公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定實(shí)用方法研究

劉永超

摘 要：本文結(jié)合公路橋梁養(yǎng)護(hù)實(shí)際情況，對(duì)橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)的采集及承載能力評(píng)定時(shí)材料參數(shù)的選取、計(jì)算結(jié)果的修正等方面進(jìn)行系統(tǒng)說(shuō)明，使評(píng)定結(jié)果能夠真實(shí)反映橋梁實(shí)際承載能力，對(duì)橋梁承載能力評(píng)定具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;承載能力;檢測(cè);評(píng)定

新中國(guó)成立70年來(lái)，公路建設(shè)取得了巨大成就。至2019年底，全國(guó)公路通車(chē)?yán)锍桃殉^(guò)501.3萬(wàn)公里，其中，高速公路達(dá)15萬(wàn)公里，居世界第一[1]。公路建設(shè)突飛猛進(jìn)的同時(shí)，無(wú)疑也帶來(lái)了管理和養(yǎng)護(hù)的新需求和新要求。本文，結(jié)合現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，從檢測(cè)與評(píng)定兩個(gè)角度出發(fā)，說(shuō)明應(yīng)該注意的事項(xiàng)，為最大程度反映橋梁真實(shí)情況提供技術(shù)支撐，進(jìn)而指導(dǎo)維修方案能夠科學(xué)合理的制定。

1 橋梁缺損狀況檢查評(píng)定

對(duì)于不同橋梁結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)該依據(jù)其受力特點(diǎn)有重點(diǎn)的進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于梁板橋，注意跨中及支點(diǎn)附近截面是否存在豎向裂縫或斜向裂縫，連續(xù)墩頂處主梁是否存在豎向裂縫;拱橋跨中附近截面是否存在豎向裂縫，拱腳附近主拱圈頂部是否存在豎向裂縫等。

要重點(diǎn)把握影響結(jié)構(gòu)受力性能的結(jié)構(gòu)性病害，并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及橋面系病害情況在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行病害成因分析。比如，結(jié)構(gòu)的橫向聯(lián)系是否削弱，削弱程度如何，為什么削弱。橋梁病害多由上到下產(chǎn)生，或由下到上產(chǎn)生。對(duì)于隱蔽部位的檢測(cè)，也應(yīng)引起足夠的重視，特別是對(duì)支座的檢查。應(yīng)該準(zhǔn)確檢查支座的移位、脫空情況，檢查是否因此產(chǎn)生相應(yīng)病害。另外，支座的功能是否與原設(shè)計(jì)相符，若與設(shè)計(jì)不符或不利于結(jié)構(gòu)受力，在建模分析時(shí)應(yīng)該給予考慮。

綜上，檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意橋面系與上、下部結(jié)構(gòu)病害之間的聯(lián)系，整體的、全面的看待問(wèn)題。

2 橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)評(píng)定

橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)應(yīng)該根據(jù)橋梁缺損狀況檢查情況進(jìn)行。選取具有代表性孔跨進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注最不利受力位置。

進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)時(shí)，原始資料的搜集是非常重要的。在各項(xiàng)參數(shù)與原設(shè)計(jì)圖紙非常接近的情況下，可以采用原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行承載能力評(píng)定。當(dāng)實(shí)際情況與原設(shè)計(jì)有明顯偏差時(shí)，應(yīng)該以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于缺乏設(shè)計(jì)資料的橋梁，可參考同線路、同年代、結(jié)構(gòu)形式相近的橋梁資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行承載能力評(píng)定。

2.1 橋梁幾何狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)

橋梁線形的測(cè)量能夠反映坡度、超高、變位情況，是對(duì)橋梁整體狀況的把握。通過(guò)橋梁線形的測(cè)量能夠掌握橋梁線形是否平順（影響行車(chē)舒適度、汽車(chē)沖擊系數(shù)），是否存在結(jié)構(gòu)變形過(guò)大或失穩(wěn)的可能。

對(duì)于高墩橋梁，墩柱的偏位測(cè)量是重點(diǎn)。特別是縱坡較大的連續(xù)梁橋，簡(jiǎn)支墩往往存在向上坡方向偏移的情況。若偏移過(guò)大，則可能發(fā)生支座局部受力甚至脫空現(xiàn)象，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2.2 橋梁恒載變異狀況調(diào)查評(píng)估

橋梁恒載變異狀況調(diào)查包括總體尺寸、構(gòu)件尺寸、橋面鋪裝或拱上填料厚度的測(cè)量，調(diào)查是否存在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮的附加荷載等[2]。在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)特別注意混凝土橋面鋪裝與梁體的結(jié)合情況。當(dāng)橋面鋪裝與梁體結(jié)合較好，且橋面鋪裝缺損狀況評(píng)定標(biāo)度小于3時(shí)，在檢算中可以考慮混凝土橋面鋪裝扣除表面2 cm磨耗層后參與梁體共同受力[2]。若結(jié)合差，則將橋面鋪裝按恒載考慮。

