4.2.2 安全状态评估标准体系

4.2.2 安全状态评估标准体系

合理的桥梁技术状况评估是科学管养的前提和指导,对检测—评估—养护一体化的构建有着举足轻重的影响。在役桥梁的技术状况评估是一项多学科交叉的基础性研究工作,涉及不同因素作用下材料性能劣化机理及变化趋势研究、桥梁累计损伤机理及规律研究、表观病害与结构力学状态作用关系、风险不确定性分析等方面的内容。近年来,随着相关方向研究的逐渐深入,我国的桥梁安全状态评估也实现了创新与突破。

(1)多标准相继出台,推动在役桥梁评估的标准体系建设。

我国在引进、学习发达国家的相关经验技术基础上,已逐渐步入结合我国桥梁特点的吸收、提升、创新阶段,且部分技术已达到国际领先标准。先后颁布《公路桥涵养护规范》(JTG 5120—2021)、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)、《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21—2011)等相关标准,有力推动了我国服役公路桥梁可靠性评估的标准体系建设。

(2)现行规范尚存不足,相关研究继续开展,孕育新规范。

《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)是当前公路桥梁中广泛使用的评估类规范的代表之一,但其主要面向中小跨径桥梁,对于斜拉桥等大跨径桥梁的评估,在指标体系和评定标准方面存在一定局限。同时,评定标准中采用的是分层综合评定与单项指标控制相结合的方法,概念清晰,计算简单。但是评估中也常出现对结构影响小的病害因数量多致使评分结果偏严重等现象,与实际桥梁状态存在较大偏差。不仅如此,层次分析法无法解决各类评估信息表现的模糊、不完全等特性。因此,在长大跨桥梁的安全评估中,也常采用专家打分等方式,但主观性较大,也易造成评估结果的偏差。

(3)多源信息融合技术成为桥梁状态评估的新途径。

现阶段的多数桥梁的评估信息仍主要来源于以人工检查为主的桥梁养护管理系统和以传感器监测为主的桥梁长期监测系统。而它们都有各自的弊端,前者主观性大,检测存在盲点;后者受限于传感器精度及寿命,监测数据存在一定程度失真,而且在损伤识别上存在一定的困难,都难以独立成为桥梁状态评估的理想数据源。

多源信息融合的方法应用于桥梁的状态评估上,筛选、整合两大系统的数据及信息,通过数据自交融合、互交融合、特征抽取等方法,有望获取一致性、可靠性结果,提供更为科学合理的养护方案及决策依据。

当前,已有学者将多源信息融合技术应用于桥梁状态评估工作中,建立基于架构的层次化的指标体系,提出集数据库管理、数据处理、检查监测、综合评估、病害诊断、维修管理等多种功能为一体的综合性桥梁养护管理系统的概念。

未来有待建立更为完善的架构方式,实现检查、检测、模型计算值等数据深度挖掘和融合处理,实现智能化、自动化的评估决策。

(4)桥梁可靠性内涵逐渐丰富,但距离科学评估与管养尚有距离。

应当意识到,桥梁安全状态评估仅是可靠性评估的一部分。而且近年来,由于多发的桥梁安全事故,结构的鲁棒性、冗余度、易损性等理念越来越深入人心,使得可靠性内涵逐渐丰富起来。

相比发达国家,我国还有很大的进步空间。美国在役公路桥梁评估分为结构状况评估、综合性能评估、健全性评估和承载能力评估四类。欧洲桥梁管理系统的桥梁可靠性评估体系,主要包括缺损状况、承载能力和耐久性评价,同时综合考虑桥梁安全性、耐久性、服务性和经济性。日本将桥梁的性能划分为安全性能、使用性能和行人安全性,其评估也分为缺损状况评估、耐荷能力评估和中性化评估(耐久性评估)。而我国在役公路桥梁可靠性评估方面仅有技术状况和承载能力评定两项内容,未完全涵盖安全性、适用性、耐久性的相关内容,与国外发达国家评估体系相比还存在一定差异,严重制约了我国桥梁基础设施的可持续发展。鉴于我国既有服役公路桥梁可靠性评估体系尚不完善、部分评估内容缺失,评估方法有待进一步改进。有学者探索性地提出了一套可靠性评估体系框架(见图4-32),取得了一定的成效。

图4-32 在役公路桥梁可靠性评估体系框架

综上所述,尽管我国相继出台了不少桥梁评估标准,但距离完善的评估养护的标准体系尚有距离。实际应用仍多是技术状况评定,信息来源较为单一,因而多源信息融合技术成为桥梁状态评估的新途径。同时可靠性评估内涵丰富,远不止安全性评估,未来发展应当全面涵盖安全性、适用性、耐久性等相关内容。