当前桥梁承载能力评定方法的不足及发展方向

高 飞 谢应爽 罗立高

随着国家经济发展的突飞猛进，交通运输事业的发展也是蒸蒸日上，交通量与日俱增，车辆载重显著提高，加之部分地区管养不当或自然等因素的影响，已使得部分桥梁处于一种带病、超负荷工作状态。故如何对桥梁实际状态做出评估，确切评定其承载能力，以便采用科学合理的管养办法，改善其适应度，提高公路通行能力，这是我国公路质检机构所面临的一大紧迫任务。

1 目前桥梁静载试验评定桥梁承载能力概况

(88)公路技字11号，公路旧桥承载能力鉴定方法规定，当桥梁静载试验项目比较全面时，可采用荷载试验主要挠度测点的校验系数η来评定结构的强度和稳定性。检算时对结构的抗力效应进行折减或提高，公式如下:

对于砖石和混凝土桥:

其中，Sd为荷载效应函数;Q为荷载在结构上产生的效应;γso为结构的重要性系数;γs1为荷载安全系数;ψ为荷载组合系数;Rd为结构的抗力效应函数;Ri为材料或砌体的极限强度;γm为材料或砌体的安全系数;αk为结构的几何尺寸;Z2为检算系数。

对于钢筋混凝土及预应力混凝土桥:

其中，Sd为荷载效应函数;G为永久荷载;γg为永久荷载安全系数;Q为可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力，基础变位影响力;γq为荷载Q的安全系数;Rd为结构的抗力效应函数;γb为结构工作条件系数;Rc为混凝土强度设计采用值;γc为在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数;Rs为预应力钢筋或非预应力钢筋强度设计采用值;γs为在钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数;Z2值见表1。

表1 经过荷载试验的旧桥检算系数 Z2值表

2 桥梁静载试验评定承载能力存在问题探讨

例1:重庆某区县二级公路上某大桥梁上部结构采用6×20 m预应力混凝土简支空心板，下部结构采用双柱式桥墩和重力式U形桥台。上部结构横桥向布置9片空心板，板高0.9 m，板宽1.00 m，采用40号混凝土，桥面铺装采用厚度为6 cm～13 cm防水混凝土。桥面宽:0.25 m(栏杆)+0.75 m(人行道)+7.00 m(车行道)+0.75 m(人行道)+0.25 m(栏杆)=9.00 m，双车道设计。设计荷载标准为:汽车—20级、挂车—100，人群3.5 kN/m2。选取3跨为静载试验跨，试验前对该桥进行了病害观测，发现该桥各测试跨板体底板跨中区域存有纵向裂缝，裂缝长度在0.5 m～8 m范围，裂缝最大宽度为0.5 mm(超出规范限值0.2 mm)。从该桥测试跨各板板底纵向裂缝的宽度及长度来看，该桥梁体需要进行加固处理。但对该桥进行静载试验时，采用4辆单桥车作为试验荷载，该桥跨中截面荷载效率达到0.98。但该桥实测应力校验系数为0.220～0.557，挠度校验系数为0.309～0.360。从静载试验的结果看该桥有一定的安全储备;同时根据表1的规定该桥检算时承载能力也会提高。

例2:重庆某区县二级公路上某中桥上部结构采用4×20 m预应力混凝土简支空心板桥，设计为部分预应力A类构件;下部构造为重力式桥台、扩大基础及桩柱式墩;上部结构横桥向布置9片空心板，板高0.9 m，板宽1.00 m，采用40号混凝土;其行车道宽度为:0.50 m(防撞护栏)+8.60 m(行车道)+0.50 m(防撞护栏);汽车—20级、挂车—100。静载试验前发现该桥测试跨自右侧起第4号板及第5号板板底跨中区域各有3条横向贯通裂缝，横向裂缝最宽达0.10 mm，不满足设计规范要求。对该桥静载试验时采用4辆单桥车作为试验荷载，该桥跨中截面荷载效率达到1.006;但该桥实测应力校验系数为0.396～0.512、挠度校验系数为0.396～0.440。从静载试验的结果看该桥有一定的安全储备;同时根据表1的规定该桥检算时承载能力也会提高。

例3:重庆某立交桥为一座(18.87+3×20+16)m普通钢筋混凝土连续板桥，梁高90 cm，其行车道宽度为:0.50 m(防撞护栏)+10.00 m(行车道)+0.50 m(防撞护栏);其设计荷载标准为:汽车—20级、挂车—100。静载试验前该桥每跨L/4区～3L/4区段，箱梁底面密布横向贯通裂缝，并伴有少许纵向裂缝，纵向裂缝最长达12 m，横向贯通裂缝最大宽度达0.4 mm，纵向裂缝最大宽度达0.2 mm，竖向裂缝最大宽度达0.22 mm。可定为危桥。对该桥静载试验时采用4辆单桥车作为试验荷载，该桥跨中截面荷载效率达到1.006;但该桥实测应力校验系数为0.137～0.672，挠度校验系数为0.443～0.940。从静载试验的结果看该桥仍有安全储备;同时根据表1的规定该桥检算时承载能力也会提高。

3 桥梁技术状况评定方法简介

桥梁各部件技术状况评定的方法为:根据各部件缺损程度(大小、多少或轻重)、缺损对结构使用功能的影响程度(无、小、大)和缺损发展变化状况(趋向稳定、发展缓慢、发展较快)三个方面定出扣分标度(0，1，2)，以累加评分方法对各部件缺损状况做出等级评定，同时按照各部件对应权重进行分数累加。

4 桥梁承载能力评定发展方向预测

综合目前桥梁静载试验评定桥梁承载能力的不足之处，桥梁承载能力评定的发展方向可能为综合桥梁静载试验及桥梁技术状况评定二者合一。将桥梁承载能力评定满分值定为100分，其中静载试验满分占 A分，桥梁技术状况评定满分占B分，A+B=100。其静载试验结果得分值与应力及挠度校验系数有关，定为a×A。其中，a为权重系数由应力及挠度校验系数的大小范围确定。桥梁技术状况评定具体得分值由桥梁各部件的技术状况评定确定，其值为B×Dr/100，其中，Dr为按桥涵养护规范确定的分数值。桥梁承载能力最终得分为 W=a×A+B×Dr/100，其中，W的分值越高桥梁的安全储备越大。

5 结语

本文简述了目前桥梁承载能力评定的主要及常用方法为桥梁静载试验及桥梁检算，并通过桥梁静载试验实例阐述了桥梁静载试验及桥梁检算对桥梁承载能力评定方面尚存不足之处。并预测了未来桥梁承载能力评定方法的发展方向，其有待于进一步分析研究及大量静载试验、桥梁检算及技术状况评定等数据论证。本文对桥梁承载能力评定方法发展方向的预测仅为桥梁荷载试验者们抛砖引玉，旨在更多的研究者能够重视桥梁荷载试验，提出更为科学的方法，客观全面的评价桥梁的承载能力。

[1] (88)公路技字11号，公路旧桥承载能力鉴定方法[S].

[2] JTG H11-2004，公路桥涵养护规范[S].

[3] 孙铁钢，史晓春.某开启桥承载能力分析研究[J].山西建筑，2008，34(28):334-335.