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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(shù)取得過程中存在的客觀問題，提出更準(zhǔn)確評定橋梁結(jié)構(gòu)需要完善的工作。

關(guān)鍵詞：承載能力評定； 檢算系數(shù)； 校驗系數(shù)； 效應(yīng)； 抗力

引言

評定公路橋梁承載能力的方法有多種，但要準(zhǔn)確評定某一橋梁的承載能力卻比較困難，同一橋梁采用不同的評定方法可能會有不同的評定結(jié)果。2011年交通部發(fā)布《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21-2011），修訂此前使用的《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》（1988年）；本文就《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（以下簡稱《評定規(guī)程》）中的橋梁承載能力評定方法做一些分析和探討。

1.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(jié)構(gòu)一般采用如下公式評定其承載能力：

γ0S≤R·Z1 （當(dāng)用荷載試驗評定時用Z2代替Z1）

γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）取值。

S—荷載效應(yīng)函數(shù)。荷載效應(yīng)函數(shù)計算中應(yīng)考慮活載影響修正系數(shù)ξq對活載的修正。

R—抗力效應(yīng)函數(shù)?？沽π?yīng)函數(shù)中考慮結(jié)構(gòu)截面折減系數(shù)ξc、鋼筋截面折減系數(shù)ξs的影響以及結(jié)構(gòu)承載能力惡化系數(shù)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(shù)。

Z2—通過荷載試驗方法確定的承載能力檢算系數(shù)。

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(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)，該系數(shù)用來對橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗力效應(yīng)理論計算數(shù)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(yīng)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(zhì)狀況及橋梁各種狀態(tài)參數(shù)的評定標(biāo)度確定承載能力檢算系數(shù)Z1，該方法的優(yōu)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(jié)構(gòu)應(yīng)變或變位與計算應(yīng)變或變位的對比確定橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)Z2，該方法的優(yōu)點是更加直接客觀、更準(zhǔn)確，但該方法需要對被檢測橋梁封閉交通。

2.承載能力檢算系數(shù)Z1、Z2確定

通過檢查評定方式確定的承載能力檢算系數(shù)在規(guī)程中定義為Z1，而通過荷載試驗方式確定的承載能力檢算系數(shù)規(guī)程中定義為Z2，橋梁承載能力評定的關(guān)鍵工作是確定承載能力檢算系數(shù)Z1與Z2。

2.1 確定承載能力檢算系數(shù)Z1

承載能力檢算系數(shù)Z1的確定一般有兩種方法。

第一種Z1值確定方法較復(fù)雜，需要專業(yè)的測試設(shè)備及較高的專業(yè)技術(shù)水平，但結(jié)果相對客觀、準(zhǔn)確。該方法是按評定規(guī)程中構(gòu)件缺損狀況評定標(biāo)度、材質(zhì)強度評定標(biāo)度、自振頻率評定標(biāo)度所占的不同比重確定承載能力檢算系數(shù)的評定標(biāo)度，根據(jù)檢算系數(shù)評定標(biāo)度及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的不同受力性質(zhì)查《評定規(guī)程》中參考表得到Z1數(shù)值。其中構(gòu)件缺損狀況的評定標(biāo)度可根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》確定，相對較為簡單；材質(zhì)強度評定標(biāo)度的確定有多種方法，而且采用不同的方法測定的材質(zhì)強度結(jié)果會不一樣。對普通的混凝土構(gòu)件可采用回彈、超聲回彈、以及鉆取芯樣的方法確定構(gòu)件的材質(zhì)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(zhì)強度均有各自的局限性；而對于圬工橋梁實際材質(zhì)強度的準(zhǔn)確測定比測定混凝土構(gòu)件強度更困難；自振頻率標(biāo)度的評定需要較高的專業(yè)技術(shù)水平，實測頻率需要專業(yè)的測試設(shè)備，理論基頻的精確計算需要采用有限元方法；對于常規(guī)結(jié)構(gòu)可采用《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》附錄中的估算公式參考計算；根據(jù)缺損狀況、材質(zhì)強度及自振頻率的標(biāo)度所占不同的權(quán)重確定檢算系數(shù)的標(biāo)度后可查表得出Z1值。

