貴州省農(nóng)村公路橋梁安全風(fēng)險評價體系研究

祝永勝

（貴州省公路局，貴州 貴陽 550001）

1 引言

隨著貴州省交通運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，農(nóng)村公路橋梁的建設(shè)、養(yǎng)護和管理在新的時期又有了更高的要求。貴州省多為山地，中小跨徑的橋梁數(shù)目居多，這些橋梁可能因為設(shè)計年代久遠、施工操作不當(dāng)和養(yǎng)護不及時等因素導(dǎo)致橋梁的安全性能降低，同時由于橋梁服役時間較長，加之管理人員對風(fēng)險分析的認識不夠全面，這將會加劇中小跨徑橋梁的病害形式和數(shù)量。因此，能夠根據(jù)貴州省本地交通情況，準(zhǔn)確地對農(nóng)村公路橋梁進行病害分析和安全風(fēng)險評估，對農(nóng)村公路橋梁的安全和發(fā)展至關(guān)重要。

2 貴州省農(nóng)村公路橋梁現(xiàn)狀

貴州省處于我國西南內(nèi)陸區(qū)腹地，地勢西高東低，擁有諸多山脈和丘陵，其山高谷深的地理特點造就了低等級農(nóng)村公路橋梁為主體，中小跨徑橋梁的數(shù)量在目前統(tǒng)計的貴州省橋梁中占據(jù)多數(shù)，大跨徑橋梁占比較少的現(xiàn)象。中小跨徑橋梁的橋型一般為拱式橋（板拱、其他拱橋）和梁式橋（空心板梁和整體現(xiàn)澆板梁）較多?；谫F州省農(nóng)村公路橋梁以拱式橋和梁式橋為主體的特點，本文選取數(shù)量較多的拱式橋和梁式橋為主要研究對象。

3 橋梁安全風(fēng)險評價

農(nóng)村公路橋梁在設(shè)計階段、施工階段、養(yǎng)護階段和管理階段對橋梁的安全都存在風(fēng)險，這種不確定性的風(fēng)險最終將影響結(jié)構(gòu)的安全，而這些風(fēng)險因素可以歸納為橋梁安全風(fēng)險。

橋梁安全風(fēng)險可能存在橋梁的全生命周期的任何階段，由于交通運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，對于橋梁的使用荷載需求不斷增大，而相當(dāng)多的中小型老橋設(shè)計存在年代久遠和年久失修等問題，其承載能力可能滿足不了現(xiàn)在的使用要求，其安全風(fēng)險存在著較大的隱患，橋梁的整體穩(wěn)定性和耐久性大幅度下降，這將會對貴州省交通運輸造成巨大的損失。因此，采取一種安全有效的風(fēng)險分析方法將會對現(xiàn)役橋梁具有重要意義，可提前預(yù)警安全隱患，為貴州省農(nóng)村公路橋梁提供安全可靠的研究方法，減少不必要的經(jīng)濟損失。

農(nóng)村公路橋梁的安全風(fēng)險評價流程如圖1所示，主要分為識別、判斷、評價和控制4個階段，即首先選取主要評價指標(biāo)，其次建立評價體系，然后計算安全風(fēng)險評價等級，最終選擇相應(yīng)的保護措施。

圖1 農(nóng)村公路橋梁安全風(fēng)險評價流程

貴州省農(nóng)村公路橋梁多為中小跨徑橋，且繁多的橋梁種類和跨徑造就了結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣，這些不確定的因素勢必會對結(jié)構(gòu)的安全性造成負擔(dān)，同時橋梁的服役時間亦和耐久性和安全性存在一定的聯(lián)系。因此，亟需對農(nóng)村公路橋梁進行安全風(fēng)險評價。

