淺論公路混凝土中小橋梁承載能力評定

李文華 任志強

摘要:通過對橋梁承載能力評定方法的分析探討，提出橋梁承載能力評定過程中需要注意的問題，分析各種參數取得過程中存在的客觀問題，提出更準確評定橋梁結構需要完善的工作。

關鍵詞:承載能力評定；檢算系數；校驗系數；效應；抗力

中圖分類號：TU37文獻標識碼： A

一、公路混凝土中小橋梁承載能力評定概述

橋梁作為中國交通運輸基礎設施網絡中的重要組成，在經濟的展開及社會的前進中發揮著至關重要的基礎性推進效果，而經濟的高速展開及社會的全面前進也對橋梁等帶來較大的反效果，最為首要的表現是交通運輸量的明顯提高及單車載重量的添加，這都加重著中國既有橋梁的質量退化及正常運用壽命縮短表象的發生，橋塌類事情在交通運輸事端中占據著重要的份額，使得社會各界對現有橋梁的運用功能及健康情況的重視程度不斷提高，而在橋梁工程界中現已著手從兩個方面要點展開橋梁健康情況的鑒定檢測，首要集中于大型橋梁的歸納鑒定及中小橋梁承載才能的鑒定。

在中國的公路混凝土交通運輸網絡中，中小型橋梁的數量居多且呈現出散布廣泛的明顯特點，要想在這諸多的中小橋梁中進行橋梁構造的情況監測設備及檢測體系的裝置應用，選用如大垮橋一樣的歸納鑒定技能，目前并不具備較強的可行性，橋梁工程界多選用定時或許不定時的進行荷載實驗等檢測手法，就中小橋梁的承載才能這一重要的情況評價目標進行歸納鑒定，然后斷定出中小橋梁的功能穩定性及運用情況，這是橋梁評估工作展開中，大跨型橋梁與中小型橋梁明顯的差異。公路混凝土中小型橋梁承載才能鑒定因所要面臨的是橋梁的實體構造，鑒定人員雖然能夠選用現場測驗等方式獲得橋梁構造的實踐信息，而在橋梁的施工環境及運行環境等影響的歸納效果下，仍然會存在某些不斷定的因素在影響著鑒定成果，中小型橋梁承載才能鑒定是根據某種置信度，定性或定量的反映出橋梁的承載才能的實在情況。

二、橋梁承載能力評定方法介紹

對常用的圬工及配筋混凝土橋梁結構一般采用如下公式（1）評定其承載能力：

γ0—結構重要性系數。按《公路橋涵設計通用規范》取值；

S—荷載效應函數。荷載效應函數計算中應考慮活載影響修正系數ξq對活載的修正；

R—抗力效應函數?？沽π瘮抵锌紤]結構截面折減系數ξc、鋼筋截面折減系數ξs的影響以及結構承載能力惡化系數ξe的影響；

Z1—通過缺損狀況評定方法確定的承載能力檢算系數；

Z2—通過荷載試驗方法確定的承載能力檢算系數。橋梁承載能力評定方法總體分兩種，兩種方法都需要確定橋梁結構或構件承載能力檢算系數，該系數用來對橋梁結構或構件抗力效應理論計算數值進行綜合修正，通過對理論計算的綜合修正得到橋梁的實際抗力效應水平。第一種評定方法是通過對橋梁外部缺損狀況、橋梁材質狀況及橋梁各種狀態參數的評定標度確定承載能力檢算系數Z1，該方法的優點是可以不中斷交通而對橋梁承載能力評定。第二種方法是直接通過荷載試驗實測橋梁結構應變或變位與計算應變或變位的對比確定橋梁結構或構件承載能力檢算系數Z2，該方法的優點是更加直接客觀、更準確，但該方法需要對被檢測橋梁封閉交通。

三、承載能力檢算系數Z1、Z2確定

1、確定承載能力檢算系數Z1

承載能力檢算系數Z1的確定一般有兩種方法。

第一種Z1值確定方法較復雜，需要專業的測試設備及較高的專業技術水平，但結果相對客觀、準確。該方法是按評定規程中構件缺損狀況評定標度、材質強度評定標度、自振頻率評定標度所占的不同比重確定承載能力檢算系數的評定標度，根據檢算系數評定標度及結構或構件的不同受力性質查《評定規程》中參考表得到Z1數值。其中構件缺損狀況的評定標度可根據《公路橋梁技術狀況評定標準》確定，相對較為簡單；材質強度評定標度的確定有多種方法，而且采用不同的方法測定的材質強度結果會不一樣。對普通的混凝土構件可采用回彈、超聲回彈、以及鉆取芯樣的方法確定構件的材質強度，但這些方法對于確定既有橋梁尤其是年代久遠的橋梁材質強度均有各自的局限性；而對于圬工橋梁實際材質強度的準確測定比測定混凝土構件強度更困難；自振頻率標度的評定需要較高的專業技術水平，實測頻率需要專業的測試設備，理論基頻的精確計算需要采用有限元方法；對于常規結構可采用《公路橋涵設計通用規范》附錄中的估算公式參考計算；根據缺損狀況、材質強度及自振頻率的標度所占不同的權重確定檢算系數的標度后可查表得出Z1值。