第二種Z1值確定方法為專家調(diào)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(jīng)驗的專家根據(jù)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。

2.2確定承載能力檢算系數(shù)Z2

通過荷載試驗實測結(jié)果的變位或應(yīng)變值與理論計算變位或應(yīng)變值的比值計算結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)，取應(yīng)變或變位校驗系數(shù)的較大值ζ，根據(jù)ζ數(shù)值查表得出結(jié)構(gòu)的檢算系數(shù)Z2。荷載試驗評定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載力的另一優(yōu)點是如果出現(xiàn)《評定規(guī)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(jié)構(gòu)的抗力和效應(yīng)值。

3.荷載效應(yīng)函數(shù)S

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

ξq1—典型代表交通量影響修正系數(shù)（ξq1=Qm/ Qd），根據(jù)典型代表交通量與設(shè)計交通量的比值進行修正，根據(jù)養(yǎng)護部門的交通流量調(diào)查表可得該數(shù)值。

ξq2—大噸位車輛混入修正影響系數(shù)ξq2，大噸位車輛流量與實際車輛流量的比值。規(guī)程中質(zhì)量超過30t的車輛定義為大噸位車輛，但目前的養(yǎng)護部門并沒有對固定質(zhì)量的車輛數(shù)量進行詳細(xì)調(diào)查，收集大于30t車輛的準(zhǔn)確流量是存在較大困難的。

ξq3—軸荷分布影響修正系數(shù)ξq3，規(guī)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(jié)構(gòu)并無車輛軸重調(diào)查數(shù)據(jù)，要準(zhǔn)確確定該部分?jǐn)?shù)據(jù)也同樣存在困難。

鑒于以上情況，要對既有橋梁活載效應(yīng)函數(shù)的合理修正還需要做很多工作：不斷完善交通流量調(diào)查數(shù)據(jù)，尤其是質(zhì)量超過30t與軸重超過14t車輛流量數(shù)據(jù)的調(diào)查與收集；實際活載對結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響與按規(guī)程中取值計算對結(jié)構(gòu)效應(yīng)影響的差異程度需要通過大量的試驗與現(xiàn)場調(diào)查不斷完善。

4.抗力效應(yīng)函數(shù)R

由于既有橋梁鋼筋銹蝕、混凝土剝落、材料風(fēng)化、混凝土碳化等原因，構(gòu)件的實際抗力與計算抗力相比會有所下降，規(guī)程中引入截面折減系數(shù)ξc、鋼筋截面折減系數(shù)ξs以及承載能力惡化系數(shù)ξe來考慮對構(gòu)件抗力效應(yīng)的修正，該部分修正系數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果參數(shù)對抗力效應(yīng)中對應(yīng)參數(shù)進行修正即可。

5.承載能力評定結(jié)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)值不小于修正后的荷載效應(yīng)值即可判定結(jié)構(gòu)的承載能力滿足要求。

采用荷載試驗評定時，當(dāng)出現(xiàn)《評定規(guī)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(xiàn)這四種特殊情況，計算得出修正后的荷載效應(yīng)與修正后的抗力效應(yīng)的比值小于1.05時判定承載能力滿足要求，否則應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)不同。

6.結(jié)語

通過對橋梁承載能力評定方法的探討可知，要更準(zhǔn)確、客觀評定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力不僅需要專業(yè)的測試設(shè)備、較高的專業(yè)技術(shù)水平，同時需要在交通流量調(diào)查，汽車軸重調(diào)查方面做更多的工作，實際活載對結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響與按規(guī)程中取值計算對結(jié)構(gòu)效應(yīng)影響的差異程度需要通過大量的試驗與現(xiàn)場調(diào)查去不斷完善修正。