基于省級(jí)橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)的病害統(tǒng)計(jì)分析

王雪鵬，趙曉晉

(1.山西省交通開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000；2.山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032)

1 引 言

國(guó)內(nèi)橋梁管理系統(tǒng)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代中期[1]，四川省公路研究所、廣東省公路研究所、交通部公路研究所和北京市公路管理局等單位在吸收國(guó)外開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，先后開(kāi)發(fā)了四川省橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、廣東省橋梁管理系統(tǒng)[2]、北京市公路橋梁管理系統(tǒng)、中國(guó)公路橋梁管理系統(tǒng)[3]等。目前，在交通運(yùn)輸部的支持下，各省橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)遍地開(kāi)花，積累了大量的橋梁病害數(shù)據(jù)。但是，基于橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用卻較少，對(duì)管養(yǎng)單位的決策支持也及其微弱。

2019年起山西省開(kāi)始大規(guī)模使用信息化方式開(kāi)展橋梁技術(shù)狀況評(píng)定工作[4]，2021年已全面應(yīng)用于全省高速公路與普通公路橋梁定期檢查。2021年，使用系統(tǒng)橋梁定期檢查功能完成了山西省4 903座公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定，包括普通公路橋梁1 166座，高速公路橋梁3 737座；共采集病害445 468條，包括普通公路橋梁49 212條，高速公路橋梁396 256條。

2 病害相關(guān)數(shù)據(jù)表

為了方便病害統(tǒng)計(jì)計(jì)算，省級(jí)橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)創(chuàng)建病害類型表、部件類型表、子部件類型表、評(píng)定模型表、結(jié)構(gòu)模型表，形成了完整的病害管理數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)了按照部位、部件、子部件、構(gòu)件以及聯(lián)、幅、跨進(jìn)行查找病害。

3 總體情況統(tǒng)計(jì)

分別對(duì)普通公路梁式橋和高速公路梁式橋各部件的主要病害數(shù)量和比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表1。

表1 梁式橋上部承重構(gòu)件各部件的主要病害數(shù)量和比例統(tǒng)計(jì)

表1(續(xù))

以上數(shù)據(jù)體現(xiàn)以下規(guī)律。

(1)無(wú)論普通公路還是高速公路橋梁病害，上部承重構(gòu)件、上部一般構(gòu)件、支座、伸縮縫裝置的病害均為主要病害；

(2)普通公路橋梁上部結(jié)構(gòu)病害占比明顯高于高速公路橋梁，橋面系病害占比明顯低于高速公路橋梁；

(3)普通公路橋梁上部結(jié)構(gòu)中上部承重構(gòu)件病害占比明顯高于高速公路橋梁，橋面系中伸縮縫裝置病害占比明顯低于高速公路橋梁；

(4)下部結(jié)構(gòu)病害占比、下部結(jié)構(gòu)各部件病害占比沒(méi)有明顯區(qū)別。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行深入分析，有以下結(jié)論。

(1)普通公路橋梁結(jié)構(gòu)安全隱患高于公路橋梁，上部承重構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)是重點(diǎn)、難點(diǎn)，具體原因包括：普通公路橋梁梁體的施工質(zhì)量控制較高速公路差；普通公路橋梁?jiǎn)挝火B(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)低，而上部承重構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)處治費(fèi)用較高；普通公路非完全封閉，治超難度高于高速公路，橋梁結(jié)構(gòu)受超載車影響的概率高于高速公路；

(2)高速公路橋梁伸縮縫的養(yǎng)護(hù)是重點(diǎn)、難點(diǎn)，具體原因包括：車輛行駛速度快，對(duì)伸縮縫的沖擊力更大，伸縮縫損壞的概率高；高速公路交通封閉困難，伸縮縫維修實(shí)施困難，伸縮縫難以得到及時(shí)優(yōu)良的養(yǎng)護(hù)處治。

4 具體情況統(tǒng)計(jì)

對(duì)表1各部件的主要病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，受限于篇幅，本文僅介紹上部結(jié)構(gòu)各部件的具體情況。

4.1 上部承重構(gòu)件

分別對(duì)普通公路梁式橋和高速公路梁式橋上部承重構(gòu)件的主要病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表2。