上述已經(jīng)提到在橋梁的設(shè)計、施工、養(yǎng)護和管理過程中都可能存在區(qū)域安全隱患，因此無法對所有可能存在風(fēng)險因素進行分析，這就需要選擇一種合理的方法進行評價。首先，可選擇中小跨徑橋梁的典型病害進行分析，橋梁的上、下部構(gòu)件和橋面系上經(jīng)常存在隱患，常見的病害有上部結(jié)構(gòu)泛堿和滲水，下部結(jié)構(gòu)開裂，橋面系破損等，根據(jù)這些構(gòu)件上的典型病害來建立貴州省農(nóng)村公路中小跨徑橋梁安全評價指標(biāo)體系。安全風(fēng)險評價是基于可靠的指標(biāo)體系來開展的，在分析時應(yīng)綜合考慮實際工程中影響橋梁整體穩(wěn)定性、耐久性和適用性的因素。

通過分析貴州省中小跨徑農(nóng)村公路橋梁的隱患風(fēng)險，再結(jié)合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，最終選取了基于拱式橋和梁式橋的安全性評價體系，如圖2和圖3所示。其影響的主要因素為上、下部結(jié)構(gòu)和橋面系的病害。

圖2 拱式橋橋梁安全風(fēng)險評價

圖3 梁式橋橋梁安全風(fēng)險評價

4 橋梁技術(shù)狀況評定

4.1 部件層權(quán)重構(gòu)建

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》和《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了適合于貴州省農(nóng)村公路小跨徑橋梁的權(quán)重分配方式，如表1所示。

表1 橋梁權(quán)重分配表

4.2 構(gòu)件層權(quán)重構(gòu)建

構(gòu)件層主要基于拱式橋和梁式橋進行權(quán)重構(gòu)建，2個橋型的主要差異在上部結(jié)構(gòu)，拱式橋選取的上部部件為主拱圈、拱上結(jié)構(gòu)和橋面板，梁式橋選取的上部構(gòu)建為主梁、橫隔板和支座等部件，詳細信息見表2、表3。

表2 拱式橋梁構(gòu)建權(quán)重分配表

表3 梁式橋梁構(gòu)建權(quán)重分配表

4.3 評定等級

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，橋梁的評定等級由完好功能狀態(tài)直至處于危險狀態(tài)主要分為5類，詳見表4和表5。

表4 橋梁總體評定等級

表5 橋梁技術(shù)狀況分類界限表

橋梁的技術(shù)狀況評定方式可按式（1）計算，主要分為橋梁上、下部結(jié)構(gòu)和橋面系3個部件。

式中：

BT為農(nóng)村公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)評價分數(shù)，范圍為0～100；

BS為農(nóng)村公路橋梁下部結(jié)構(gòu)評價分數(shù)，范圍為0～100；

BD為農(nóng)村公路橋梁的橋面系評價分數(shù)，范圍為0～100；

n為橋梁部件的種類個數(shù)；

Wi第i類部件的權(quán)重，按表2規(guī)定取值；橋梁總體評價分數(shù)可按式（2）計算。

式中：

Br為農(nóng)村公路橋梁的總體評價分數(shù)，范圍為0～100；

WD為農(nóng)村公路橋梁中橋面系與全橋的比重參照表3確定；

WT為農(nóng)村公路橋梁上部部件，在全橋中的比重參照表3確定；WS為農(nóng)村公路橋梁下部部件，在全橋中的比重參照表3確定。

5 結(jié)語

本文對貴州省農(nóng)村公路橋梁安全風(fēng)險評價體系進行了研究，主要結(jié)論如下。

（1）根據(jù)貴州省農(nóng)村公路橋梁常見的病害和隱患，選取了對橋梁安全性影響較大的因素，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了拱式橋和梁式橋中小跨徑橋梁安全性評價指標(biāo)體系。

（2）基于貴州省農(nóng)村公路橋梁安全性評價指標(biāo)體系，分別對拱式橋和梁式橋的部件層和構(gòu)建層等重新劃分權(quán)重，建立了一套適合于貴州省內(nèi)農(nóng)村公路橋梁實際的安全風(fēng)險評價體系。