某公路舊橋承載能力檢測(cè)評(píng)估研究

劉大鵬 孫建超

（中交遠(yuǎn)洲工程咨詢有限公司1） 河北石家莊 050035 陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2） 陜西渭南 714000）

1 引言

自改革開放以來，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到飛速發(fā)展，我國(guó)新建了大量的混凝土橋梁。由于在運(yùn)營(yíng)過程中長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中，隨著時(shí)間的推移，混凝土橋梁的病害及其耐久性問題逐漸暴露出來，如何改善這些舊橋的運(yùn)營(yíng)狀況成為當(dāng)前土木工程界的研究熱點(diǎn)。如何對(duì)現(xiàn)役舊橋的承載能力進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，是對(duì)橋梁進(jìn)行病害防治、加固補(bǔ)強(qiáng)的前提。因此，對(duì)舊橋進(jìn)行檢測(cè)和承載能力評(píng)定的方法進(jìn)行研究，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用前景。

2 橋梁概況

某公路舊橋主線橋分為左右兩幅，左幅橋跨組合為55-30m+1-45m+6-30m，右幅橋跨組合為56-30m+1+45m+5+30m，橋梁全寬35m，凈寬31m。某公路舊橋匝道橋分為左右幅及上下行匝道，左右幅上部結(jié)構(gòu)1～28跨、40～54跨、59～62跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁，橫向設(shè)置5片小箱梁，縱向設(shè)置3道橫隔梁；29～39跨、55～58跨為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，支座分別采用盆式支座與板式橡膠支座。上下行匝道橋橋跨組合為6-30m，橋梁全寬9m，凈寬8m。

通過對(duì)橋梁進(jìn)行外觀檢查、無損檢查及技術(shù)狀況評(píng)定得出橋梁承載能力評(píng)定的相關(guān)參數(shù)，以《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）為依據(jù)，對(duì)橋梁實(shí)際承載能力進(jìn)行評(píng)定。

3 橋梁外觀檢測(cè)病害

（1）主線橋面系主要病害為：

橋面鋪裝存在整體網(wǎng)裂、局部沉陷、坑槽；伸縮縫存在堵塞、止水帶破損；護(hù)欄存在銹脹露筋；泄水孔堵塞。

（2）主線橋上部結(jié)構(gòu)主要病害為：

上部主要構(gòu)件病害為：箱梁底板及腹板存在縱向裂縫、U形裂縫；箱梁底板存在橫向裂縫；箱梁腹板存在斜向裂縫、豎向裂縫；箱梁混凝土存在銹脹露筋、空洞、麻面、破損。

上部一般構(gòu)件病害為：橫隔板及濕接縫破損開裂；橫隔板裂縫；濕接縫破損露筋。

支座病害為：支座存在脫空、剪切、偏位。

（3）主線橋下部結(jié)構(gòu)主要病害為：

墩柱混凝土存在麻面露筋；防震擋塊存在銹脹開裂、麻面；蓋梁存在銹脹露筋、裂縫、網(wǎng)裂。

（4）匝道橋橋面系主要病害為：

橋面鋪裝存在網(wǎng)裂；伸縮縫堵塞；泄水孔堵塞。

（5）匝道橋上部結(jié)構(gòu)主要病害為：

箱梁底板及腹板存在縱向裂縫、U形裂縫；箱梁底板存在橫向裂縫；箱梁腹板存在豎向裂縫；箱梁混凝土銹脹露筋；橫隔板豎向裂縫；支座存在脫空、偏位。

（6）匝道橋下部結(jié)構(gòu)主要病害為：

蓋梁存在網(wǎng)裂、豎向裂縫。

依據(jù)橋梁外觀檢查結(jié)果，按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H-2011)中條款，該舊橋的橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為3類。

4 承載能力評(píng)定方法

我國(guó)目前針對(duì)舊橋的承載力評(píng)定主要有5種方法：基于外觀檢查的方法、基于設(shè)計(jì)規(guī)范[1]的方法、荷載試驗(yàn)方法、基于專家經(jīng)驗(yàn)的方法及可靠度分析的評(píng)定方法。

本文對(duì)某舊橋采用的基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法，根據(jù)實(shí)測(cè)材料性能、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、支承條件、外觀缺陷及通行荷載，按照橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論來評(píng)定承載能力。

目前，我國(guó)以《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）[3]中的方法來對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行檢算，配筋混凝土結(jié)構(gòu)檢算公式如下：

式中：0γ——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；

S——荷載效應(yīng)函數(shù)；

R(·)——抗力效應(yīng)函數(shù)；

fd——材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

adc——構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值；

ads——構(gòu)件鋼筋幾何參數(shù)值；

Z1——承載能力檢算系數(shù)；

ξe——承載能力惡化系數(shù)；

ξc——配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)；

ξs——鋼筋的截面折減系數(shù)。

在計(jì)算時(shí)應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的鋼筋或混凝土截面考慮折減系數(shù)后的截面代替原設(shè)計(jì)截面，計(jì)算方法和過程應(yīng)按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）[2]相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

5 承載能力評(píng)定結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)橋梁缺損狀況檢查結(jié)果和橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果，確定該橋的檢測(cè)指標(biāo)的評(píng)定標(biāo)度，具體如下：

（1）鋼筋銹蝕電位、混凝土電阻率、混凝土碳化狀況、鋼筋保護(hù)層厚等檢測(cè)指標(biāo)的取值如下。

（2）缺損狀況、結(jié)構(gòu)材料風(fēng)化和結(jié)構(gòu)物理與化學(xué)損傷3項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)，根據(jù)橋梁缺損狀況檢測(cè)結(jié)果，按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG /T H21-2011）[4]和《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）進(jìn)行評(píng)定。

（3）該橋自振頻率未進(jìn)行測(cè)量，評(píng)定標(biāo)度按“1”進(jìn)行計(jì)算，其權(quán)重按比例進(jìn)行分配。

按照上述方法，對(duì)該舊橋匝道橋的承載能力極限狀態(tài)下正截面抗彎承載力及支點(diǎn)斜截面抗剪承載能力進(jìn)行修正，計(jì)算得出橋梁實(shí)際承載能力，如下表2、表3所示。

由以上計(jì)算結(jié)果可知，該橋匝道橋小箱梁邊梁實(shí)際抗彎承載能力無法滿足規(guī)范要求，抗剪承載能力滿足規(guī)范要求。

表1 橋梁分項(xiàng)檢算系數(shù)計(jì)算表

表2 舊橋匝道橋控制截面抗彎承載能力檢算結(jié)果（單位：kN·m）

表3 舊橋匝道橋控制截面抗剪承載能力檢算結(jié)果（單位：kN）

6 結(jié)論

通過對(duì)該公路舊橋的承載能力進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估得出：《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）中基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法已被廣泛應(yīng)用，為橋梁進(jìn)行病害防治、加固補(bǔ)強(qiáng)提供了技術(shù)數(shù)據(jù)。但該方法對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、安全系數(shù)的取值、結(jié)構(gòu)損傷的確定以及結(jié)構(gòu)分析方法的選擇還需要進(jìn)一步研究，且現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)只針對(duì)檢測(cè)時(shí)刻的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不能提供結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的承載能力變化過程，要掌握現(xiàn)役橋梁承載能力長(zhǎng)期變化規(guī)律也需進(jìn)一步研究。