现行《公路桥梁技术状况评定标准》存在问题的分析及建议

李宏浩，李宇鹏，王冰

（沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁 沈阳 110168）

0 引言

桥梁是交通网络中的关键节点，是关系社会经济发展的重要基础设施，其安全性对生命安全、社会和经济的稳定及发展都具有十分重要的意义。为了能够及时了解桥梁状态，必须对桥梁的技术状况建立一套行之有效的评定方法。目前，桥梁结构状态的评定主要依据有《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）[1]、《公路桥涵养护规范》（JTG H11—2004）[2]及《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21—2011）[3]。这些规范标准不够完善，不可避免地会对桥梁技术状况评定产生许多影响，进而导致评定结果不能反映桥梁的实际状况。众多专家学者对标准规范中出现的各种问题进行了探讨，其中闫成明[4]提出了《公路桥梁技术状况评定标准》在对一些构件数目少或病害种类多的桥梁进行评定时，会使桥梁整体及部件技术状况评定等级偏低的问题。马少飞等[5]从病害形成原因、对构件的影响、发展趋势、标度优化方面对构件的评分进行优化，在一定程度上提高了构件的得分，使评定结果与实际情况更为贴近。陈旭芳[6]、汪乾松[7]对比了三种规范的差异，对扣分表进行了调整。彭松[8]引入了病害发展趋势修正系数。以往的研究未明确多种轻微病害同时发生时构件的扣分标准，导致构件扣分过高。因此，本文对《公路桥梁技术状况评定标准》现存问题进行讨论并提出改进建议。

1 桥梁的技术状况评定方法及其存在的问题

公路桥梁技术状况评定主要依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）（以下简称《公标》）。《公标》在之前的《公路桥涵养护规范》及《公路桥梁承载能力检测评定规程》的基础上进行优化，具有以下优点：将桥梁评估划分为四个层次进行分层评估，使评价理论更加科学可靠；为满足不同桥型的桥梁评估要求，依据桥梁结构形式细致地划分了桥型；病害权重及构件权重可以根据桥梁实际情况进行调整，使计算结果更加精确；首次提出了可以直接评定不合格桥和D级桥的14条单项指标，突出体现了严重的单一病害对桥梁的影响，提高了桥梁技术状况评估工作的安全性。

《公标》应用了层次分析法，依据桥梁的结构形式将桥梁划分为6大类，并依据每类桥型的不同结构特点，给出不同桥型桥梁的部件种类划分与权重指标、病害标度的定性与定量描述，且部件权重可以根据桥梁部件的实际存在情况进行调整，将桥梁整体划分为构件、部件、结构体系（包括上部结构、下部结构、桥面系）、桥梁整体四级进行分层逐级评定，对桥梁构件采用如式（1）～（3）进行计算；

式（1）～（4）中：PMCIl为上部结构第i类部件l构件的得分，值域为0～100分；BMCIl为下部结构第i类部件l构件的得分，值域为0～100分；DMCIl为桥面系第i类部件l构件的得分，值域为0～100分；k为第i类部件l构件出现扣分指标的种类数；U、x、y为引入的变量；i为部件类别，例如i表示上部承重构件、支座、桥墩等；j为第i类部件l构件的第j类检测指标；DPij为第i类部件l构件的第j类检测指标的扣分值；根据构件各种检测指标扣分值。

由以上公式可知，当同一构件同时发生多种病害时，如果各病害扣分的顺序不同，则按上式计算的结果也不相同，所以在应用该规范计算构件得分时，需要先按照规范操作指南说明按照病害的严重程度由大到小顺序进行计算，以得到相对准确的、唯一的计算结果。

在桥梁检测的工程实例中，还发现了存在依据现行规范计算得出的桥梁构件技术状况评分与实际情况不符的情况。例如同一桥梁的两个桥墩，经现场检测所得桥梁情况如表1所示。

表1 某桥梁墩柱的技术状况评定表

依据《公标》的计算方法可以得出1#墩的构件得分为47.55，2#墩的构件得分为50，计算结果表明1#墩的技术状况略差于2#墩。

但从两墩现场检测出的病害来看，1#墩存在的各种病害面积极小，仅会对结构耐久性产生微小影响；2#墩的裸露钢筋锈蚀病害会危害构件的承载能力，导致结构失效。显然，2#墩的危险程度应高于1#墩，与依据《公标》计算出的构件技术状况评分相反。

之所以会出现这种与常理相反的评定结果，一方面是因为《公标》对某些病害的初始扣分标准过高，如混凝土磨损、剥落等病害，零星出现的面积不足0.1m2的表面缺陷与单处面积0.5m2的表面缺陷的规定扣分值相同。另一方面，《公标》中的计算方法在多个轻微病害叠加之后，构件得分过低，易造成一些病害程度轻微但种类较多的桥最后的技术状况得分较低；相反病害程度严重，而种类单一的桥梁构件计算出的技术状况评分偏高。例如：四处面积分别不足0.1m2的病害的1号构件的扣分值可达53.77；而单一病害破损面积为0.5m2的2号构件，虽然总体破损面积大于1号构件，但依据规范的扣分值只有20分。《公标》弱化了单一病害严重程度对结构的影响，夸大了病害种类的影响作用。

