公路与城市桥梁养护规范中构件权重对比分析

孙东生 李攀

(河南省交通规划勘察设计院有限责任公司，河南郑州 450000)

公路与城市桥梁养护规范中构件权重对比分析

孙东生 李攀

(河南省交通规划勘察设计院有限责任公司，河南郑州 450000)

本文通过对《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）和《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）关于桥梁技术状况评定的分析，指出了两部养护规范存在的问题，比较了两部规范对桥梁构件权重赋值差异。引入变权原理，探讨了对构件缺省项权重的处理方法。最后，对两部养护规范提出了改进建议。

技术状况；养护规范；权重；变权原理

《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）（以下简称“城养规”）[1]和《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）（以下简称“公养规”）[2]的相继颁布实施，对桥梁在运营阶段所暴露出的一系列病害，提出具体的检查、评定和养护措施，对我国桥梁养护和管理起到了重要作用。然而，随着养护管理的发展，两部规范也出现了一些问题。如对于同一桥梁两部规范评定结果不一致，构件权重系数赋值两部规范不统一等。文献[3][4]对两部规范评定体系进行了分析，指出了其存在的优缺点。同时，笔者发现：“城养规”中关于桥梁技术状况评定中上部结构各构件划分粗糙，而“公养规”中没有划分桥梁类型、统一部件权重。过于简化部件造成了养护人员的操作困难。同时，两部规范关于部件权重赋值存在一定的差异。这些都会影响评定结果的准确性，特别是处于临界技术状况等级的桥梁，具有更大的现实意义。

本文就两部规范关于桥梁技术状况评定中构件权重划分进行比较，指出两者存在的差异，并提出一些改进措施。

1 《城市桥梁养护技术规范》的评定方法

“城养规”根据城市桥梁在道路系统中的地位，把城市桥梁养护类别分为Ⅰ-Ⅴ类。对于Ⅰ类桥根据桥梁构件损坏程度和对桥梁安全的影响分为合格和不合格两个等级。对于Ⅱ－Ⅴ类桥梁技术状况的评估，采用分层加权法。根据检测的损坏状况及其扣分值，逐级、分层加权，最终得到桥梁各部分及全桥的BCI（桥梁缺损状况指数）。对不同部位分别进行评定，可以了解不同部位的损坏情况，否则只知道整个桥梁的综合状况，而不知道具体的损坏构件，为下一步养护维修的目标增加了困难。所以，“城养规”中分层加权法提高了评定结果的准确性。

“城养规”第一步把桥梁分为桥面系，上部结构和下部结构，权重见表1。

表1 桥梁结构组成部分的权重

第二步分别对桥面系，上部结构和下部结构各项权重进行划分，其权重分别见表2、3、4。

表2 桥面系各要素权重值

表3 桥梁上部结构各构件的权重

表4 桥梁下部结构各构件的权重

由表3可知：上部结构根据不同桥型划分构件权重，但对部分桥型构件划分不够详细，如拱桥，只给出主拱圈和横向联系的权重。对于中承式拱桥，上部结构还有吊杆，吊杆横梁，系杆等，缺失的构件权重，势必造成评定结果的不准确。

2 《公路桥涵养护规范》的评定方法

规范规定：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。在综合评定中，首先根据缺损程度、缺损对结构使用功能的影响程度和缺损发展变化状况等三个方面，以累加评分的方法对各部件的缺损状况做出等级评定，得出部件的评定标度Ri，再依据各部件的重要程度给予不同的权重Wi，综合得到全桥总体技术状况等级。部件的缺损状况评定方法与推荐桥梁各部件的权重分别见表5、6。

表5 桥梁部件缺损状况评定方法

表6 推荐的桥梁各部件权重及综合评定方法

由上表5、6可知：综合技术状况评定时，所有桥梁统一部件权重，简单明确，避免繁琐的评定计算，但是，过于简化部件权重，增加了评定结果的主观性。如对上部主要承重构件的权重分配为20，但对主要承重构件没有做相应的细分，评定时只能根据各个构件的病害情况，综合得出上部评定标度，但对于各个构件之间的权重关系不得而知，由此得到上部的评定标度也是根据个人经验判断，最终使得评定结果的主观性较大。

3 两部养护规范中构件权重的比较

依据“城养规”对构件的划分思路，我们暂定两部养护规范把桥梁构件分为四层：最高层也称为目标层，为桥梁的技术状况；第一层为桥面系、上部结构和下部结构；第二层分别为第一层各子项；最底层为第二层中各子项的病害状况。本文只针对第一层和第二层中的构件权重进行比较。

