公路橋梁承載能力檢測評定的應(yīng)用和思考

文/交通運輸部公路科學(xué)研究院 和海芳

隨著我國橋梁發(fā)展逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期，橋梁養(yǎng)護(hù)任務(wù)更為艱巨，橋梁安全與耐久問題日益突出，對橋梁承載能力的評估要求也越來越高，對評定的內(nèi)容、評定準(zhǔn)確性等方面提出了更高的要求，橋梁承載能力檢測評定是橋梁養(yǎng)護(hù)中非常重要的環(huán)節(jié)，對做到“對癥下藥”、確保橋梁安全非常重要。

公路橋梁承載能力檢測評定，是公路橋梁進(jìn)行維修加固的前提條件和主要依據(jù)。對于技術(shù)狀況等級為四、五類的橋梁，擬通過加固手段提高荷載等級的橋梁，以及遭受自然災(zāi)害、突發(fā)事件或有超重車輛通行等造成橋梁損害時，應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力檢測評定。目前，該項技術(shù)主要依托《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》進(jìn)行應(yīng)用。

我國現(xiàn)行的公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程共經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：第一階段是1988年發(fā)布的《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》，即通常所說的88版規(guī)范；第二階段是2004年發(fā)布的《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（報批稿），即通常所說的報批稿；第三個階段就是目前正在使用的《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21-2011），即通常所說的“11版規(guī)程”。

11版規(guī)程解決了檢測結(jié)果的定量化應(yīng)用問題，采用根據(jù)橋梁檢查與檢測結(jié)果，引入分項檢算系數(shù)修正極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式的方法評定承載能力，提高了橋梁承載能力評定的客觀性和可操作性。自應(yīng)用以來對橋梁承載能力檢測評定工作起到了積極的促進(jìn)作用，提升了橋梁承載能力評定的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。

公路橋梁承載能力檢測評定技術(shù)的應(yīng)用

11版規(guī)程有鮮明的特點，它建立了基于橋梁檢測結(jié)果的承載能力評定方法體系，建立了系統(tǒng)的承載能力檢測評定指標(biāo)體系，以及各檢測指標(biāo)的定量或定性評定標(biāo)準(zhǔn)，明確了各類橋梁的檢算分析要點，提高了檢測評定效率。

11版規(guī)程科學(xué)化、規(guī)范化了公路橋梁承載能力檢測評定方法。首先，在對橋梁現(xiàn)狀進(jìn)行檢查的基礎(chǔ)上，依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量（缺損狀況、材質(zhì)狀況與耐久性指標(biāo)）檢測結(jié)果、結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)測定結(jié)果，以及使用荷載調(diào)查分析情況等，借助橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計或竣工資料，通過結(jié)構(gòu)檢算分析，進(jìn)行荷載效應(yīng)和抗力效應(yīng)的比較，繼而評定橋梁承載力。只有當(dāng)采用基于檢查和檢測結(jié)果、以檢算分析為主的評定方法尚不足以評定橋梁承載能力時，如作用效應(yīng)與抗力效應(yīng)的比值在1.0至1.2之間時，可進(jìn)一步用荷載試驗的方法評定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。

公路橋梁承載能力檢測評定方法流程

該方法及所適用的標(biāo)準(zhǔn)體系實用、經(jīng)濟(jì)、合理、可靠，改變了我國公路橋梁承載力評定過分依賴荷載試驗鑒定的局面，總體上可節(jié)約橋梁承載力鑒定資金50%至60%；構(gòu)建的公路橋梁承載力評定系數(shù)理論模型與計算方法，創(chuàng)造性地解決了橋梁部（構(gòu)）件缺損狀況評定、固有模態(tài)參數(shù)測試、材質(zhì)與耐久性參數(shù)檢測評價和運營車輛荷載調(diào)查等數(shù)據(jù)定量，應(yīng)用于承載力評定的核心技術(shù)問題，并且在抗力調(diào)整系數(shù)與荷載效應(yīng)調(diào)整系數(shù)的確定理論和取值依據(jù)方面，更為科學(xué)、先進(jìn)、充分、合理與有效。

公路橋梁承載能力檢測評定技術(shù)的思考

從技術(shù)層面來講，目前該項技術(shù)的應(yīng)用仍需要深入挖掘?？偟膩砜?，舊橋評估的目標(biāo)可靠度問題、橋梁評估荷載問題、大件運輸通過問題、荷載試驗評估結(jié)構(gòu)一致性問題、相關(guān)評定指標(biāo)檢測方法及評定標(biāo)度劃分標(biāo)準(zhǔn)問題、相關(guān)檢算系數(shù)的校準(zhǔn)問題、檢算要點的細(xì)化問題，以及橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠性評價問題等都亟待解決。

