人行天桥技术状况评价模型研究

朱 洁，陈 长

（1.公路养护技术国家工程中心，北京市 100095；2.同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海市 201804）

人行天桥技术状况评价模型研究

朱 洁1，陈 长2

（1.公路养护技术国家工程中心，北京市 100095；2.同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海市 201804）

人行天桥作为一种重要的道路基础设施，正在越来越多地被使用。现有桥梁评价模型的研究均集中在普通车行桥梁，缺乏对人行天桥评价模型的研究。现通过对上海市五十多座人行天桥的现场调研，并对人行天桥和普通车行桥梁的构件划分做了详细的对比，然后确定了人行天桥的构件划分。人行天桥主要是供行人通过的，因此确定人行天桥的损坏类型时，人行天桥的抗滑性能不容忽视。通过将现有的对普通车行桥梁的评价模型应用于上海市五十多座人行天桥后发现，现有针对普通车行桥梁的各种评价方法在处理多墩或多跨结构时存在着一定的弊端。通过现场评分实验与分析-标定法相结合确定了适合人行天桥多墩或多跨的计算方法，并确定了人行天桥各部位的权重。以上海市区一座典型的人行天桥为例，用本文的人行天桥技术状况评价模型，对其进行技术状况评定。

人行天桥；技术状况；构件划分；评价模型；抗滑性能

0　引言

随着我国城市化进程加快，城市交通问题日益严峻，人行天桥作为一种解决人车矛盾的立体交通分离方式，正越来越多地被使用。人行天桥成为城市中越来越较常见的市政设施，而现有对桥梁评价模型的研究均集中在普通车行桥梁，为了生产和安全需要有必要对人行天桥进行准确而有效的评价。

笔者通过对上海市五十多座人行天桥的现场调研，并将其与普通车行桥梁构件划分进行了对比，研究确定了人行天桥的构件划分，通过组织专家进行现场评分实验，结合分析-标定法，将理论分析与试验分析结合起来，确定了人行天桥各部位的权重。另外人行天桥是供行人通过的，人行天桥的抗滑性能应得到高度的重视。

国内外针对普通车行桥梁技术状况的评价方法有许多，其中有美国运筹学家A.L.Saat y提出的层次分析法［1］，美国联邦公路局的Pont i s桥梁管理系统，其对桥梁的评价采用的是一种“基于构件”的评价方法［2］［3］。丹麦Danbro桥梁养护管理系统，也是“基于构件”的评价方法［4］。我国交通部公路研究所建立的结构缺损度加权法［5］，同济大学陆亚兴提出的公路桥梁缺损状况评价方法［6］，同济大学孙立军等提出的“基于构件的分层加权”评价方法等［7］。

通过对上海市五十多座人行天桥进行损坏状况采集，并将原有各评价方法应用于人行天桥技术状况的计算当中，发现：现有针对普通车行桥梁的各种评价方法在处理多墩或多跨结构时存在一定的弊端［1］［2］［3］［7］，并不适应于人行天桥多跨或多墩的特殊情况。对此，提出了新的计算多墩或多跨结构技术状况的计算方法，并将该计算方法应用于人行天桥结构当中。

1　现有桥梁评价模型应用于人行天桥时的弊端

笔者通过对上海市五十多座人行天桥的现场调研，发现人行天桥区别于普通车行桥梁的一个显著的特点：人行天桥由主桥和梯道两部分组成，而一座最简单的人行天桥包括一个主桥，两个梯道，更复杂的人行天桥可能有大于10个梯道的情况出现。而主桥和每个梯道又分别由多跨或多墩台组成。

笔者对上海市现有五十多座人行天桥进行现场损坏状况采集，并将原有各评价方法应用于人行天桥后发现：

（1）在《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）中，对多跨或多墩桥梁采用的计算方法存在一定的弊端。具体表现在：如果某座有十跨的桥梁，有一跨的上部结构评分为0，其余全为100，原有计算方法将所有跨上部结构评分进行平均，则根据模型计算得分为90分，将某一损坏较严重的评分结果平均了，这样的结果明显不合理。

