钢筋混凝土桥梁安全性评估

摘要：我国部分已建桥梁存在安全性问题，需对其进行安全性评估。本文介绍常见的钢筋混凝土桥梁结构的安全性评估方法，如基于外观调查的方法、基于荷载试验方法、基于设计规范的方法、基于专家经验的方法、基于可靠性理论的方法等。

关键词：桥梁；荷载试验；设计规范；安全评估

中图分类号：U448.34文献标识码：A

1引言

桥梁是交通事业的咽喉，在人类生活中桥梁可“缩千里为咫尺

，

联两地成一家”，在我国整个国民经济的建设与发展中起着举足轻重的作用。由于桥梁结构既要承受上部荷载的作用，保证桥上交通的顺利进行，同时也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航，所以桥梁的安全性应该受到足够的重视。但由于桥梁暴露在自然界中，需反复承受汽车车轮的磨损，日光暴晒、暴雨洪水冲积、冰雪冻融等自然现象的侵蚀破坏；同时随着时间的增长，部分建筑材料的性质也会发生衰变，故对桥梁的安全性会产生很大的影响。

现在，桥梁中大部分为混凝土桥梁，我国桥梁中混凝土桥梁占90%以上。在混凝土桥梁中，预应力混凝土桥梁比例逐年增加，但迄今为止，钢筋混凝土桥梁仍占多数，故需对钢筋混凝土桥梁进行研究。建国后，我国的桥梁得到了迅速发展，尤其是到了80年代，随着经济的迅速发展，桥梁建设进入高潮，所以我国大部分桥梁桥龄在30年以内，但由于一些原因，我国已有相当数量的桥梁发生老化、损伤现象，一些桥常年带“病”运营，潜伏着巨大的安全隐患。随着桥梁数量的增多和使用时间的延长，桥塌车毁人亡的事件也逐渐增多。据报道，进入21世纪以来，一直到2010年，媒体报道的我国非地震原因引起的桥梁倒塌事件已达85起［1］。近两年桥梁事故仍然在发生，如

2012年8月24日凌晨，建成通车不到一年、连接阳明滩大桥的哈尔滨三环路群力高架桥的一条匝道发生倾覆事故，共造成3死5伤。从2012年7月11日开始，到2012年7月20日结束，短短的10天时间里，全国一共发生4起桥梁坍塌事故。桥梁的倒塌是桥梁损伤破坏的一种极端现象，要避免或减少桥梁倒塌事件的发生，需要对桥梁进行定期安全性评估，所以桥梁的安全性评估就变成一个迫切需要解决的课题。

2桥梁安全性评估的方法

桥梁结构是一个复杂的结构，同时又考虑到其所处环境和自身特点，所以影响结构安全性的因素众多，同时各种因素之间的逻辑关系也非常复杂，而且还存在着大量的不确定性因素，故完全依靠定量分析的方法对桥梁结构的状态进行描述及对整体安全性做出评估是非常困难的，相反，在很多情况下，利用人的经验和主观判断却能较好地解决这些问题。因此，在安全性评估中引入一些基于经验和主观判断的描述方法及推理规则，采用定量和定性相结合的分析方法，不失为一种实用可行的方法。下面对这些方法做一简单介绍：

2.1、基于外观的调查方法[2]

此方法有经验系数方法和评分方法两种。经验系数方法是依据广泛的调查研究，确定若干影响承载力的系数及取值范围，对桥梁承载能力进行评估的方法。评分标准及损伤程度分类需根据调查统计和试验分析结果预先制定。在应用时，由有经验的工程师对既有桥梁进行检查评分,并依此对材料质量、损伤程度等进行评价。此法的特点是应用简单,其结论的可信程度基于评估者的工程经验和判断能力，因此主观性较强。

2.2、基于荷载试验的方法

目前这种方法广泛应用于桥梁安全性评估中，荷载试验可分为静载试验与动载试验。静载试验分为借助试验结果修正结构抗力和实测结构响应，并将其与规范容许值相比较，由此推算对应的荷载等级和承载能力两种。其缺点是花费较高，难以普及，且可能对桥梁结构造成损伤。

2.3、基于设计规范的方法

桥梁设计规范是指导桥梁设计的标准。由于设计规范的广泛应用基

于桥规的方法易为评估者接受和理解。但是桥梁设计与桥梁评估是有差别的,所以桥规不能直接用于桥梁评估，必须对设计准则、安全系数的取值、结构损伤的确定以及结构分析方法的选择等进行调整。

2.4、基于专家经验的方法。

目前应用较多的桥梁评估专家系统主要是利用计算机模拟有关专家的决策机理，对既有桥梁进行综合评估。

2.5、基于可靠性理论的安全性评估方法

2.5.1、常规综合评估

此种方法如加权算术平均、加权几何平均以及综合算术与几何平均的混合评估方法。其不足之处在于，对于很难用定量的方法描述的事物，该方法的可靠性容易令人质疑。

2.5.2、模糊综合评估法[3]

此种方法借助模糊数学的一些概念，将一些不确定的因素定量化，如边界不清楚问题，从多个因素对被评估事物隶属等级状况进行综合性评估。如果客观事物对象本身不明确，事物的分类没有明显的界限，即事物既可以属于这类也可以不属于，则可以考虑采用这种方法。从评估结果来看，模糊评估法是一个向量而并非是一个点值；从评估的层次来看，模糊综合评估可以是单级评估也可以是多级评估。这种方法的优点：能够很好的反映事物的本质，能够很好的解决事物的模糊性与算法的确定性之间的矛盾。其缺点有：模糊运算法则的选择，隶属度的确定，参评人员主观上的不确定性和随机性。模糊综合评估法常用于在很多不确定性因素影响下，用解析方法作定量分析无法解决的问题。为了很好的解决这类问题可使用模糊综合评估法。

2.5.3、模糊神经网络法[4]

此种方法采用模糊逻辑的推理机制和神经网络的结构，将模糊系统和神经网络有机地结合在一起。模糊技术和神经网络技术的融合可以有效地发挥各自的优势并且弥补各自的不足。其缺点为神经网络的学习需要大量的样本，如果积累的资料少，其结果的准确性存在一定的局限。

除此之外，还有距离综合评估法、主成分分析法、综合评估聚类

3结束语

进入21世纪，我们不仅要修建大量的新桥，而且更要对大量的旧桥进行安全性评估，进而进行维修加固。影响桥梁状态的参数是不断变化的，因而桥梁安全性研究也是一个动态过程。目前各种混凝土桥梁结构安全性评估方法在理论上均有一定的局限性，为了保证评估结果的可靠性，不应单纯应用某一种方法进行评估，而应综合多种评

估理论进行评估。另外，还需在结构的安全性和经济性之间选择一种最佳平衡，力求以最经济的途径使所建桥梁满足安全性。总之，桥梁结构安全性的研究将有利于资源的合理配置，并将产生巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]吉伯海，傅中秋.近年来国内桥梁倒塌事故原因分析

[J].北京：土木工程学报，2010

[2]赵国藩.工程结构可靠性理论与应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996.

[3]付永强.在役公路桥梁的模糊综合评估与寿命预测[M].安徽：合肥工业大学出版社，2009

[4]漆景星,侯艳红.桥梁可靠性评估综述[J].浙江：浙江交通职业技术学院学报,2011