崔樹(shù)國(guó)

（唐山市交通運(yùn)輸局，河北 唐山 063000）

1 理論依據(jù)

1.1 外觀調(diào)查評(píng)定法

橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于環(huán)境和車(chē)輛荷載等因素的作用，會(huì)產(chǎn)生一定的病害，這對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力會(huì)產(chǎn)生不利的影響。按照病害的嚴(yán)重程度將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為不同的劣化等級(jí)。

基于橋梁檢查的承載力評(píng)定方法是指專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用必要設(shè)備和工具對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、碳化深度、裂縫等外觀情況進(jìn)行觀測(cè)記錄，根據(jù)橋梁外觀調(diào)查情況，按照有關(guān)規(guī)范對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)分，對(duì)橋梁劣化等級(jí)做出評(píng)定。

我國(guó)2011年頒布的《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG／T H21—2011），基于大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)橋梁技術(shù)狀況評(píng)定的文獻(xiàn)和橋梁的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)建立了公路橋涵的檢查評(píng)定制度。該規(guī)范是在對(duì)在役橋梁進(jìn)行大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出關(guān)鍵指標(biāo)，并征求相關(guān)單位和專(zhuān)家的意見(jiàn)，給出各部件的權(quán)重系數(shù)，分級(jí)評(píng)分，最后求和，見(jiàn)式（1）、式（2）。

式中：SPCI——橋梁上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分，值域?yàn)?～100分；

SBCI——橋梁下部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分，值域?yàn)?～100分；

BDCI——橋面系技術(shù)狀況評(píng)分，值域?yàn)?～100分；

PCCIi——橋梁上部結(jié)構(gòu)第i類(lèi)部件的得分，值域?yàn)?～100分；

BCCIi——橋梁下部結(jié)構(gòu)第i類(lèi)部件的得分，值域?yàn)?～100分；

DCCIi——橋面系結(jié)構(gòu)第i類(lèi)部件的得分，值域?yàn)?～100分；

m——上部結(jié)構(gòu)（下部結(jié)構(gòu)或橋面系）的部件種類(lèi)數(shù)；

Wi——第i類(lèi)部件的權(quán)重。

式中：Dr——橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)分，值域?yàn)?～100分；

WD——橋面系在全橋中的權(quán)重；

WSP——上部結(jié)構(gòu)在全橋中的權(quán)重；

WSB——下部結(jié)構(gòu)在全橋中的權(quán)重。

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的評(píng)分結(jié)果，按照表1對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)劣化等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，不同的劣化等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的承載力狀況，進(jìn)而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載力狀況做出評(píng)價(jià)。

表1 橋梁技術(shù)狀況分類(lèi)界限表

1.2 荷載試驗(yàn)評(píng)定法

橋梁結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)主要包括靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)兩類(lèi)。其中，靜載試驗(yàn)主要是通過(guò)在橋梁結(jié)構(gòu)上施加與設(shè)計(jì)荷載或使用荷載基本相當(dāng)?shù)耐廨d，采用分級(jí)加載的方法，利用檢測(cè)儀器測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的控制部位與控制截面在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下的撓度、應(yīng)力、裂縫、橫向分布系數(shù)等特性，據(jù)此來(lái)判斷橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。在靜載試驗(yàn)中主要通過(guò)結(jié)構(gòu)的校驗(yàn)系數(shù)對(duì)其承載力狀況做出評(píng)定。

結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)是指在試驗(yàn)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的撓度（或應(yīng)力）實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值之比，它是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)、確定橋梁承載能力的一個(gè)重要指標(biāo)。校驗(yàn)系數(shù)分為應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)和撓度校驗(yàn)系數(shù)兩種，在進(jìn)行承載力評(píng)定的規(guī)范中對(duì)兩者的取值范圍的規(guī)定有一定的差別，其表達(dá)式如下：