第二種Z1值確定方法為專家調查法，特殊情況下方可采用該方法。該方法程序相對簡單，但需要有豐富經驗的專家根據橋梁的實際情況做出判斷，且該方法不具有絕對的說服力，故一般不推薦采用此方法。

2、確定承載能力檢算系數Z2

通過荷載試驗實測結果的變位或應變值與理論計算變位或應變值的比值計算結構校驗系數，取應變或變位校驗系數的較大值ζ，根據ζ數值查表得出結構的檢算系數Z2。荷載試驗評定結構或構件承載力的另一優點是如果出現《評定規程》中的四種情況之一時可以直接判定橋梁的承載能力不滿足要求，而不需要進一步計算結構的抗力和效應值。

3、荷載效應函數S

荷載效應函數S中包含靜載效應與動載效應的組合，其中動載即活荷載對結構的影響至關重要，尤其是建設年代較早、設計荷載等級較低的橋梁結構對超載、超重車輛的反應尤為敏感，故對既有橋梁承載能力評定時根據實際活載對設計活載的修正有充分的必要性，《評定規程》中引入了活載影響修正系數，但個人覺得對規程中ξq的精確計算操作起來比較困難?；钶d影響修正系數ξq考慮三方面的影響，見公式

ξq1—典型代表交通量影響修正系數（ξq1=Qm/Qd），根據典型代表交通量與設計交通量的比值進行修正，根據養護部門的交通流量調查表可得該數值。

ξq2—大噸位車輛混入修正影響系數ξq2，大噸位車輛流量與實際車輛流量的比值。規程中質量超過30t的車輛定義為大噸位車輛，但目前的養護部門并沒有對固定質量的車輛數量進行詳細調查，收集大于30t車輛的準確流量是存在較大困難的。ξq3—軸荷分布影響修正系數ξq3，規程中考慮軸重超過14t車輛對活載影響的修正，該部分資料更難收集，普通橋梁結構并無車輛軸重調查數據，要準確確定該部分數據也同樣存在困難。鑒于以上情況，要對既有橋梁活載效應函數的合理修正還需要做很多工作：不斷完善交通流量調查數據，尤其是質量超過30t與軸重超過14t車輛流量數據的調查與收集；實際活載對結構效應的影響與按規程中取值計算對結構效應影響的差異程度需要通過大量的試驗與現場調查不斷完善。

4、抗力效應函數R

由于既有橋梁鋼筋銹蝕、混凝土剝落、材料風化、混凝土碳化等原因，構件的實際抗力與計算抗力相比會有所下降，規程中引入截面折減系數ξc、鋼筋截面折減系數ξs以及承載能力惡化系數ξe來考慮對構件抗力效應的修正，該部分修正系數可根據現場調查結果參數對抗力效應中對應參數進行修正即可。

5、承載能力評定結果的判定

橋梁承載能力評定的最終目的是要確定該橋梁構件的承載能力是否滿足要求，采用不同的評定方法判定承載能力是否滿足的標準也不同，這是實際評定過程中易忽略的地方。采用缺損狀況評定方法評定橋梁承載能力時，要求修正后的結構抗力效應值不小于修正后的荷載效應值即可判定結構的承載能力滿足要求。

采用荷載試驗評定時，當出現《評定規程》的四種特殊情況之一時可直接判定承載能力不滿足要求；如果未出現這四種特殊情況，計算得出修正后的荷載效應與修正后的抗力效應的比值小于1.05時判定承載能力滿足要求，否則應判定承載能力不滿足要求。這與按缺損狀況評定時的判定標準不同。

結束語

通過對橋梁承載能力評定方法的探討可知，要更準確、客觀評定橋梁結構的承載能力不僅需要專業的測試設備、較高的專業技術水平，同時需要在交通流量調查，汽車軸重調查方面做更多的工作，實際活載對結構效應的影響與按規程中取值計算對結構效應影響的差異程度需要通過大量的試驗與現場調查去不斷完善修正。

參考文獻

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