陈 飚

梅州市市政工程维护中心，广东 梅州 514000

1 研究背景

桥梁结构所承受的车辆荷载日益增加，桥梁结构性能也随着材料老化、外部环境变化等因素逐渐降低。因此，有必要对桥梁开展科学、准确的安全评估工作。根据相关规定，桥梁评估方法一般只适用于中小跨径的桥梁，对于特殊的大跨径桥梁并不适用。为此，文章围绕大跨径斜拉桥的安全评估展开研究。

2 层次分析法

2.1 层次划分

（1）最顶层为桥梁整体，该层的评分即为桥梁评估的最终评分。

（2）第二层为桥梁结构的主要部件，包括斜拉桥的主梁、索塔、斜拉索、下部结构和其他设施。

（3）第三层是根据桥梁日常运维、定期检测和长期监测中获得的桥梁各个构件的具体指标而确定的评估指标。该层评估指标主要是第二层指标的子构件层，即由对部件的外观检查和各种监测指标构成，例如对于主梁的第三层指标有主梁的外观检查、主梁线形、主梁的自振频率，具体的可以根据实际情况进行选取。

（4）第四层则是该评估体系的最底层指标，该层指标为上一层指标对应于《城市桥梁检测与评定技术规范》（CJJ/T 233—2015）（以下简称《规范》）所描述的各种病害或者是一组序列指标里面具体某个测点的值，例如对于混凝土的第四层指标则包括混凝土强度和混凝土碳化深度。

2.2 指标分类与评分

（1）定性指标。由于该类指标没有具体数值，仅进行定性的评价，因此往往具有较大的主观性。

（2）定量指标。该类指标有具体数值或者一个具体数值的范围，可以对其进行定量的评价。

（3）序列指标。该类指标为一系列数值相关的指标。

针对不同种类的指标采取合适的评分标准，所有的指标满分均为100分。对于定性指标，由于《规范》只有分级描述，可以由检测人员酌情评分；对于定量指标，计算其实测数值和《规范》或者理论结果进行对比评分；对于序列指标，综合考虑指标的均匀变化和非均匀变化后最终确定评分。

2.3 构造判断矩阵与权重计算

桥梁结构各部件的权重决定其重要程度，工程上常用标度法来反映各个指标之间重要性与相互关系。其中，1～9标度法以其简洁明了、计算简单的优点得到广泛应用。因此，文章采用1～9标度法构造判断矩阵，然后用特征向量法计算各指标的权重[1]。

以第二层指标为例进行分析。将第二层各指标按其重要性由大到小排列如下：下部结构、主梁、索塔、斜拉索、其他附属设施。根据1～9标度法所建立的判断矩阵如表1所示。采用特征向量法计得权重如表2所示。

表1 判断矩阵

表2 第二层权重计算

2.4 评分评估

上述步骤完成后，可从最底层指标依次向上评分，得出桥梁综合评分。对桥梁结构状况进行分级及安全评估[2]，评分结果如表3所示。

表3 结构状况分级

3 实例评估

3.1 工程概况

梅州广州大桥主桥为三跨不对称塔单索面预应力混凝土斜拉桥，主桥跨组合为（139+67+39）m。主桥塔、墩、梁固结，主梁采用箱形截面，主跨拉索为单索面（双排索）、辐射形，塔柱为预应力钢筋混凝土结构。梅州广州大桥截面图如图1所示。

图1 广州大桥截面图（单位：m）

3.2 综合评分

根据2020年在梅州广州大桥收集到的各种数据，采用文章所提方法分析得出各指标的权重，结构的综合评分如表4所示。评估结果对比如表5所示。

表4 结构综合评分

表5 评估结果对比

由表5可看出，梅州广州大桥2020年的最终评分为79.35，评估等级为C级，即该桥各项性能均正常，状态评估为合格，仅需要进行针对性小修即可[3]。将根据该方法得出的综合评分对桥梁做出的评价与该桥根据《规范》进行的检测结果对比可以发现，文章方法的最终评分值高于规范值，这是因为文章方法第二层指标并未采取《规范》上部结构、下部结构、桥面系、其他附属设施的分类方法，而是将上部结构的主梁、斜拉索、索塔作为第二层重要部件参与结构安全评估，并且将较为次要的桥面系归类到其他附属设施的子构件层，从而充分考虑了大跨桥梁的主梁、斜拉索、索塔对结构起到的作用，因此结果更符合实际情况。

4 结束语

文章基于层次分析法，建立了适用于大跨度斜拉桥的安全评估方法。该方法根据桥梁各构件和部件之间的联系划分层次并确定指标，采用1～9标度法构造判断矩阵，采用特征向量法计算指标权重，从最底层指标依次向上评分，得出桥梁综合评分。该评估方法在评估过程中充分考虑了大跨径斜拉桥主梁、斜拉索、索塔的重要性，并融合桥梁各类检查检测数据对指标进行量化评分。实例分析表明，该方法可以取得较好的评估结果。