中美欧日公路旧桥评估规范比较研究

赵耀 尹立国

摘要：在介绍国内现役桥梁概况、国内桥梁检测评估规范的基础上，论述了各国规范比较的必要性。对于中美英三国规范，从检测评估制度、外观检测、基于外观检查评估、计算分析评估和荷载试验评估等五个方面开展了研究，重点分析、比较了中小跨径混凝土梁桥检测评估规定的差异。

1.规范比较的必要性

为了使检测项目和评估方法标准化、规范化，同时提高桥梁管理人员的养护意识和操作水平，拥有一部内容详实、可操作性强的执行规范就显得必不可少。为此，国内出版了一系列的桥梁检测评估规范。在桥梁的基于外观检查评估方面，1996年交通部出版了《公路养护技术规范》（073-96），其中包括道路养护和桥涵养护的内容；2004年对桥涵部分进行修订，出版了《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；2011年出版的《公路桥梁技术状况评定标准》（JTGT H21-2011）是目前的最新规范。在桥梁的承载能力评估方面，2010年以前一直使用《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年试行版）和《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（交通部公路科学研究所1980/10北京）；2011年后开始使用《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTGT J21-2011）。

2.各国规范差异

本文对中美欧日公路桥梁检测评估规范进行比较研究。通过对中美英规范中小跨径混凝土梁桥检测评估规定的分析，从检测评估制度、桥梁外观检查、基于外观检查评估、计算分析评估和荷载试验等五个方面进行比较，得出的结论如下。

2.1检测评估制度

本文总结了各层次上基于外观检查评估和承载能力评估的差异，重点分析、比较各国规范中橋梁检测评估内容、流程、频率的不同之处。

（1） 中国的经常检查类似于美国的例行检查（Routine Inspections）、英国的安全性检查（Safety Inspection），中国的定期检查类似于美国的深度检查（In-Depth Inspections）、英国的一般检查（General Inspection），中国的特殊检查类似于美国的损伤检查（Damage Inspections）和特殊检查（Special Inspections）、英国的重点检查（Principal Inspection）和特殊检查（Special Inspection）。

（2） 美国某些重要的桥梁检测项目在我国规范中未得到应有的重视，如水下检查。

（3） 中国的技术状况评估类似于美国的健全性评估（Sufficient Rating）、英国的桥梁状况打分评估（Bridge Condition Indicators）。

（4） 美国的基于外观检查评估中还包括结构状态评估（Condition Rating）、综合性能评估（Appraisal Rating）和养护性评估（Maintenance Rating），较我国更细致。

（5） 美英两国对荷载试验划分较我国更加细致。

2.2桥梁外观检查

在进行桥梁评估之前，需进行桥梁外观检查，开展桥梁材料性能及构件检测就是为了得到桥梁的当前质量状况信息。

（1） 中国规范更加注重材料性能及构件评价指标的标准化，减少了人为主观性。

（2） 美国规范规定了一些图库，同时部分州也使用了专门的图库来帮助检测人员进行现场病害对比，降低了人为主观性。

（3） 英美规范更加侧重于桥梁构件状况检测的操作流程以及对损坏原因的分析。

（4） 中国规范对于各种检测指标规定的较为细致和全面，而英国次之，美国最为简略。

（5） 对桥梁上部结构、下部结构以及桥面系进行检测评估，具体计算方法不同；美国规范中对人工检测的规定相当全面和详细，包括检测工具、检测机会、检测人员资质、交通管制和防护措施等，具有很强的可操作性和指导性。

（6） 美英两国规范中规定的技术手段更加多样。

2.3基于外观检查评估

各国规范中对桥梁进行基于外观检查评估的基本思路相同，在对桥梁材料性能及构件检测打分的基础上，给出整座桥的质量状况分数。但在具体操作上，各规范中所采用的打分模型不同。本文对与中国技术状况评估类似的美国健全性评估、英国桥梁状况打分评估进行了比较。

