浅谈公路桥梁评估方法研究现状

2015-07-18王浩

科学中国人 2015年21期

关键词：桥梁系数安全性

王浩

长春市朝阳区房屋征收经办中心

浅谈公路桥梁评估方法研究现状

王浩

长春市朝阳区房屋征收经办中心

公路桥梁是重要的交通枢纽，在整个交通网络中起着非常重要的作用。当公路桥梁受到人为因素或者自然因素的作用，就会发生结构损伤。为了提高桥梁的使用年限和增加使用的安全性，就需要加强对公路桥梁状况的评估。本研究综述了公路桥梁概述、不同类型桥梁的评估方法及分类、公路桥梁承载力及公路桥梁状态评估方法研究现状等内容。

公路桥梁；评估方法；承载力；状态；现状

公路桥梁在交通网络中起着交通枢纽的作用，它的安全性和状况备受人们的关注。为了保证公路桥梁的使用寿命和安全性，相关部门需要加强公路桥梁的状况评估。公路桥梁评估主要涉及了损伤状况评估、耐久性评估、承载力评估以及使用性评估等。到目前为止，公路桥梁评估方法有很多，比如经验系数法、基于损伤力学和疲劳断裂的方法等，通过公路桥梁评估可以更好地了解公路桥梁使用情况，这样有利于及时地对桥梁进行补修，保证桥梁的安全性。

1.路桥梁概述

随着我国经济的快速发展，我国交通建设也得到了迅速地发展。然而，高速公路和公路桥梁建设的快速发展，使得高速公路及公路桥梁在人们的生活中发挥着越来越大的作用。但是公路桥梁在长期使用过程中，由于受到环境因素和人为因素的作用，导致公路桥梁结构出现严重损伤。

近些年，公路桥梁问题时有发生，因此公路桥梁评估越来越受到人们的重视。引发公路桥梁问题的因素很多，要想保证公路桥梁的安全性，就需要加强公路桥梁的养护和维修。而公路桥梁养护维修的前提是要进行桥梁状况评估，所以加强公路桥梁评估研究显得尤为重要[1]。

2.同类型桥梁的评估方法及分类

为了及时地了解公路桥梁的状况，就需要对公路桥梁进行评估。不过公路桥梁评估涉及到很多方面，而且公路桥梁类型也存在很大的差别，所以进行公路桥梁评估需要结合桥梁的实际情况选择适当的方法。而且在公路桥梁评估过程中应该有评估重点，通常情况下应该将桥梁评估重点放在承载能力和安全性、耐久性上。所以对既有公路桥梁的评估一般以其承载能力为重点进行评估；大型桥梁评估时，需要将评估与健康监测系统相结合,充分利用监测系统长期监测的数据，主要的评估内容有损伤评估、状态评估。损失评估主要是研究如何利用监测系统或其它方法获得的数据确定结构的损伤部位以及损伤程度；而状态评估主要是利用监测系统、人工检测获得的数据,采用综合评估方法对大型桥梁的安全性与耐久性作出科学的评估[2]。

3.路桥梁评估研究现状

3.1.路桥梁承载力评估方法研究现状

公路桥梁评估方法因评估内容而异，在公路桥梁承载力评估中主要采用的方法有经验系数法、基于设计规范的方法、基于荷载试验的方法、基于结构可靠性理论的方法、承载能力的计算机有限元模拟以及基于损伤力学和疲劳断裂的方法等。经验系数法是指通过广泛的调查研究,确定若干影响承载能力的系数及其取值范围,对桥梁承载能力进行评估。该方法具有应用简便,各系数是由评估者视现场情况决定的特点，但是这种方法在实施中存在一定的难度，即系数的确定较为困难，而且确定系数具有较强的主观性，这使得该方法的适用性受到了很大程度地限制，最终导致计算结果比较粗糙；基于设计规范的方法是指通过桥梁缺损状况调查评估以及质量检测评定结果,通过结构计算分析,对桥梁结构承载能力做出评定。但对于钢筋混凝土公路桥梁的评估则需要根据现场调查信息对结构抗力和荷载效应进行修正。这种评估方法具有较强的可操作性,通过现场实际调查评估和检测评定的结果,结合结构计算分析,能较准确地评定桥梁现有的承载能力,是目前既有桥梁承载能力评定较为普遍采用的评估方法。这种评估方法的优点是评估结果具有较强的可靠性，它可弥补基于外观调查和设计规范评定方法的不足,进一步明确结构的损伤状况。不过这种方法也存在一定的缺陷，即该方法需要长时间封闭交通且试验费用高、风险大，而且还可能对桥梁造成较大程度的损伤；基于结构可靠性理论的方法的主要依据为结构可靠性理论，该理论阐述通过失效概率或者可靠指标来衡量桥梁的安全性。由于以概率统计为基础,该理论可以处理荷载和抗力的不定性,尤其是可以处理这些不定性的变化对结构可靠度的影响。这个方法最为关键的环节为如何用有限元来模拟结构真实的状况；基于损伤力学和疲劳断裂的方法是以损伤力学为理论依据，损伤力学认为材料内部某点出现损伤是由于该点应变值超过了门槛值所造成的变形不能愈合,由此带来能量耗散[3]。

3.2.路桥梁状态评估方法研究现状

公路桥梁评估方法因评估内容而异，在公路桥梁状态评估中通常采用的方法有常规综合评估方法、特尔斐专家评估法、层次分析法、专家系统、灰色关联度评价法、模糊综合评判法等。常规综合评估方法主要通过计算加权算术平均、加权几何平均而实现。这种方法具有概念清晰、应用简单的特点，它主要用于对桥梁运营状态的评估,其广泛的适用性说明该方法具有很强的生命力；特尔斐专家评估法主要是通过匿名的方式向专家征求意见，然后通过几轮的意见反馈，最终得到最佳的答案，这种方式可以克服专家心里影响系数的缺点,充分表达每个专家的观点，给予分析结果有效保障；层次分析法是一种多指标综合评价的定量方法，这种方法可以将各个影响因素定量化，这样可以尽可能地减少主观因素的影响,使评价更加合理；灰色关联度评价法是以灰色系统理论为依据这种方法适合于多目标、多属性的评价,只是这种方法还不够成熟；模糊综合评判法可以将不确定的各种信息用定量的方法表示出来,再借助于模糊运算得到结构的评判结果矩阵,通过评判结果矩阵可以得到结果[3]。