以上數(shù)據(jù)體現(xiàn)以下規(guī)律。

(1)無(wú)論普通公路還是高速公路橋梁上部承重構(gòu)件病害，裂縫均為最主要的病害，按比例大小排列依次為裂縫，剝落、掉角，鋼筋銹蝕，滲水，蜂窩、麻面，空洞、孔洞；

表2 梁式橋上部承重構(gòu)件主要病害分布

(2)普通公路橋梁上部承重構(gòu)件病害中裂縫占比大于高速公路橋梁，縫寬>0.2 mm的裂縫占裂縫中的占比也大于高速公路橋梁。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行深入分析，有以下結(jié)論：上部承重構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為裂縫，高速公路橋梁裂縫病害不僅占比相對(duì)低，超限裂縫的比例也低，高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全隱患低于普通公路橋梁。

4.2 上部一般構(gòu)件

分別對(duì)普通公路梁式橋和高速公路梁式橋上部承重構(gòu)件的主要病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表3。

表3 梁式橋上部一般構(gòu)件主要病害分布

以上數(shù)據(jù)體現(xiàn)以下規(guī)律：

(1)無(wú)論普通公路還是高速公路橋梁的上部一般構(gòu)件病害，裂縫，剝落、掉角，滲水均為主要主要病害類型；

(2)普通公路橋梁上部一般構(gòu)件病害中，一般源自于施工期的剝落、掉角占比一半以上；

(3)高速公路橋梁上部一般構(gòu)件病害中，一般在運(yùn)營(yíng)期出現(xiàn)的裂縫占比一半以上。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行深入分析，有以下結(jié)論：上部一般構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為裂縫、剝落掉角、滲水，但高速公路橋梁上部一般構(gòu)件源自于施工期的剝落、掉角等病害占比低于普通速公路橋梁，養(yǎng)護(hù)處治工作相對(duì)到位。

4.3 支座

分別對(duì)普通公路梁式橋和高速公路梁式橋上部承重構(gòu)件的主要病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表4。

以上數(shù)據(jù)體現(xiàn)以下規(guī)律：無(wú)論普通公路還是高速公路橋梁病害，老化變質(zhì)、開(kāi)裂和脫空均是最主要的病害類型。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行深入分析，有以下結(jié)論：支座的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為老化變質(zhì)、開(kāi)裂和脫空，但是養(yǎng)護(hù)處治難度大，需要更換支座，往往需要通過(guò)專項(xiàng)工程解決。

表4 梁式橋支座主要病害分布

5 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)預(yù)測(cè)

橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)的主要作用是為養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)預(yù)測(cè)，省級(jí)橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建了養(yǎng)護(hù)措施表，明確了不同部件的主要病害應(yīng)該采取的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施以及單價(jià)。表5以上部結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明。

表5 橋梁病害預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施庫(kù)

按照以上費(fèi)用進(jìn)行測(cè)算，抽查的4 903座橋梁共需預(yù)防性養(yǎng)護(hù)直接費(fèi)用為34 836萬(wàn)元，其中高速公路30 973萬(wàn)元，普通公路3 863萬(wàn)元。(具體實(shí)施時(shí)應(yīng)記入安全生產(chǎn)費(fèi)、設(shè)計(jì)檢測(cè)費(fèi)、預(yù)備費(fèi)以及保通費(fèi)等)

6 結(jié) 論

綜上所述，可得以下結(jié)論。

(1)構(gòu)建的病害數(shù)據(jù)鏈滿足病害數(shù)據(jù)分析以及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)預(yù)測(cè)的需求；

(2)普通公路和高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)、難點(diǎn)依次為上部承重構(gòu)件和伸縮縫；

(3)高速公路橋梁上部承重構(gòu)件裂縫病害占比相對(duì)低，超限裂縫的占比也低，結(jié)構(gòu)安全隱患低于普通公路橋梁；

(4)高速公路橋梁上部一般構(gòu)件源自于施工期的剝落、掉角等病害占比低于普通速公路橋梁，養(yǎng)護(hù)處治工作相對(duì)到位；

(5)支座的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為老化變質(zhì)、開(kāi)裂和脫空等需要通過(guò)專項(xiàng)工程解決的問(wèn)題。