如何才能准确、科学地评价既有桥梁结构？

引 言

近期一直在思考桥梁检测评估的相关问题，如何才能准确、科学地评价既有桥梁结构？我在前面写了一篇文章“浅谈桥梁定期检测发展趋势”，文中提到了桥梁定期检测的现状、问题，准确评定桥梁技术状况也是一个不小的挑战？目前桥梁健康状况检测评估的方法主要有：桥梁的定期检测、桥梁静试验、动载试验、桥梁承载能力的检算和桥梁的健康监测等。除了桥梁定期检测外，其它检测和监测的方法在桥梁评估中仍有一些不确定的因素，会降低评估结果的准确性与可靠性。

桥梁静载试验由于结构退化、没有运营荷载数据、桥梁评估模型等，桥梁加载按照原设计荷载进行试验，评估结果很难保障桥梁在实际交通荷载作用下结构的安全运营。桥梁动载试验受现场测试条件、动态采集数据精度及分析及评价指标等方面的影响，一些检测单位对桥梁动力特性及动力响应评价结果准确度不高。桥梁健康监测目前仍存在“重测不重算，重硬不重软”的现象，导致一些桥梁健康监测的数据挖掘不够，桥梁结构健康监测的核心功能——桥梁健康评估还达不到预期的效果。

前面提到的各种检测和监测方法或多或少在桥梁结构评估的准确性方面存在一定的不足，另外各种检测和监测的技术方法都是从桥梁结构性能不同方面来反映桥梁技术状况和工作性能。从系统的观点来看，各种不同性能指标的测试都是为了评价桥梁本身工作性能，因此应将不同测试方法结合起来，对桥梁结构工作性能进行准确地评价。

今天早上参加培训的路上，我在思考如何从系统的角度来考虑各种不同检测方法之间的联系与区别。上午听了宋教授对二十大报告内容的解读，给我留下最深刻的印象是如何从系统的方法论来理解和把握二十大报告的内容。受此启发，我在本文谈谈如何从系统的方法论来看桥梁检测。

系统论的哲学观点

系统论的主要任务就是以系统为对象，从整体出发来研究系统整体和组成系统整体各要素的相互关系，从本质上说明其结构、功能、行为和动态，以把握系统整体，达到最优的目标。

系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统的观点看问题。系统论认为，开放性、自组织性、复杂性，整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等，是所有系统的共同的基本特征。这些，既是系统所具有的基本思想观点，而且它也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，具有科学方法论的含义。

系统的方法论给我们研究问题提供了一种思维方式，从而对研究的对象能够从本质上进行把握。思维方式其实是一个有规则的套路——先考虑什么、再考虑什么等。作为思维方式的一种，系统思维必然也有其套路，从最简单的角度来看，系统思维只需要关注三个要素：输入、系统、输出。

从系统论观点来看，在对桥梁进行评估掌握桥梁技术状况、承载能力等工作性能时，可以把桥梁看作一个系统。

从系统论看桥梁检测

桥梁结构是由桥面系、上部结构、下部结构的各种不同部件、构件组成的整体，这些要素组成共同决定了桥梁结构的自身特性。既有桥梁结构工作性能的评估需要通过不同的检测方法对其参数进行测试，根据参数测试结果来对桥梁进行评估。

1、 桥梁定期检测

从系统整体性原理来看，桥梁结构是由各种不同部件、构件组成的整体，要从桥梁整体技术状况进行准确地评价，就要对其各组成部分进行全面的检测。以前由于受水下检测技术发展所限，我国桥梁水下构件和基础冲刷及河床的检测开展地较少，桥梁技术状况尤其是下部结构技术状况的评估结果准确性还存在一些问题。在突发洪水或暴雨等自然灾害后，一些桥梁基础被严重冲刷甚至造成桥梁结构的垮塌，可能最终的原因都归结于自然灾害。根据一些专家在灾后桥梁检测或调查的资料，一些桥梁在暴雨过后外露基础本身就存在结构的缺陷，如桩基缩颈甚至是断桩等严重的缺陷。

从系统的观点来看，桥梁定期检测应该对桥梁所有构件甚至是周围系统的环境进行检测才能确保评估结果的准确性和科学性。

2、桥梁荷载试验

桥梁荷载试验包括静载试验和动载试验两种，其分别通过静态和动态参数的测试对桥梁结构的静动态性能进行评估。从系统的观点来看，桥梁荷载试验通过静载或动载的输入、测试静动态的输出，来评估桥梁结构本身的性能。其本质上是利用桥梁输入、输出来掌握桥梁系统的工作性能。

3、桥梁健康监测

桥梁健康监测就是通过采集各种传感器的数据，并分析桥梁结构环境、作用、响应等监测数据，从而对桥梁结构的健康状况进行评估和异常状态下的预警。从系统的观点来看，通过桥梁运营状态下在车辆荷载的输入下，对荷载作用下的各种监测数据的输出来实现桥梁健康状况的评估。

4、各种检测参数的关联性

桥梁定期检测是对桥梁各构件、部件技术状况，桥面系、上部结构和下部结构技术状况，全桥技术状况等级的评定。不同桥梁的技术状况等级不能反映桥梁整体的绝对承载能力，例如设计荷载等级高的桥梁，即使技术状况等级低其承载能力可能比完好的荷载等级低的桥梁高。但对于同一座桥梁，技术状况等级下降时其承载能力也随着降低。

桥梁荷载试验测试的静动态参数从不同的方面能反映桥梁承载能力、动力性能等工作性能。而桥梁健康监测的实时监测的数据也可以提取不同评价参数来对桥梁的工作性能进行评价。

不同检测、监测方法采集的参数提取的评价参数能从不同的角度反映桥梁结构的本身工作性能，这些评价参数也存在内在的关联性。因此在桥梁工作性能评估时，可以将不同检测、监测获得的信息进行融合，利用其内在的关联性和反映结构本身的特性来更准确评价桥梁结构。