综上所述，虽然《公标》与之前的同类规范相比具有更多的优点，但在实际应用中也存在桥梁检测工作量大、重视病害数量而轻视单一病害的严重程度、轻微病害扣分过高、当存在多种轻微病害时，总体扣分过高、扣分值必须由大到小排列、计算量大、计算复杂等问题。因此，对《公标》进行细化补充研究，对其在应用中存在的问题提出了改进建议，见表2。

表2 现行规范结构技术状况的评定方法缺陷

2 对问题的改进建议

根据《公标》规定，桥梁下部结构病害包括蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、钢筋锈蚀、磨损、混凝土碳化腐蚀、圬工砌体缺陷、裂缝、位移。本文通过分析各种病害产生的原因和病害对桥梁结构危害的机理，对《公标》进行改进，在第九章的基础上对病害种类进行重新划分并调整了扣分标准，以解决《公标》重视病害数量而轻视单一病害严重程度和存在多种轻微病害时总体扣分过高的问题。修改后的构件病害包括混凝土保护层表面病害、混凝土保护层碳化腐蚀、钢筋锈蚀、圬工砌体缺陷、结构裂缝和结构位移。

2.1 混凝土保护层表面病害

在《公标》规定的各种病害中，蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、裂缝等病害。其共同特点是大都发生在混凝土结构表面的钢筋保护层上。产生的原因一是因为施工质量不合格，如蜂窝麻面。二是因为构件在服役期间遭遇的外界因素作用，如外力撞击造成的破损、水流冲刷产生的磨损。三是构件自身材料因温度、冻融等自然因素产生的性能退化，如裂缝等。该类病害（蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、裂缝等）易造成混凝土保护层开裂、厚度降低、钢筋裸露，进而导致钢筋锈蚀，影响构件的耐久性。混凝土保护层破坏总面积越大，对耐久性的危害就越大。

因此，建议对《公标》进行改进。改进的方法为：将蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、由温度等因素引起的非结构性裂缝等病害归为一类，不再依照《公标》中蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、磨损的分类标准对这些病害每种单独计算、叠加扣分，而是将其合并为混凝土保护层表面病害。混凝土保护层表面病害以蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、磨损、非结构性裂缝的总面积作为评分依据，改进的评分标准见表3。

表3 改进的混凝土保护层表面病害扣分标准

2.2 钢筋锈蚀

当混凝土结构出现钢筋锈蚀时，在依据《公标》对桥梁结构进行技术状况评定时，病害的扣分值明显偏高。这是由于钢筋锈蚀时锈蚀产物的密度小，体积膨胀，在构件内部产生锈胀应力，导致锈胀裂缝、露筋等病害的产生。当露筋由钢筋锈胀导致时，依据《公标》表9.1.1-4给出的钢筋锈蚀评定标准扣分值，已考虑了露筋的不利影响，并扣除评分；但依据《公标》表9.1.1-1剥落、露筋扣分标准显然应对该病害再次进行扣分，这就导致病害扣分重复，构件评分偏低。

为避免该问题，建议当混凝土露筋处钢筋完好及裂缝处混凝土表面未见锈迹时可以按照2.1节中的混凝土保护层表面病害进行评定；如果出现锈迹，则按照《公标》表9.1.1-4给出的钢筋锈蚀评定标准进行评定，不再重复按照表9.1.1-1剥落、露筋扣分标准进行扣分。

2.3 混凝土保护层碳化腐蚀

空气中的二氧化碳会与水泥中的碱性成分氢氧化钙发生化学反应生成碳酸钙，碳化后混凝土的碱度降低，钢筋表面的钝化膜会因pH值的降低而被破坏。当碳化深度超过混凝土保护层厚度时，在水与空气共同作用下，会使混凝土保护层失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈，因此，混凝土保护层碳化腐蚀也是一种构件的耐久性破坏。但因混凝土保护层碳化腐蚀病害同时发生在构件整个表面，且评定指标为碳化深度，因此碳化腐蚀病害与混凝土表面病害分别列出，按照《公标》表9.1.1-5给出的混凝土碳化腐蚀标准进行评定。

2.4 圬工砌体缺陷、结构裂缝和位移

圬工砌体缺陷、结构裂缝和位移这些病害的产生一般是由于设计时结构形式、尺寸选取不合理，施工时存在质量缺陷，或结构长期超载使用引起的。这些病害均会对桥梁结构的安全稳定性产生一定的影响，影响桥梁承载能力，其危害性远大于其他耐久性病害，需予以重视。本文建议按照《公标》表9.1.1-7至表9.1.1-9给出的圬工砌体缺陷、结构裂缝、位移标准单独进行评分。

3 计算实例

依据本文提出的《公标》改进方法对第1节中的1#、2#墩柱重新进行桥梁技术状况评定，评定结果见表4。

表4 对《公标》改进后某桥梁墩柱的技术状况评定结果

由表4可知，与原《公标》评定结果相比，改进后的评定结果明显更加符合构件的实际情况，比《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）中的计算方法更合理，可为该规范的修订提供参考。

4 结语

实践证明，《公标》中对病害种类多但程度轻微的桥梁进行评定时，会使桥梁整体及部件技术状况评定等级偏低，与桥梁实际状况相差较大。本文总结了桥梁下部结构常见病害种类，对其种类进行了重新划分并调整了其扣分标准，对构件破坏机理相同的蜂窝麻面、剥落露筋、空洞孔洞、磨损以及非结构裂缝合并为混凝土保护层表面病害，不再分别扣分，同时调整了防腐涂层剥落等轻微病害的扣分值，使技术状况评分更接近于桥梁的实际状态。