公路桥梁水下结构技术状况的评定研究

张臣

（中交元洋（大连）桥梁水下检测有限公司，辽宁 大连 116026）

0 引言

桥梁结构的重要功能之一是跨越江、河、湖、海。桥墩、桥台、基础等桥梁水下构件是桥梁结构的重要组成部分，其安全性是桥梁结构安全运营的重要保障。桥梁水下构件的环境比陆上结构更为复杂、恶劣，硫酸盐的化学作用、冻融、船舶碰撞等多种因素均可造成构件的损伤，这些水下构件的损伤将降低桥梁的耐久性和承载能力，危及桥梁的安全运营。相对于桥梁上部结构日益成熟的检测方法、养护办法和丰富的检测设备及方法，水下结构的检测和养护还比较薄弱[6]。

随着《公路桥梁水下构件检测技术规程》（T/CECS G:J56—2019）（以下简称《技术规程》）的发布，桥梁水下构件检测工作有了规范依据，但桥梁水下检测评定还是依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）（以下简称《评定标准》），二者在衔接上还存在一定的不连贯。本文通过研究，新增了部分桥梁水下构件病害及分级办法，梳理了桥梁水下部件构件与其对应病害之间的对应关系，提出了专门针对桥梁水下结构、部件、构件、病害的四层综合评定法，旨在使桥梁水下检测工作与技术状况评定工作的衔接更为严谨，结果更为准确，为后期的养护决策提供科学的数据支持。

1 桥梁水下结构评定方法

根据《评定标准》，桥梁下部结构包括翼墙耳墙、锥坡护坡、桥墩、桥台、墩台基础、河床、调治构造物共7 个部件，其中桥墩、桥台、墩台基础、河床、调治构造物等5 个部件有可能处于水下[1]。本文所研究的评价体系采用四层综合评定法，分为4 个层次：第一层为桥梁水下结构总体评定层；第二层为桥墩、桥台、墩台基础、河床、调治构造物层等5 个水下部件层；第三层为水下桥墩、桥台、墩台基础、河床、调治构造物层水下构件层；第四层为各个构件对应的病害层。评价体系架构如图1 所示。如进行全桥技术状况评定，可不计算第一层水下总体结构层，只计算到部件层或者构件层，将部件、构件得分代入全桥技术评定中计算得到全桥技术状况评定得分。

图1 桥梁水下结构总体评定

2 桥梁水下结构技术状况及养护对策

2.1 桥梁水下结构技术状况分类

为使本文研究成果与我国现行的相关规范良好衔接[5]，将桥梁水下结构技术状况评定等级分为1 类、2类、3类、4类、5类，如表1所示。

表1 桥梁水下结构技术状况评定等级表[3]

表1（续）

2.2 桥梁水下结构养护对策

根据评定结果，对桥梁水下结构采取相应的养护措施，如表2所示。

表2 桥梁水下结构技术状况等级与养护对策

表2（续）

2.3 桥梁水下结构权重取值

根据《评定标准》，下部结构有7个部件，其中水中部件为5个，翼墙耳墙、锥坡护坡不属于水下部件。按照《评定标准》，将这两个部件的权重值按照既有部件权重在全部既有权重中按比例进行分配，最终5个水下部件权重值如表3所示。若桥墩、桥台未涉水，同样可按照此方法将其权重分配给剩下的墩台基础、河床、调治构造物部件[2]。

表3 桥梁水下部件权重值

3 新增桥梁水下构件病害指标及分级办法

3.1 摩擦桩基础病害指标及分级

摩擦桩基础的承载力由桩侧摩阻力及桩端阻力二者共同承受[4]，《评定标准》中关于桩基的病害指标更多是针对扩大基础，而摩擦桩基础的冲刷对桥梁承载力影响非常大，摩擦桩桩基础受到冲刷之后，摩擦桩的有效入土桩基长度发生变化，桩侧的摩擦力随着入土桩长的减小而降低，进而影响桩基整体的承载能力。因此本文提出新增摩擦桩基础病害指标及分级，如表4所示。

表4 摩擦桩基础冲刷指标分级

3.2 端承桩基础冲刷病害指标及分级

端承桩是穿过软弱土层，进入深层坚实土壤和基岩的持力层的桩，主要由桩尖阻力来承担主要荷载，冲刷对端承桩的承载能力影响较小，但冲刷深度过大对其桩基稳定性有一定影响[4]。本文提出新增端承桩基础病害指标及分级，如表5所示。

表5 端承桩基础冲刷指标分级

4 结语

桥梁检测工程师在桥梁水下检测以及后续技术状况评定工作中，遇到《技术规程》与《评定标准》衔接不连贯以及部分水下指标缺少对应评定标准的情况时，容易出现评定方法应用不当、病害指标分级不当等问题。本文的研究解决了以下几方面问题：

（1）研究并提出了针对桥梁水下结构的四层综合评定法；

（2）研究并提出了桥梁水下结构技术状况分类及对应各技术状况等级桥梁水下结构的养护对策，并给出了桥梁水下部件权重表及权重划分办法；

（3）新增桥梁水下构件摩擦桩与端承桩的病害指标及分级办法，便于工程师对桥梁水下结构的准确评定。