橋梁承載能力檢測評定技術在橋梁加固設計中的應用

路慶

摘 要：在橋梁工程建設中，橋梁的承載能力是衡量工程質(zhì)量的一個非常重要的指標，因此這項指標的檢測評定就是項目管理中的一項關鍵性工作事項，結合橋梁加固的各項設計標準來綜合衡量其承載能力，各項指標滿足設計要求，檢測評定工作才能宣告圓滿完成。而檢測評定的相關技術方法的應用就受到了工程人員和技術人員的高度關注，本文也由此展開深入的分析，對其技術應用的具體情況進行論述。

關鍵詞：橋梁；承載能力；檢測評定；橋梁加固

一、前言

橋梁的承載能力在很大程度上決定了其能夠承受交通荷載和負荷的能力，不可否認的是，盡管我國目前的橋梁建造技術水平較高，但是因為橋梁承載能力的缺陷引發(fā)的交通安全事故在近幾年來有所上升，這一方面是由于很多橋梁使用時間很長，交通運輸?shù)膲毫Σ粩嗵嵘?，以往的設計標準已經(jīng)無法滿足當期的交通運輸需求；而另一方面也可以說明當前在橋梁加固的規(guī)劃設計工作中還存在很多不足之處需要加強和優(yōu)化。

二、橋梁承載能力系數(shù)的影響因素

橋梁的承載能力強弱和具體的系數(shù)變化與其自身結構和主體部分出現(xiàn)的問題息息相關，首先從其結構來分析，在橋梁投入運營后的相當長的時間內(nèi)，其結構會出現(xiàn)一些損傷或者缺陷，使得整體結構出現(xiàn)了薄弱環(huán)節(jié)，其整體性就受到了損害，因此某些部位承載能力的下降就會導致整體性能下降；其次，橋梁的某些主體結構施工所使用的材料大多是以混凝土這種混合型材料為主，但是這種材料由于多種影響因素很容易出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，導致局部結構的內(nèi)部或者表面的強度和承載能力雙雙下降，難以支撐大橋龐大的體量，而且這類問題如果不及時進行修復和處理，還會造成承載性能的持續(xù)下降；再次，鋼筋結構由于長期受到外界影響而出現(xiàn)的銹蝕也會影響到承載能力；最后，由于異常原因而導致的變形，并且已經(jīng)超過了工程設計和使用標準范圍，那么這種變形情況就會引發(fā)整體承載性能的下降。

三、橋梁承載能力檢測的評定方法

1、經(jīng)驗法

這種方法主要是根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料獲取橋梁存在的裂縫、撓度、橋臺沉陷及水平位移等病害及缺陷，由具有豐富工程經(jīng)驗的專家引入不大于1.2的檢算系數(shù)進行結構強度和穩(wěn)定性的檢算。這種方法是我國“十二五”之前主要采用的評定方法，依據(jù)為1988年交通部第二公路勘察設計院主編的《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》。該方法受評定專家主觀因素影響較大，檢算系數(shù)評定標準難以把握，檢測結果無法定量化應用，且檢算方法等方面規(guī)定的過于原則，評定指標單一，可操作性差，缺乏統(tǒng)一的評定標準。

2、承載能力衰減時變模型法

該方法考慮混凝土強度、碳化深度、鋼筋銹蝕程度等結構耐久性參數(shù)的時變模型，建立了不同損傷程度的橋梁承載能力的衰減模型，為評定舊橋的承載能力和預測橋梁的剩余壽命提供了依據(jù)。同時，該方法對于碳化深度、混凝土強度、鋼筋強度以及與混凝土的粘結性能等取值范圍較粗糙，且對不同地區(qū)、不同橋型結構的適用性尚有待進一步研究。

3、荷載試驗方法

該方法的優(yōu)點是客觀、準確，能夠直接得出橋梁在荷載作用下的結構校驗系數(shù)，從而推斷出橋梁的安全儲備區(qū)間。但該方法通常規(guī)模較大，耗費時間較長，資金較大，需要較長時間封閉交通，甚至有可能對結構造成新的損傷。且其反映的是結構的短期行為，結構的極限性能、疲勞特性、耐久性檢測指標等因素的作用不能通過該方法獲取。

4、基于動測參數(shù)的評定法

這種方法通過測試結構在荷載、激振或脈動作用下結構產(chǎn)生的動態(tài)響應，如振幅、自振頻率、振型等來評定結構的承載能力。動測法接近橋梁結構的實際運營狀態(tài)，能夠較好的反映結構在動荷載作用下的力學性能和受力狀況。然而目前在動測評定法上還沒有比較完善、合理、簡潔的方法。也沒有建立起動測特征參數(shù)與承載能力相關的計算模型。

5、基于檢測結果定量化的評定法

該方法在原《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》的基礎上全面修訂編制了《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）。相比而言，該種方法在檢算系數(shù)Z1取值上同時考慮缺損狀況、材質(zhì)強度、自振頻率的影響，對配筋混凝土橋梁亦考慮耐久性的作用而引入承載能力惡化系數(shù)及截面折減系數(shù)的影響，提高了橋梁承載能力評定的客觀性和操作性，且這些系數(shù)直接來源于檢測結果，具體、量化、明確、標準統(tǒng)一。同時，該方法亦存在明顯不足：①構件的材質(zhì)強度的判定，采用回彈法、超聲回彈法、鉆取芯樣法等得到的結果往往差異較大。②考慮檢算系數(shù)Z1的評定標度時，通過實測自振頻率與理論計算頻率的比值確定該分項標度，而由于施工原因及計算模型的幾何尺寸、邊界條件和實際結構的差異，自振頻率的理論值往往大于實測值。③活荷載影響修正系數(shù)精確計算操作起來比較困難，且需耗費大量的人力、物力、財力進行交通流量調(diào)查與分析。④考慮耐久性影響而檢測的構件強度、碳化深度、鋼筋銹蝕程度、鋼筋保護層厚度、氯離子含量、電阻率所選取的測區(qū)能否真實代表整個構件的情況有待商榷。⑤規(guī)程主要是針對鋼筋混凝土橋梁，對鋼-混凝土組合結構，如鋼管混凝土拱橋、斜拉橋、懸索橋等尚有諸多未明確的地方。

6、基于原始指紋評定法

所謂的原始指紋，其是指是在竣工后在這一關鍵階段搜集整理而得到的各種施工信息材料和信息資源，它已經(jīng)成為了當前檢測評定工作的重要依據(jù)和參考指標，如果開展檢測評定的相關工作，就會利用這些原始的信息資料對照當前的檢測結論信息進行核對和檢查，這種鮮明的對比檢測方式可以很明確的發(fā)展問題所在，并分析橋梁的承載能力下降的真正原因所在，借此就可以判斷并且斷定到底是哪個部位或者可以追溯到哪一道施工程序出現(xiàn)了問題，這種方式可獲得更為清晰的調(diào)查范圍和目標，有助于及時發(fā)現(xiàn)安全隱患和問題。

四、結束語

對橋梁承載能力的評估是橋梁加固設計應用中重要的組成部分。因此，在橋梁加固設計中，我們應該充分考慮橋梁承載能力系數(shù)的影響因素、檢測評定方法等，這樣才能合理的選擇橋梁加固的設計方案和措施，以保證橋梁的結構安全。

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