橋梁承載能力綜合評定方法的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
0 引言
由于結構自然老化、車輛荷載增加、不利環境影響以及養護維修欠缺，橋梁結構不可避免地會出現各種病害，各病害的發展狀況和嚴重程度將會引起橋梁結構承載能力和耐久性降低，甚至導致橋梁結構使用功能衰退、運營狀況不能滿足規定的要求。因此，分析橋梁結構的病害并對橋梁狀態進行全面、準確地評定，是橋梁維修和加固的首要問題之一。
目前公路行業廣泛應用的舊橋承載能力評定方法是交通部在1988年頒布的“公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）”，該方法在過去近二十年中對我國的橋梁承載能力評定起到了十分重要的指導意義。可是隨著環境的變化和檢測技術的提高，該方法在橋梁承載能力評定工作中逐漸反映出一些缺陷和不足，具體為：（1）在檢算要點、檢算方法等方面規定得過于原則。（2）該方法主要是在結構檢算的基礎上進行荷載試驗鑒定，但由于其對橋梁檢查和檢測結果在檢算中如何應用、檢算系數取定以及試驗結果評定等方面存在明顯不足，使得基于檢測結果的評定方法應用困難。
文獻在此基礎上，對現有橋梁承載能力的評定方法進行了改進。該方法結合現場檢測工作和現行養護規范，考慮了結構構件的表觀質量、結構振動特性及強度等指標，針對不同類型的橋梁，考慮具體的檢測結果分別引入了惡化系數、截面折減系數和活載影響修正系數，用于修正結構構件承載能力檢算結果，分橋型給出了結構檢算分析方法，并且增加了動力荷載試驗結果的評價分析，使承載能力評定結果能比較全面地反映橋梁的實際情況。
本文以某高速公路上的一座立交橋為例，通過橋梁調查、檢測、檢算分析、承載能力評定及荷載試驗，運用公路橋梁承載能力檢測評定規程（報批稿） 的方法，全面、系統地對橋梁進行承載能力綜合評定。
1 橋梁病害簡述
該橋是京珠高速公路廣珠段上的一座立交橋，主跨30m+55m+30m，為預制預應力混凝土分體箱梁+現澆預應力混凝土箱梁（圖1），現已運營7年多。2006年檢測時發現T構的懸臂段出現了下撓現象，該橋T構的線形監測結果與竣工時的結果相比，左右幅T構懸臂端下撓變形值最達到8.9cm.現場檢測發現，左右幅4個T構懸臂段牛腿內外側端部橫梁下方均出現斜向開裂，且裂縫寬度較；而且與以往檢測結果相比，部分裂縫有增長的跡象。邊跨的跨中存在通長的橫向裂縫，裂縫削弱了截面的剛度，使得邊跨的整體性差。為了確定該橋的現狀是否滿足運營需求，并為進一步養護維修措施提供必要的依據，通過結構性狀專項檢測、結構驗算和荷載試驗相結合的方法，對該橋的實際承載能力進行評定。
2 靜載試驗與承載能力分析
橋梁荷載試驗是對橋梁結構物整體工作狀態進行直接測試的一種評定手段，對橋梁結構物的工作狀態進行評定。針對本橋的結構形式以及所發現病害的特點，本次進行荷載試驗主要目的是考察T構懸臂根部截面在各級荷載作用下的工作性能。根據該橋T構的檢測結果，選擇右幅8 墩的T構進行荷載試驗。試驗工況為墩頂截面的最負彎矩工況。本次試驗采用橫向偏載加載，墩頂懸臂根部的荷載效率系數為0.99.
在試驗過程中對于T構在各級荷載作用下的撓度、應變和既有裂縫寬度變化情況進行跟蹤測量，主要測試結果如下所述。
2.1 撓度測試結果
該T構的實測撓度均小于理論撓度，其校驗系數基本上在0.6-0.7之間，滿足有關規定的要求，這說明結構整體上有一定的變形富裕量，具有一定的安全儲備。
2.2 應變測試結果
試驗過程中，測試結果經過傳感器自身溫度的變化修正，混凝土與傳感器之間的溫度變化差異通過在同環境條件下不受力混凝土測點上傳感器的測試結果進行修正。圖2是箱梁腹板的整體應變圖。（略）
測試曲線顯示，由于受偏載影響較小，箱梁腹板整體應變曲線基本呈直線分布，各級荷載作用下的整體應變曲線基本上交匯于截面的型心，說明結構基本上處于彈性工作階段。測試截面的最理論拉應變于實測最拉應變，應變校驗系數為0.55，說明結構的整體應變尚有一定的安全富裕量。
2.3 裂縫監測結果
監測結果表明，箱梁負彎矩區局部出現的裂縫受外部荷載的影響較，裂縫寬度隨荷載的增加而增，滿荷作用下裂縫寬度最增長量0.09 mm，卸載后部分裂縫寬度出現約10％ -13％的相對殘余變形，說明箱梁局部負彎矩區附近的裂縫受到荷載的影響較，但T構箱梁總體上仍處于彈性工作狀態。
2.4 基于靜載荷試驗的橋梁承載能力分析
