袁 芳

橋梁建設(shè)在交通運(yùn)輸建設(shè)中的地位至關(guān)重要,舊橋的維護(hù)與加固工程同樣屬于橋梁工程,決不能重建輕養(yǎng)。要做好舊橋改建利用工作,首先要詳細(xì)了解舊橋的使用狀況,這就需要對(duì)公路舊橋進(jìn)行科學(xué)評(píng)定。

公路舊橋的評(píng)定就是對(duì)已建成橋梁的使用狀況及其承載能力進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)。通過(guò)橋梁的評(píng)定,可以鑒定該橋是否具有原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)工作性能及承載能力,是否滿足目前及未來(lái)的交通需要,是否具有挖潛承載能力的可能,從而為舊橋的養(yǎng)護(hù)維修、改造加固的決策提供有力的支持。

對(duì)舊橋進(jìn)行評(píng)定的工作遠(yuǎn)比新橋設(shè)計(jì)復(fù)雜得多。多年來(lái),國(guó)內(nèi)外的橋梁工作者們一直致力于解決這個(gè)問(wèn)題,他們?cè)诟髯缘墓こ虒?shí)踐和研究中提出了各種舊橋評(píng)定的方法。這些方法大致歸納為:1)根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法;2)采用以分析計(jì)算為主的評(píng)定方法;3)荷載試驗(yàn)的評(píng)定方法;4)專家系統(tǒng)的評(píng)定方法。下面結(jié)合我多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)以上方法進(jìn)行淺析。

1 根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法

根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法,就是由有經(jīng)驗(yàn)的橋梁技術(shù)人員對(duì)舊橋進(jìn)行詳細(xì)的檢查,并根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)橋梁質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。

公路橋梁在使用過(guò)程中,在車輛荷載作用下,由于設(shè)計(jì)、施工、橋梁實(shí)際的橋下水流狀態(tài)、氣候條件及其他環(huán)境因素的變化和影響,鋼筋混凝土橋和圬工橋可能會(huì)出現(xiàn)損壞、過(guò)大的裂縫和不正常的變形,反映出橋梁的使用性能和承載能力不滿足原設(shè)計(jì)要求。根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法,就是有經(jīng)驗(yàn)的橋梁技術(shù)人員通過(guò)舊橋外觀所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象,推定橋梁實(shí)際技術(shù)狀態(tài)的方法。

作為這種評(píng)定方法的基礎(chǔ)是對(duì)舊橋進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。

本地區(qū)舊橋多為鋼筋混凝土和圬工橋梁,對(duì)于此種橋的上部結(jié)構(gòu),根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法,在實(shí)踐中往往側(cè)重于混凝土裂縫及變形的調(diào)查分析。

鋼筋混凝土和圬工橋梁在使用中不可能絕對(duì)沒(méi)有裂縫,特別是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在使用狀態(tài)下,出現(xiàn)裂縫屬于正?，F(xiàn)象。但理論和大量試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)的破壞又往往從裂縫開(kāi)始,因此可以把舊橋上的裂縫分為“有害裂縫”和“無(wú)害裂縫”。

因此,根據(jù)外觀調(diào)查評(píng)定舊橋時(shí),一定要把舊橋上的缺陷和損害、裂縫、變形綜合起來(lái)分析,尋找出產(chǎn)生的原因,從而能對(duì)橋梁的實(shí)際技術(shù)狀況做出較符合實(shí)際的評(píng)價(jià)。

外觀調(diào)查評(píng)定舊橋的方法,可以判定橋梁的質(zhì)量是否適應(yīng)現(xiàn)有交通運(yùn)輸?shù)那闆r,一般來(lái)講,這種評(píng)定方法的結(jié)論可供公路部門在決定橋梁是否進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或改建時(shí)使用,達(dá)到對(duì)橋梁進(jìn)行科學(xué)管理的目的。

2 采用以分析計(jì)算為主的評(píng)定方法

采用以分析計(jì)算為主的評(píng)定方法,仍然是先通過(guò)對(duì)實(shí)際橋梁進(jìn)行詳盡的外觀調(diào)查,然后將調(diào)查到的資料,根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)理論加以分析和計(jì)算,以其結(jié)果對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)評(píng)定。這是目前在橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定中運(yùn)用較多的一種方法。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和圬工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有極限狀態(tài)法和使用階段的容許應(yīng)力法,這種檢算方法的應(yīng)用范圍較廣,適合于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和磚、石及混凝土橋梁的上部結(jié)構(gòu)。由于檢算公式的表達(dá)方式與設(shè)計(jì)計(jì)算公式一致,易為工程技術(shù)人員所掌握。

對(duì)于某些舊橋特別是拱橋,采用設(shè)計(jì)理論方法來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算往往通不過(guò),但卻能正常運(yùn)營(yíng),這說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與采用的理論相差較大。因此要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特性,研究較符合實(shí)際的計(jì)算方法,從而對(duì)舊橋能通過(guò)分析計(jì)算得到較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

橋梁結(jié)構(gòu)在恒載作用下裂縫寬度應(yīng)不大于允許值。當(dāng)結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力,但裂縫寬度超過(guò)規(guī)定時(shí),應(yīng)采取防護(hù)措施以保證結(jié)構(gòu)的耐久性。當(dāng)結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展嚴(yán)重或裂縫仍在繼續(xù)發(fā)展時(shí)應(yīng)從上部構(gòu)造本身和地基基礎(chǔ)兩方面查明原因,對(duì)橋梁采取有效的加固措施。