2.3 材質(zhì)強(qiáng)度的檢測(cè)

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確測(cè)試其強(qiáng)度對(duì)承載能力評(píng)定很重要。常用的測(cè)試方法有回彈法、超聲回彈綜合法、取芯法。其中，回彈法和超聲回彈綜合法是測(cè)試混凝土表面強(qiáng)度，而取芯法能夠較為準(zhǔn)確的反映混凝土真實(shí)強(qiáng)度。對(duì)于采用回彈法測(cè)試發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度普遍較低或離散性較大時(shí)，應(yīng)該采取取芯法進(jìn)行驗(yàn)證。取芯時(shí)，應(yīng)該選取主要承重構(gòu)件的次要部位或者次要承重構(gòu)件進(jìn)行，避免傷害主筋。

2.4 結(jié)構(gòu)自振頻率檢測(cè)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)自振頻率檢測(cè)時(shí)，應(yīng)選取代表性部位，盡量減少干擾。例如，主梁自振頻率檢測(cè)，拾振器應(yīng)該放在橫橋向中間部位，避免放在護(hù)欄附近。所測(cè)試自振頻率能夠反映橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)兩者存在矛盾，應(yīng)該現(xiàn)場(chǎng)分析原因，重新進(jìn)行測(cè)試。在進(jìn)行承載能力評(píng)定時(shí)，應(yīng)該注意采用實(shí)測(cè)自振頻率計(jì)算汽車(chē)沖擊系數(shù)。

3 橋梁承載能力評(píng)定

3.1 材料參數(shù)的選取

《橋規(guī)JTG 3362-2018》的混凝土強(qiáng)度等級(jí)與《橋規(guī)JTJ 023-85》的混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)按下列公式進(jìn)行換算[3]：

式中：——混凝土強(qiáng)度等級(jí);

——混凝土標(biāo)號(hào);

——混凝土的變異系數(shù)，可按表1采用。

混凝土強(qiáng)度等級(jí)與混凝土標(biāo)號(hào)也可按表2進(jìn)行變換[3]：

3.2 分析模型的建立

對(duì)于多孔橋梁，應(yīng)根據(jù)橋梁技術(shù)狀況評(píng)定情況，選取結(jié)構(gòu)形式上具有代表性、結(jié)構(gòu)受力上最不利的橋跨進(jìn)行承載能力評(píng)定。

正常情況下，荷載（或作用）及其組合應(yīng)按該橋原設(shè)計(jì)進(jìn)行選取。若業(yè)主要求進(jìn)行其他荷載等級(jí)的驗(yàn)算，則可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。此種情況，多適用于建成年代較久遠(yuǎn)，原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在及將來(lái)的使用要求的橋梁。需要注意的是，超靜定結(jié)構(gòu)收縮徐變時(shí)間應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)混凝土實(shí)際齡期進(jìn)行設(shè)置。

3.3 計(jì)算結(jié)果的折減

對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支橋面連續(xù)橋梁，在建模時(shí)往往按不利情況考慮采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。這樣算出來(lái)的作用效應(yīng)較實(shí)際偏大，這時(shí)，若橋面工作狀態(tài)較好，則可以適當(dāng)考慮橋面連續(xù)對(duì)結(jié)構(gòu)受力的有利影響。

對(duì)于連續(xù)梁橋，計(jì)算中間支點(diǎn)處的負(fù)彎矩時(shí)，可以考慮支座寬度對(duì)彎矩的有利影響而進(jìn)行適當(dāng)折減[3]。

對(duì)于抗剪承載力，可以考慮結(jié)構(gòu)已有的裂縫情況通過(guò)Ψcs進(jìn)行相應(yīng)折減。對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，腹板未出現(xiàn)斜裂縫，

Ψcs=1.0，斜裂縫寬度小于0.2 mm，Ψcs=0.835，斜裂縫寬度大于0.2 mm，Ψcs=0.78[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于不同橋梁結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)該依據(jù)其受力特點(diǎn)有重點(diǎn)的進(jìn)行檢測(cè)，并注意橋面系與上、下部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，整體的、全面的進(jìn)行分析。

（2）在進(jìn)行材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)結(jié)合缺損狀況進(jìn)行，力爭(zhēng)反映橋梁實(shí)際狀況，為承載能力評(píng)定提供可靠依據(jù)。

（3）進(jìn)行承載能力評(píng)定時(shí)，充分利用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行適當(dāng)分析和修正，最終得出合理的評(píng)定結(jié)果，指導(dǎo)后期養(yǎng)護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《中國(guó)交通的可持續(xù)發(fā)展》白皮書(shū)[M].國(guó)新網(wǎng)，2020.

[2]JTG/T J21-2011，公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.