評估荷載

目前，我國橋梁的交通狀況已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，交通量不斷增大，重載車不斷增多，車型以五軸、六軸，且六軸車居多。由于汽車荷載模式發(fā)生了很大變化，目前現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)范也未有量化的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)管理無從著手，所以需要逐步完善評估荷載標(biāo)準(zhǔn)。

目前，該項技術(shù)主要以設(shè)計荷載作為評估荷載，并以其為依據(jù)評價結(jié)構(gòu)的安全性；在養(yǎng)護(hù)管理中也是以設(shè)計荷載作為管理荷載，以確保橋梁的運營安全。然而，橋梁設(shè)計荷載與實際運營荷載具有較大的差異性，一方面設(shè)計荷載不能反映實際橋梁荷載統(tǒng)計特征，另一方面我國現(xiàn)行橋梁設(shè)計汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)采用車道均布荷載加集中力的形式，與實際運營荷載在形式上缺少必要的相似性。

針對以上問題，提出了運營荷載統(tǒng)計特征為基礎(chǔ)的橋梁評估荷載。該荷載形式是通過車輛密集運營狀態(tài)下的行車間距將目前橋梁實際通行，并且對橋梁運營安全影響顯著的主導(dǎo)車型組合而得的車隊荷載。該荷載形式不但能夠反映橋梁荷載運營水平，兼顧橋梁安全，同時可以滿足橋梁管養(yǎng)單位對運營荷載管理的實際需求，為橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作提供技術(shù)支持。

橋梁耐久和使用壽命

環(huán)境對橋梁結(jié)構(gòu)的影響是多方面的，影響因素比較復(fù)雜。公路橋梁承載能力檢測評定技術(shù)及其所應(yīng)用的規(guī)程，從橋梁耐久性角度考慮了環(huán)境作用對橋梁承載能力的影響。但是，在具體應(yīng)用過程中對環(huán)境的區(qū)劃分比較模糊，對不同環(huán)境區(qū)劃耐久性典型作用的規(guī)定不明確。此外，在《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50153-2008）對我國公路橋涵設(shè)計使用年限給出了明確規(guī)定，隨著我國橋梁不斷老化，在役橋梁到達(dá)設(shè)計使用年限后的超期延續(xù)使用，將成為我國迫切需要解決的問題。那么，該類橋梁的承載能力評定應(yīng)該考慮橋梁的剩余壽命，合理確定橋梁承載能力的評估周期及相關(guān)的評價指標(biāo)，從而構(gòu)建完整的超前服役橋梁承載能力檢測評定技術(shù)體系。

大件運輸通過評估

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，大型水利水電工程、化工廠、核電廠，甚至包括一些軍工產(chǎn)品都需要進(jìn)行大件運輸，通常大件運輸也要求安全、經(jīng)濟(jì)、便捷地到達(dá)目的地，這對公路橋梁提出了嚴(yán)峻的考驗，涉及到的問題包括運輸線路的選擇、橋梁承載能力的評估及承載能力評估不足橋梁的加固問題等。

對于公路橋梁而言，由于受到設(shè)計荷載等級的限制，往往不適應(yīng)大件運輸過橋的需要，同時大件運輸過橋也極易造成既有橋梁的損壞，甚至發(fā)生重大事故。大件運輸通過時，沿線公路橋梁的設(shè)計年代不同、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不同、施工質(zhì)量不同，后期運營養(yǎng)護(hù)情況不同，橋梁自身技術(shù)狀況和承載能力狀況不同，而大件運輸往往有完成任務(wù)的時間限制，所以對大件運輸通過的橋梁提出了評估需求，希望采用合理的評定方法，迅速準(zhǔn)確評定運輸線路上橋梁的承載能力情況。

針對此問題，提出了基于大件運輸?shù)墓窐蛄撼休d能力評估方法。該評估方法的提出主要涉及以下方面的內(nèi)容，首先是沿線公路橋梁技術(shù)狀況調(diào)查方法，包括表觀、材質(zhì)及特殊病害等；其次是大件運輸通過橋梁的承載能力檢算方法，主要包括控制荷載的選取、不同橋型的檢算要點等；再次是大橋運輸過橋時的動力效應(yīng)控制方法，如沖擊等，還有大件運輸過橋時的監(jiān)測和監(jiān)控方法，承載能力不足橋梁的加固方法，著重要體現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)和合理。最后，提出大件運輸通過橋梁的評估程序、評估方法，以及大件運輸通過橋梁的控制方法和有效加固方法。

公路橋梁承載能力檢測評定關(guān)系到橋梁能否安全運營，所涉及的方法、標(biāo)準(zhǔn)涵蓋面廣、需求量大，隨著先進(jìn)理論、先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，公路橋梁承載能力檢測評定技術(shù)將向著科學(xué)化、規(guī)范化的方向發(fā)展。同時，該技術(shù)的發(fā)展有助于促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，更好地為公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作提供技術(shù)支撐。