式中：ξ——結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)；

Se——試驗(yàn)荷載作用下量測(cè)的彈性變位（或應(yīng)變）值；

Ss——試驗(yàn)荷載作用下的理論計(jì)算變位（或應(yīng)變）值。

結(jié)構(gòu)的校驗(yàn)系數(shù)實(shí)際上反映了結(jié)構(gòu)的理論抗彎剛度與實(shí)際截面抗彎剛度的比值。校驗(yàn)系數(shù)值越小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的理論剛度與實(shí)際剛度之比越小，則結(jié)構(gòu)的潛在承載能力就越大。反之，結(jié)構(gòu)的校驗(yàn)系數(shù)越大，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的理論剛度與實(shí)際剛度越接近，構(gòu)件的潛在承載能力就越小。當(dāng)校驗(yàn)系數(shù)超過(guò)1時(shí)，表明結(jié)構(gòu)承載力不足。通過(guò)荷載試驗(yàn)可以得到橋梁結(jié)構(gòu)的校驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)以及結(jié)構(gòu)理論計(jì)算剛度值，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力做出推定。

2 工程實(shí)例分析

以某高速公路上的某座橋?yàn)槔喜拷Y(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩、柱式橋臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。該橋設(shè)計(jì)荷載為公路—I級(jí)，橋面寬度：左幅1～3孔等寬（0.5m防撞護(hù)欄＋11.75m橋面凈寬＋0.5m防撞護(hù)欄），4～8孔變寬；右幅1～4孔變寬，5～8孔等寬（0.5m防撞護(hù)欄＋15.75m橋面凈寬＋0.5m防撞護(hù)欄）。試驗(yàn)測(cè)試孔為1、2孔，撓度測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2，有限元模型見(jiàn)圖3。

圖1 撓度測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖2 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖3 有限元模型

3 結(jié)果分析

對(duì)10座橋梁實(shí)測(cè)的撓度校驗(yàn)系數(shù)及應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)見(jiàn)表2。依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG／T H21—2011），對(duì)橋梁技術(shù)狀況的評(píng)定見(jiàn)表3。

表2 撓度校驗(yàn)系數(shù)及應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)

表3 橋梁技術(shù)狀況評(píng)分及等級(jí)

由表2及表3可以看出，橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分越高，則橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)等級(jí)越高，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的撓度校驗(yàn)系數(shù)和應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)較小，橋梁結(jié)構(gòu)的承載力情況較好。反之，橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分越低，則橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)等級(jí)越低，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的撓度校驗(yàn)系數(shù)和應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)較大，橋梁結(jié)構(gòu)的承載力情況較差。撓度及應(yīng)變數(shù)校驗(yàn)系數(shù)值趨近1時(shí)，結(jié)構(gòu)相應(yīng)的技術(shù)狀況評(píng)分有所降低，技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為1的橋梁撓度校驗(yàn)系數(shù)平均值是0.80，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)平均值小于0.80。

4 結(jié)論

4.1 通過(guò)對(duì)實(shí)體橋梁的校驗(yàn)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合各橋的外觀調(diào)查，評(píng)定出橋梁的技術(shù)狀況分?jǐn)?shù)及等級(jí)，其結(jié)果與撓度及應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)結(jié)果相符合。

4.2 結(jié)構(gòu)的劣化情況不同，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)在不同的范圍內(nèi)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以確定各劣化等級(jí)對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)系數(shù)的取值范圍，進(jìn)而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的劣化等級(jí)做出評(píng)定，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載力狀況做出合理的推定。

[1]JTG/T H21—2001，公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]張勁泉，李萬(wàn)恒，任紅偉.公路公路舊橋承載力評(píng)定方法及工程實(shí)例[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]范立礎(chǔ).橋梁工程（上）[M].2版.北京：人民交通出版社，1996.

[4]段香英，王樂(lè)，李華.橋梁評(píng)估方法研究[J].公路工程與運(yùn)輸，2004，（10）：24-28.

[5]胡大琳.橋涵工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6]Michael H Faber,Dimitri V Val,Mark G Stewart.Proof load testing for bridge assessment and upgrading[J].Engineering Structure,2000,22（1）：1655-1690.

[7]Andrzej S Nowak.Live load model for highway bridges[J].Structural Safety,1993,13（1）：53-66.