（2）为了修正《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）中，上部结构各跨和上部结构各墩平均的计算方法，同济大学提出了“基于构件的分层加权”的方法［7］［8］。该方法虽然解决了平均的不合理性，但应用于人行天桥时，依然存在一定的弊端。具体表现在：如果某座有十跨的桥梁，每跨上部结构的得分都为85分，则根据原有模型计算得分为55分，这样的结果明显不合理。

为此需要对多跨或多墩的计算方法进行修正，新的计算方法必须能反映损坏严重的跨或墩，又能对构件进行分层加权，并将修正后的结果应用于人行天桥上部和下部结构评价中。

2　人行天桥评价模型的指导思想

（1）人行天桥各部分构件的划分与原有普通车行桥梁略有不同，需要对人行天桥进行构件划分。

（2）人行天桥往往是由主桥和多个梯道组成的，由于主桥和梯道的构件划分不同，评价模型应对两者分开计算。

（3）由于人行天桥是供行人通过的，而人行天桥目前的桥面铺装的材料多种多样，为了确保行人的安全，需要考虑人行天桥的抗滑性能。

（4）该研究采用现场评分试验的方法来确定人行天桥各部位的权重，对试验数据的分析采用分析-标定法，即将理论分析与试验分析结合起来［9］。进行现场评价实验的目的：

a.修正原有桥梁模型中多跨或多墩计算方法中的弊端；

b.确定人行天桥各部位的权重。

3　人行天桥构件划分

由于人行天桥的特殊性，人行天桥各部分构件的划分与普通桥梁构件的划分略有不同，表1列出现从者构件划分的对比情况，表2为人行天桥各部分的构件划分。

4　人行天桥评价模型

4.1评价思路

由于人行天桥的结构划分与桥梁有很多的相似性，因此结构的评价方法仍采用《城市桥梁养护技术规范》中的“分层加权”的方法［1］［10］［11］，但是鉴于其结构上也有不同于桥梁的特殊性，对其评价模型也应进行相应的改进。

表1　人行天桥构件划分与普通桥梁对比表

表2　人行天桥构件划分表

人行天桥结构评价的各个层次之间的关系如图1所示［7］。

4.2人行天桥损坏类型及扣分值

通过收集上海市五十多座人行天桥典型损害及分析各种损害对桥梁整体安全性能的影响，建立人行天桥扣分表格。损害程度的划分遵循反应人行天桥整体性能及可操作性的原则基本划分3个等级，某些定量损害划分4个等级，由于篇幅的原因，此处不做具体的介绍。

对人行天桥而言，影响行人安全的重要性能是防滑能力，在主桥的桥面铺装和梯道的梯面铺装中，应对人行天桥的防滑能力进行评价，分为足够，临界和不足三个等级，见表3所列。

图1　人行天桥层次关系图

表3　人行天桥损坏类型及严重程度一览表

4.3人行天桥各部位权重和计算方法

该项现场评分试验要求评分人员必须具有高度的专业知识与实际检测评比经验。根据统计学和心理学的分析，评分总体应有8～15个样本才能获得较好的代表性与稳定性，但具有高度专业的人员数量有限，因此最终确立的样本数为9个。邀请到的专业人员分别有以下几类：上海市政管理部门的专业养护工程师，参与多次桥梁模型评比检测的高级桥梁工程师，进行多年评价体系研究的专家学者，共九人组成现场评分小组，对上海市50多座人行天桥进行现场评分实验。

通过现场评分，根据数据的特点并考虑构件好坏对评分结果的影响，回归出如下计算多跨上部结构和多墩下部结构评分的计算公式：式中：PBCIs/x为人行天桥上部或下部结构评分；j为对上部结构而言，代表上部结构的跨数；对下部结构而言，代表下部结构的墩台数；PBCIj为第j个构件的得分；wj为第j种构件的权重，按《城市桥梁养护技术规范》中权重的计算方法计算。

