徐懋刚

（宁波交通工程建设集团有限公司，浙江 宁波 315000）

0 引言

桥梁结构预防性养护是定期的强制性保养、维修措施，是在桥梁尚未发生明显结构性病害之前就进行的养护，以将病害处理在萌芽状态，防止或延缓病害的发生，达到增强桥梁结构耐久性和延长使用寿命的目的。桥梁预防性养护可以通过桥梁的各种检测程序，定期掌握桥梁技术状况，及时发现结构的缺陷与病害，采取相应的养护措施，以改善桥梁的总体功能状况、保持或提升桥梁服务水平。预防性养护时机选择是预防性养护研究非常重要的内容，预防性养护的经济效益主要由采取预防性养护的时机决定。时机选择作为预防性养护研究的一个重要环节，必须和评价指标标准和性能退化模型相结合，最终服务于工程实践。但是目前的研究成果大多仅仅提出养护措施时机选择的理论方法，未能系统性应用全部预防性养护研究成果，也难以与真实的桥梁退化情况相匹配。目前，桥梁预防性养护还只是一个概念，尚未形成系统的理论框架和技术规范。本文以象山港大桥为研究对象，首先建立跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护的病害评分模型及预养护目标，然后在分析跨海钢箱梁斜拉桥预养护病害的退化规律的基础上，确定该类桥梁进行预防性养护的最佳时机。

1 病害评分模型

桥梁性能与状态指标在桥梁预防性养护体系中占有非常重要的地位。评价指标的合理与否决定桥梁退化模型和桥梁养护时机选择模型的合理程度，从而影响养护体系的实施效果。预防性养护研究的使用性能评价指标的选择应注重三方面内容：一是选取的指标能够表征桥梁的现有状况，使得主观评价与客观实际最大的逼近，能够最准确的反映客观实际；二是评判此性能评价指标的标准明确、直观、可靠，可以通过指标准确地评价桥梁所处状态，为养护部门确定养护计划提供依据；三是此指标适用于预防性养护体系，根据此指标可衡量预防性养护措施效益，确定措施实施时机。目前桥梁预防性养护体系多采用桥梁“技术状况评分”D r或“技术状况指数”B C I作为桥梁使用性能评价指标。D r或B C I反映的是桥梁整体技术状况的退化规律，不能反映桥梁不同部件、不同病害的演变时程。而同一座桥梁不同部件、构件或不同病害的退化程度和速度不尽相同，所以获得不同病害的评分模型更有助于预防性养护策略的建立。在《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）、《城市桥梁养护技术规范》（CJJ 99—2003）中，通过现场检查可以对桥梁总体、上部结构、下部结构及桥面系三大部位等部件分别进行打分评定，而对具体病害则是以检测指标的“标度”值进行评定。这里根据规范的评定细则，分析获得类似桥梁总体评定的百分制的病害评定值。每个病害对应一个或多个检测指标，而根据规范每个检测指标的扣分值与该指标所能达到的最高等级类别有关，病害的评分值又与相关的构件数有关。举例说明病害评分过程如下[1]。

假定构件数量为N，某个病害的评定标度值为xi（i=1～N），此类病害的构件数占比为β（1/N≤β≤1，反映该构件出现此类病害的比例）。根据规范，可以查得该病害评定标度所对应的扣分值DPi，然后仿照桥梁部件技术状况评分算式可以计算该病害的评分值V：

式中：MDP为N个构件该类病害评分的平均值，即MDP=100-DPi×β；Mmin为N个构件中分值最低的构件的得分值，；t为规范中的与N有关的系数。

对于某类病害对应多个检测指标的病害，其评分值V的计算过程与上面相似，只是在计算时对多个指标扣分值进行平均。通过式（1），一旦确定某类病害预防性养护的目标，即可据此确定此类病害达到何种严重程度时即可进行预防性养护。