T構的荷載試驗結果表明，該橋T構箱梁總體上處于彈性工作狀態，結構校驗系數均小于1，具有一定的安全儲備。
由于結構自然老化、車輛荷載增加、不利環境影響以及養護維修欠缺，橋梁結構不可避免地會出現各種病害，各病害的發展狀況和嚴重程度將會引起橋梁結構承載能力和耐久性降低，甚至導致橋梁結構使用功能衰退、運營狀況不能滿足規定的要求。因此，分析橋梁結構的病害并對橋梁狀態進行全面、準確地評定，是橋梁維修和加固的首要問題之一。
目前公路行業廣泛應用的舊橋承載能力評定方法是交通部在1988年頒布的“公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）”，該方法在過去近二十年中對我國的橋梁承載能力評定起到了十分重要的指導意義。可是隨著環境的變化和檢測技術的提高，該方法在橋梁承載能力評定工作中逐漸反映出一些缺陷和不足，具體為：（1）在檢算要點、檢算方法等方面規定得過于原則。（2）該方法主要是在結構檢算的基礎上進行荷載試驗鑒定，但由于其對橋梁檢查和檢測結果在檢算中如何應用、檢算系數取定以及試驗結果評定等方面存在明顯不足，使得基于檢測結果的評定方法應用困難。
文獻在此基礎上，對現有橋梁承載能力的評定方法進行了改進。該方法結合現場檢測工作和現行養護規范，考慮了結構構件的表觀質量、結構振動特性及強度等指標，針對不同類型的橋梁，考慮具體的檢測結果分別引入了惡化系數、截面折減系數和活載影響修正系數，用于修正結構構件承載能力檢算結果，分橋型給出了結構檢算分析方法，并且增加了動力荷載試驗結果的評價分析，使承載能力評定結果能比較全面地反映橋梁的實際情況。
本文以某高速公路上的一座立交橋為例，通過橋梁調查、檢測、檢算分析、承載能力評定及荷載試驗，運用公路橋梁承載能力檢測評定規程（報批稿） 的方法，全面、系統地對橋梁進行承載能力綜合評定。
1 橋梁病害簡述
該橋是京珠高速公路廣珠段上的一座立交橋，主跨30m+55m+30m，為預制預應力混凝土分體箱梁+現澆預應力混凝土箱梁（圖1），現已運營7年多。2006年檢測時發現T構的懸臂段出現了下撓現象，該橋T構的線形監測結果與竣工時的結果相比，左右幅T構懸臂端下撓變形值最達到8.9cm.現場檢測發現，左右幅4個T構懸臂段牛腿內外側端部橫梁下方均出現斜向開裂，且裂縫寬度較；而且與以往檢測結果相比，部分裂縫有增長的跡象。邊跨的跨中存在通長的橫向裂縫，裂縫削弱了截面的剛度，使得邊跨的整體性差。為了確定該橋的現狀是否滿足運營需求，并為進一步養護維修措施提供必要的依據，通過結構性狀專項檢測、結構驗算和荷載試驗相結合的方法，對該橋的實際承載能力進行評定。
2 靜載試驗與承載能力分析
橋梁荷載試驗是對橋梁結構物整體工作狀態進行直接測試的一種評定手段，對橋梁結構物的工作狀態進行評定。針對本橋的結構形式以及所發現病害的特點，本次進行荷載試驗主要目的是考察T構懸臂根部截面在各級荷載作用下的工作性能。根據該橋T構的檢測結果，選擇右幅8 墩的T構進行荷載試驗。試驗工況為墩頂截面的最負彎矩工況。本次試驗采用橫向偏載加載，墩頂懸臂根部的荷載效率系數為0.99.
在試驗過程中對于T構在各級荷載作用下的撓度、應變和既有裂縫寬度變化情況進行跟蹤測量，主要測試結果如下所述。
2.1 撓度測試結果
該T構的實測撓度均小于理論撓度，其校驗系數基本上在0.6-0.7之間，滿足有關規定的要求，這說明結構整體上有一定的變形富裕量，具有一定的安全儲備。
2.2 應變測試結果
試驗過程中，測試結果經過傳感器自身溫度的變化修正，混凝土與傳感器之間的溫度變化差異通過在同環境條件下不受力混凝土測點上傳感器的測試結果進行修正。圖2是箱梁腹板的整體應變圖。（略）
測試曲線顯示，由于受偏載影響較小，箱梁腹板整體應變曲線基本呈直線分布，各級荷載作用下的整體應變曲線基本上交匯于截面的型心，說明結構基本上處于彈性工作階段。測試截面的最理論拉應變于實測最拉應變，應變校驗系數為0.55，說明結構的整體應變尚有一定的安全富裕量。
2.3 裂縫監測結果
監測結果表明，箱梁負彎矩區局部出現的裂縫受外部荷載的影響較，裂縫寬度隨荷載的增加而增，滿荷作用下裂縫寬度最增長量0.09 mm，卸載后部分裂縫寬度出現約10％ -13％的相對殘余變形，說明箱梁局部負彎矩區附近的裂縫受到荷載的影響較，但T構箱梁總體上仍處于彈性工作狀態。
2.4 基于靜載荷試驗的橋梁承載能力分析
T構的荷載試驗結果表明，該橋T構箱梁總體上處于彈性工作狀態，結構校驗系數均小于1，具有一定的安全儲備。