3 荷載試驗(yàn)的評(píng)定方法

當(dāng)采用調(diào)查、檢算的方法尚不能鑒定橋梁承載能力時(shí),采用荷載試驗(yàn),測(cè)定橋梁在荷載作用下的實(shí)際工作狀況,結(jié)合調(diào)查、檢算來(lái)評(píng)定橋梁承載能力。一般在下列情況下,可考慮進(jìn)行荷載試驗(yàn)。1)橋梁的施工質(zhì)量合格,使用狀況良好,檢算主要指標(biāo)雖不符合要求,但超過(guò)幅度較小(30%以內(nèi)),可能還有承載潛力。2)橋梁的施工質(zhì)量很差,可能存在隱患,僅用調(diào)查檢算難以確定橋梁承載能力。3)橋梁在營(yíng)運(yùn)中損壞較嚴(yán)重,可能影響橋梁承載能力。4)橋梁缺乏設(shè)計(jì)、施工資料或橋梁結(jié)構(gòu)受力不明確,不便準(zhǔn)確進(jìn)行橋梁承載能力檢算。5)為了科研或積累資料需要時(shí)。

荷載試驗(yàn)方法是對(duì)橋梁進(jìn)行了外觀調(diào)查和粗略評(píng)定后,施加試驗(yàn)性荷載,從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)定的方法。它是在橋梁結(jié)構(gòu)鑒定中應(yīng)用史最長(zhǎng)的方法。主要優(yōu)點(diǎn)是直觀、可靠,故多用于新結(jié)構(gòu)研究和橋梁質(zhì)量的評(píng)定。在舊橋的評(píng)定中,它又多用于橋梁實(shí)際工作狀態(tài)不明確情況下的評(píng)定和研究工作,以彌補(bǔ)根據(jù)外觀調(diào)查評(píng)定和以分析計(jì)算為主的評(píng)定方法的不足。

荷載試驗(yàn)的評(píng)定方法,其工作內(nèi)容主要是荷載試驗(yàn)。目前,一座舊橋的完整荷載試驗(yàn)包括靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。隨著對(duì)舊橋評(píng)定工作的研究深入,已經(jīng)開(kāi)始研究由動(dòng)載試驗(yàn)發(fā)展成獨(dú)立的動(dòng)力測(cè)定的舊橋快速評(píng)定法。

荷載試驗(yàn)要彌補(bǔ)橋梁調(diào)查和檢算中的不足,使橋梁承載能力鑒定工作進(jìn)一步深化。

試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括:1)明確試驗(yàn)?zāi)康摹?)做好準(zhǔn)備工作。3)加載方案與實(shí)施。4)加載控制措施。

經(jīng)過(guò)荷載試驗(yàn)的橋梁,應(yīng)根據(jù)整理的試驗(yàn)資料,分析結(jié)構(gòu)的工作狀況,進(jìn)一步評(píng)定橋梁承載能力。其中重點(diǎn)結(jié)論包括:1)結(jié)構(gòu)工作狀況。2)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。3)地基與基礎(chǔ)沉降,水平位移、傾角變位后回復(fù)程度。4)結(jié)構(gòu)的剛度要求。5)裂縫。

4 專家系統(tǒng)的評(píng)定方法

舊橋狀況的評(píng)定要涉及到許多相關(guān)因素的復(fù)雜影響。一般來(lái)講,對(duì)舊橋狀況評(píng)價(jià)的基本要求應(yīng)包括安全性、耐久性和適用性。對(duì)一座橋梁而言,又包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程。如再細(xì)分,又各自包括許多基本構(gòu)件。對(duì)每個(gè)基本構(gòu)件來(lái)說(shuō),既可能存在因設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中的不同原因所引起的缺陷,也有可能存在由于相互作用所產(chǎn)生的損傷,此外,還有可能存在因環(huán)境、自然災(zāi)害等引起的損壞等等。這些因素之間的相互關(guān)系十分復(fù)雜,同時(shí)又相互影響,由此可見(jiàn),舊橋的綜合評(píng)價(jià)是十分復(fù)雜的。由于舊橋的綜合評(píng)價(jià)是一個(gè)很復(fù)雜、難以用精確的數(shù)字定量來(lái)表達(dá)的,因而人們常常是采用在一個(gè)被壓縮了的低維因素空間內(nèi),利用模糊概念來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。精確化的能力越低,便意味著系統(tǒng)具有的模糊性越強(qiáng)。

因而,用模糊概念辨別事物的本質(zhì)過(guò)程可以發(fā)展成為一個(gè)評(píng)定方法。這種方法可以模擬有經(jīng)驗(yàn)專家的策機(jī)機(jī)理,進(jìn)而對(duì)舊橋進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),這種方法就為專家系統(tǒng)的評(píng)定方法。

在舊橋評(píng)定方面進(jìn)行專家系統(tǒng)的研制還處于初級(jí)階段,絕大多數(shù)未達(dá)到實(shí)用水平,其水平也未達(dá)到完全代替專家的地步。但是,它具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]王 亮,史永恒.淺論橋梁結(jié)構(gòu)鑒定評(píng)估與加固[J].山西建筑,2009,35(20):346-347.