（1） 中国、日本规范将评分表格详细的列出，可以较为有效的避免人为误差。

（2） 美国规范的计算模型中能够考虑到结构的承载能力。

（3） 中英日规范中详细列出各构件在全桥中所占的权重，使全桥状况的评定更加合理。

（4） 美国的检测方法更强调于单个构件的评估，对全桥质量状况的评估未作深入讨论。

（5） 美英日都已建成全国性的桥梁管理系统，便于统一管理；英国规范能够考虑到桥梁管理部门辖区内各种类型桥梁、各种尺寸的桥梁，维修资金向大桥倾斜。

（6） 中英规范采用桥梁整体状况和最差控制指标双控的措施，有效避免桥梁整体性好却丧失承载力的现象出现。

2.4计算分析评估

各国规范普遍将承载能力评估分为逐步深入的两方面，计算分析评估和荷载试验。计算分析评估是在收集桥梁设计文件、调查交通荷载量和检查桥梁现存质量状况的基础上，分别计算桥梁的荷载与抗力后，对桥梁的承载能力做出评估。

（1） 中国新的评估规范以基于概率理论的极限状态设计方法为基础，美国规范中列出了三种桥梁计算理论，分别为允许应力法（Allowable Stress Rating）、荷载系数法（Load Factor Rating）、荷载与抗力系数法（Load And Resistance Factor Rating）。

（2） 中国规范中对桥梁的抗力描述较为详细，而美英注重荷载的计算；中英的检算荷载只有一种，美国规范中规定的检算分为三个逐步深入的等级，每个等级对应不同的荷载。

（3） 中英两国采用设计荷载乘以一定的修正系数而得到的检算荷载，美国直接采用设计荷载；中美规范承载能力检算系数考虑因素不同，英国直接由工程师根据经验得出。

（4） 中国采用由内力计算应力、位移两项指标的方法，美英规范重视应力，没有将位移考虑在内。

（5） 中美英三国国规范中都要求进行承载力极限状态的评估，对正常使用极限状态的评估规定不同。

2.5荷載试验

对桥梁评估时，若设计资料不全、混凝土退化较严重或钢筋出现大量锈蚀，仅仅靠计算分析无法准确判断出桥梁的实际抗力。这时通常要进行荷载试验，把实际荷载加载到桥梁上后，将现场数据与计算数据进行比较，以准确的判断桥梁的实际承载能力。

（1） 我国常用的荷载试验相当于美国的诊断型试验（Diagnostic Tests）、英国的验证型试验（Proving Load Tests），美国的验证型试验（Proof Tests）相当于英国的补充型试验（Supplementary Load Tests）。

（2） 实际操作过程中，中国计算分析评估做的少，荷载试验做的多，美英正好相反。

（3） 美国的诊断型试验是对计算分析评估中相关参数的修正，是检算法的延续，而验证型试验是直接评估。

（4） 中国规范对加载到什么断面、具体操作实施流程以及计算公式都有详细说明，美英没有。

（5） 中国规范及美国的验证型试验参照设计荷载，给出了具体的荷载施加量；美国的诊断型试验所需的加载量没有限制，可以使用少量荷载加载。

（6） 中国采用监控应力和位移两项指标的方法，而美国规范重视应力，没有将位移考虑在内。

（7） 美国验证型试验能够考虑到桥上车道数、结构冗余度、日均交通荷载量等。

（8） 中国规范及美国诊断型试验，都是应用校验系数这一概念；英国规范中验证型试验完成后，要求再次进行外观检查，评估桥梁状况。

3.小结

在深入理解、掌握外文规范的基础上，本文对中美欧公路桥梁检测评估规范进行了比较研究，其中欧洲规范以英国为代表。对于中美英三国规范，从检测评估制度、外观检测、基于外观检查评估、计算分析评估和荷载试验评估等五个方面开展了研究，重点分析、比较了中小跨径混凝土梁桥检测评估规定的差异。

[1] 周紫君，王辉.英国公路工程技术标准规范体系研究[J].中外公路，2008，28（6）：262-264.

[2] 张宇峰，徐文平，杜朝伟，张健飞.中美公路桥梁承载能力评定方法对比研究[J].现代交通技术，2007，4（4）：39-43.

[3] AASHTO. The Manual for Bridge Evaluation [S]. American Association of State Highway and Transportation Officials，Washington，DC. 2011.

[4] 中华人民共和国交通部标准. 公路桥梁技术状况评定标准（JTGT H21-2011）[S].北京：交通部公路科学研究所，2011.

[5] 中华人民共和国交通部标准. 公路桥梁承载能力检测评定规程（JTGT J21-2011） [S].北京：交通部公路科学研究所，2011.

[6] BD 63/07. Inspection of Highway Structures，Design Manual for Roads and Bridges. London： HMSO.2007.