3.1 第一层权重比较

“公养规”中桥面系、上部结构和下部结构，权重分别见表7。

表7 桥梁各构件权重对比

表8 桥梁各部位权重对比

由表8可知：两部规范对同一上部和下部结构权重的赋值差别较大。“城养规”相比“公养规”加强了上部结构的重要性，削弱了下部结构的重要性。

3.2 第二层权重比较

3.2.1 桥面系

按“城养规”计算，则桥面铺装、桥头平顺、伸缩装置、排水系统、人行道、栏杆的权重分别为：0.15×0.3=0.045、0.15×0.15= 0.0225、0.15×0.25=0.0375、0.15×0.1=0.015、0.015、0.015。两部规范桥面系权重比较见表9。

表9 桥面系各要素权重对比

由上表可知：“公养规”比“城养规”各要素划分更加详细（多出照明、标志、调治构造物、其他）。因此，“公养规”对应“城养规”的桥面系权重之和为0.10,小于0.15。但是，从桥梁总体技术状况评定角度分析，“城养规”中缺少照明，标志及其他，显然是不合理的。

3.2.2 上部结构

由表6可知，“公养规”中上部主要承重构件的权重为20，上部一般承重构件的权重为5，归一后分别为：0.20，0.05。两部养护规范权重对比见表10。

表10 上部结构权重对比

由表10可知：对于不同桥型，两部养护规范不仅上部结构的权重存在差别，而且上部结构的子构件之间也存在较大的差别。同时，对于上部构件的划分，“城养规”划分了桥梁类型，细分构件，并分别对其权重赋值，而“公养规”统一桥梁构件权重，从这点分析，前者要比后者合理。但是，两部养护规范对上部结构的划分都没有细致地反映不同桥型的构造特点，给管养人员带来一定的操作困难。

3.2.3 下部结构

综合表1、4、6，可以汇总见表11。

表11 下部结构权重对比

由表11可知：“城养规”把下部结构分为桥墩和桥台，并且各自权重之和均为0.45，即下部结构权重之和为0.90，与表1中下部结构权重为0.45是矛盾的，这显然是不合理的。“公养规”桥台和桥墩权重没有相互搅合，各自分配权重保证全桥的权重之和为1，结果较合理。

4 关于构件缺省项权重的处理

目前，桥梁结构形式主要包括悬索桥，斜拉桥，拱桥和梁桥四大桥型。每种桥型又具有不同的构造形式。以拱桥为例，上承式拱桥相对应于下承式和中承式拱桥就没有吊杆及吊杆横梁，扣除这两部分权重后，余下的构件权重之和就不等于1。因此，就面临如何分配缺省项权重的问题。“公养规”对于缺省项判断得分为0，权重系数不变，乘以各自的权重后，缺省项总得分仍为0，加到技术状况评定计算中。对于这样的处理，缺省项权重并没有得到分配，而余下的构件之间的重要性关系仍保持原状（权重值没变），这样的权重处理是不合理的，至于评定结果是否准确，有待商酌。

笔者推荐使用文献[5]中的变权原理来处理构件缺省项的权重，部件得分乘以各自权重求和后再除以权重之和，即下面变权原理取a=1，具体为：

式中：wj—第j个指标的权重；xj—第j个指标的得分；m—为指标的个数；a—为一系数。

5 结语

本文从合理性与可操作性角度，分析了“城养规”和“公养规”技术状况评定方法，探讨了各自存在优缺点，从构件权重划分的比较中得出以下结论：

（1）“城养规”把上部结构根据不同桥型划分构件，分层加权得到桥梁技术状况等级，方法较为合理，提高了评定结果的准确性，但对于部分桥型的构件权重划分不够详细。

（2）“公养规”按照部件划分桥梁结构，权重赋值显得较为粗糙。评定方法操作简单，但主观性较大。另外，部件缺损状况评定，具有很大模糊性，应针对各个部件特点，总结能代表其技术状况的指标分别评定，并赋予其权重，综合得出部件的技术状况[6]。

（3）两部养护规范对构件权重赋值存在较大差异，直接导致评定结果的差异，增大了评定旧桥技术状况等级的不准确性。

（4）两部养护规范都没有明确给出关于构件缺省项的权重处理方法。变权原理可为处理此问题提供一种思路。

[1]中华人民共和国行业标准.（CJJ99-2003）城市桥梁养护技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]（JTGH11-2004）中华人民共和国行业标准公路桥涵养护规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]谭金华，陈惟珍，徐俊.桥梁外观调查状态评估方法的比较和应用[J].桥梁建设，2004(6):73-76.

[4]杜娟，韩建刚，陈奕柏.城市桥梁技术状况评估体系的研究[J].科技创新导报，2008(4)：58.

[5]李洪兴.因素空间理论与知识表示的数学框架（Ⅲ）——变权综合原理[J].模糊系统与数学，1995（8）：44-48.

[6]刘延芳，周泳涛，鲍卫刚.基于模糊评价理论和层次分析的混凝土梁式桥综合性能评估[J].公路交通科技，2012，29（12）：96-100.

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1003-5168(2014)04-0143-03