定权重时,评价者对因素的每一次评价得到的不是一个确定的数,而是一个区间灰数。该区间灰数相当于评价者对某一因素在因素集中的地位给出一个区间估计。
2)基本步骤。
(1)确定评价值的有效区间。如果有n个评价者对m个因素进行评价,则得到m个区间数系列[α1j,β1j],[α2j,β2j],……,[αmj,βmj](j=1,2,……,m),其中αmj、βmj分别指第j个评价者对第m个因素的评价值的上限和下限。那么,每个区间序列的综合评价值Ej(u)为
灰区间序列的方差Dj(u)为
其标准差Sj为因素uj评价值的最可能范围为[Ej(u)-Sj,Ej(u)+Sj]。
评价值的有效区间为
式中:ζij、ηij分别为第j个评价者对第i个因素的评价值有效区间的上限和下限。
(2)确定评价指标的有效度。第i个评价者对第j个因素评价值的有效度可以表示为第j个因素的综合评价值的有效程度Rj为
群体评价中,第i个评价者的有效程度表示为
(3)计算指标权重。第j个指标的综合权值为wj=Ej·Rj(j=1,2,……,m)。经归一化处理,得到第个指标的权重为
2.3 综合评价模型的确定
从桥梁评价的递阶层次模型的底层开始向上逐层评估,除病害指标层直接给出评价值外,其余每一层的评估以下一层的评估结果为基础,最后得到桥梁综合技术状况评价等级,具体过程如下[5]。
对于某一层指标体系,该层共有m个指标,wj为该层第j个指标的权重,xj为该层第j个指标的评价值,则对其上一级指标进行综合评价值为
最后,全桥的技术状况的综合评估采用类似《养护规范》的计算式,即
式中:Dr为全桥综合技术状况评分;wi为由变权排序法确定的一级指标权重;xi为某级指标综合评价值。
在上述综合评价模型中,当低层某指标评估很差时,往往不能在上一层综合评估结果中明显地表现出来。可采用变权原理,加大在综合评估中评分低的构件权重,从而使得该项低分在最终桥梁状态评分中得到反映。但增加了计算工作量,并且也没有很好地明确维修需求。实践中,不采用较复杂的变权原理,而在维修策略上考虑评分较低的低层参评构件,即在桥梁整体技术状况较好的情况下,若个别部件损伤较严重,仍有维修的需要。
3 算例
小罗密桥位于同江—三亚高速公路上。全桥跨径布置为7×20 m装配式钢筋混凝土简支T梁,桥面连续,全长147.60 m。主梁采用预制T梁和现浇湿接缝的结构形式,下部结构采用重力式调臂桥墩,肋板式埋置桥台,天然扩大基础。桥面铺装采用双层(下层采用8 cm厚C25号防水混凝土,上层采用5 cm沥青混合料)。桥面连续结构,在桥台两侧设置2道BS70型橡胶板伸缩缝。
哈尔滨工业大学交通试验中心对该桥进行了一次基于外观调查的全面检测,根据检测到的数据,代入式(1)、(4)、(5)、(6),给出了指标评价值。
3.1 指标评分值及权重确定
根据各底层指标的评分值及相应的权重计算二级子系统的评分值和权重,如表1~表4所示。
根据二级子系统的评分值和权重计算得出一级子系统的评分值和权重如表5所示。
3.2 综合技术状况评价
将以上数据代入式(7),得
计算结果表明,该桥属于三类桥,接近于四类,应对破坏较严重的结构部位进行加固维修。
4 结语
桥梁技术状态的综合评价是决定桥梁维护需求的一个重要因素,评估方法要求做到真实地反映桥梁实际工作状况。
本论文采用的综合评估方法,根据不同的病害类型及其对构件使用功能的影响程度采用加权平均的方法确定底层指标的评定标度,各指标权重的确定又可以根据不同的桥梁类型,综合专家的意见给出,因此,其评价结果更加符合实际。
参考文献
[1]赵大亮,李爱群.既有公路桥梁评估方法研究现状[J].工程抗震与加固改造,2007,29(1):72-78.
[2]李昌铸,王丽云.特尔斐专家评估法在公路桥梁评价中的应用[J].中国公路学报,1993,6(2):46-52.
[3]陆亚兴,殷建军,姚祖康.桥梁缺损状况评价方法[J].中国公路学报,1999,9(3):55-61.
[4]兰海,史家钧.灰色关联分析与变权综合法在桥梁评估中的应用[J].同济大学学报,2001,29(1):50-54.