注：若PBCIs/x＜0时，取0。

此公式的优点在于：

（1）不仅能反映损坏较严重的跨或墩，不会将其与损坏较轻的评分平均；

（2）当出现多个跨或墩损坏时，以各跨或墩扣分值相对于全桥所有跨或墩的损坏扣分之各的比重，根据权函数曲线求其权重。

4.3.1桥面系权重和计算方法

对于桥面系而言，在评价过程中，无论单跨还是多跨，无论材料和结构类型如何，桥面系都被看作一个整体。通过对现场评分结果进行处理，主桥和梯道的重要性系数基本相同，故主桥和梯道的权重分别取0.5，人行天桥桥面系各构件权重值如表4、表5所列。

表4　人行天桥主桥桥面系各构件权重值一览表

表5　人行天桥梯道梯面系各构件权重值一览表

人行天桥的结构性能评价指标采用人行天桥状况指数:PBCI（Pedest ri an Bri dge Condi t i on Index）表示，因此桥面系评价指标为PBCIm。式中：PBCIm为代表桥面系的评分；t为梯道的个数；PBCImtt、PBCImz为代表第t个梯道梯面系和主桥桥面系的评分。PBCImtt、PBCImz的计算均参照《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）中桥面系的计算方法。

4.3.2上部结构权重和计算方法

应用上文中的多跨上部结构的计算方法，上部结构技术状况指数PBCIs的计算方法，如下式所示：

式中：k为梯道的个数；PBCIs为上部结构的评分；PBCIstt、PBCIsz为上部结构第t个梯道和主桥的评分；k为主桥或梯道的跨数；PBCIszk、PBCIsttk为主桥第k跨上部结构评分和第t个梯道的第k跨上部结构评分。

PBCIszk、PBCIsttk的计算方法参照《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）中每一跨的计算方法。表6为人行天桥上部结构各构件大类的权重一览表。

表6　人行天桥上部结构各构件大类的权重一览表

4.3.3下部结构权重和计算方法

人行天桥下部结构技术状况的评价要逐（台）进行，然后再计算主桥下部结构的状况指数PBCIx，其计算方法见下式：

式中：t为梯道的个数；PBCIx为下部结构的评分；PBCIxtt、PBCIxz为下部结构第t个梯道和主桥的评分；k为主桥或梯道的跨数；PBCIxzk、PBCIxttk为主桥第k跨下部结构评分和第t个梯道的第k跨下部结构评分。

PBCIxzk、PBCIxttk的计算方法参照《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）中下部结构的计算方法。表7为人行天桥下部结构各构件权重值一览表。

表7　人行天桥下部结构各构件权重值一览表

4.3.4人行天桥结构全桥权重和计算方法

与桥梁结构的综合指标计算方法相同的。

人行天桥结构主桥结构的技术状况指数PBCI由下式计算：

式中：wm、ws、wx为桥面系、上部结构和下部结构的权重。

以现场评分结果为基础，计算各部分的权重，三部分的权重见表8所列。

表8　人行天桥三部分权重一览表

5　计算示例

以上海市区有代表性的人行天桥作为示例，该座人行天桥的基本信息见表9所列；人行天桥各部位的损坏情况见表10所列。

表9　人行天桥基本信息一览表

依据人行天桥评价模型，计算得到人行天桥各部位得分，见表11所列。

6　结论

笔者通过对上海市五十多座人行天桥的现场调研，并将人行天桥和普通车行桥梁的构件划分进行对比，研究确定了适合人行天桥的构件划分。同时由于人行天桥的特殊性，在确定人行天桥损坏类型时，提出了防滑能力用来确保人行天桥的安全性。将现有各种针对普通车行桥梁的评价模型应用于人行天桥的评价中发现，现有各种评价模型在处理人行天桥多跨或多墩结构时，存在一定的弊端，并通过组织专家进行现场评分实验，对多跨或多墩结构的评价模型进行了修正，并将该计算方法应用于人行天桥上部结构和下部结构的评价中。通过现场评分实验与分析-标定法的结合，确定了适应于人行天桥各部位的权重。并将该计算方法应用于上海市某座四跨的人行天桥的技术状况评定中。

表10　人行天桥各部位损坏情况一览表

表11　人行天桥技术状况评价结果一览表　

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U448.11

A

1009-7716（2016）09-0203-05

2016-01-25

朱洁（1984-），女，山西运城人，博士，从事道路与机场设施管理方面的研究。