2 病害预防性养护的时机选择

（1）预防性养护的目标

预防性养护的效果与采取预防性养护措施时桥梁结构状态有关，及早对桥梁实施预防性养护，可使桥梁长期处于较好的状态，避免桥梁结构因退化严重而产生过大的维护费用，当然过早实施预防性养护可能达不到成本—效益最优化的目的，因此需要解决两个问题，即：桥梁最低控制分数；预防性养护初次开展时间的合理范围。《公路桥梁技术状况评定标准》的桥梁技术状况分类表明：结构分数为[80，100]（桥梁处于1类桥、2类桥状态）时，桥梁结构处于较好的工作状况，做好日常必要的维护即可；结构分数为 [60，80）（3类桥）时，结构尽管存在一定病害，但功能尚可，通过中小规模的维修即能将结构状态提升至1类桥或2类桥；结构分数为[0，60）（4 类桥、5 类桥）时，桥梁结构存在较大或严重的病害，对结构的安全性及耐久性有很大影响，往往需要通过大中修、甚至改建才能将结构恢复到较好的水平，并将付出较大的维护成本。比较后认为将预防性养护中桥梁的最低控制分数定为60是合理的，即桥梁结构的总体状态控制为不低于3类桥，避免桥梁出现过大的结构病害；结构的预防性养护的初次开展时间控制在80分左右是合适的，即结构尚处在2类桥时就可根据病害特点开展预防性养护工作，这使得结构的维护费用较少，比较经济。具体到某一类病害，则需要考虑病害的成因、对结构的影响及所采用的预防性养护方法等方面，综合确定预防性养护的开展时机。

（2）预防性养护对结构状态的影响

预防性养护实施效果将影响预防性养护的策略制定，需对预防性养护实施后结构性能变化及发展趋势进行评价，预防性养护方法实施后对结构的影响可分三种情况：不提高桥梁分数，延迟分数降低的时间，该时段内不再继续退化，见图1（a）；不提高桥梁分数，降低结构退化率，在固定时间内，退化率小于正常退化时结构的退化率，见图1（b）；提高桥梁分数，退化率保持不变，仍按原退化规律发展，见图1（c）。针对上述3种情况具体来说包括以下3方面内容：确定延迟分数降低的时间（如：防腐涂装失效时间）；确定结构退化率的变化（如：钢筋锈蚀维修后实际锈蚀速度）；确定结构分数的提高值（如：构件连接缺陷修复后结构分数提高多少）。

图1 不同预防性养护方法的实施效果

（3）初次预防性养护时间

由于桥梁病害的成因不同，不同病害对结构的影响不同，不同病害所采取的预防性养护方式也不同，一般桥梁预防性养护实施有两种方式：方式1：根据桥梁的总体技术状况，在相同时间对桥梁不同病害实施预防性养护处理，在某些年份（比如t1、t2）统一对全部病害进行预防性养护工作。这一方式以对结构影响最重要（或权重最大）的病害作为预防性养护工作开展时机的依据，操作实施相对简单；缺点是由于不同病害的机理及表现形式不同，且预防性养护实施的效果也不同，采用全桥统一的预防性养护时机势必会因迁就某些病害而将其余病害的预防性养护时间提前或延后，使得预防性养护成本显著提高。为了提高资金的使用效率，可考虑下面的方法：方式2：预防性养护工作的开展针对具体病害，对不同的病害提出不同的预防性养护时机并分别实施。方式2弥补了方式1的不足，使得预防性养护工作有的放矢；此外由于不同病害的预防性养护开展时间不同，可将预防性实施过程分散在桥梁的日常性养护工作的中。这里对象山港大桥主桥斜拉桥预防性养护的实施是以方式2作为依据来展开的。

3 跨海斜拉桥预养护时机

跨海斜拉桥预防性养护包括日常的周期性预养护和基于结构状态的矫正性预养护两个方面，日常的周期性预养护主要依据《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）[2]、《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）[3]以及美欧相关公路桥梁实施指南等技术文件，基于结构状态的矫正性预养护主要依据前文研究结果。依据资料调研及相关研究结果，可归纳出跨海斜拉桥跨海斜拉桥预防性养护时机见表1。

表1 跨海斜拉桥预防性养护时机

续表1 跨海斜拉桥预防性养护时机

4 结论

（1）通过资料调研整理，结合实桥检测，疏理给出了跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护的病害评分模型及预养护目标。

（2）依据跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护病害发展过程，给出了跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护的最佳时机。