考慮安全性與正常使用性能的大件車輛過橋評估方法

袁陽光，周廣利，高文博，韓萬水，王 濤，王俊峰

(1. 西安建筑科技大學 土木工程學院，陜西，西安 710055；2. 山東省交通科學研究院，山東，濟南 250102；3. 港珠澳大橋管理局，廣東，珠海 519060；4. 長安大學公路學院，陜西，西安 710064)

大件運輸車輛是用于大體積、不可拆解貨物長距離轉(zhuǎn)運的特殊運載車輛，包括幾何尺寸超限與車質(zhì)量超限 2種類型。根據(jù)陜西省2012年?2015年 3年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大件運輸車輛通行次數(shù)達到119 625輛，車質(zhì)量超限14 094輛。大件運輸車輛在助力國家重點項目建設的同時，對沿線公路橋梁養(yǎng)護管理、性能保持等提出了更高的要求，與常規(guī)卡車相比，質(zhì)量超限大件運輸車輛荷載水平更高且往往因重大項目建設剛性需求而擁有強制通行屬性。鑒于超載車輛對沿線公路橋梁所構成的潛在威脅，質(zhì)量超限大件運輸車輛成為了通行審批工作中的難點，該類車輛的快速審批授權亦成為了社會關注的焦點問題[1]。在交通強國與智慧交通戰(zhàn)略背景之下，迫切需要通過智能化大件運輸車輛過橋評估管理系統(tǒng)的建立來滿足大批量通行許可申請的快速處理，該類智能管理系統(tǒng)研發(fā)涉及兩個關鍵任務，即車輛可通行性判定及如何讓不具備通行權車輛具備通行資格。兩個關鍵任務的解決須立足于構建合理的大件運輸車輛過橋評估方法。

受大件運輸車輛通行審批需求驅(qū)動，國內(nèi)學者已經(jīng)結(jié)合不同省份的工程實踐，參考現(xiàn)行橋梁技術規(guī)范，對大件運輸車輛過橋的可通行性判定及相關開展流程進行了研究[2?3]。然而，評估過程中普遍采用應力檢算、裂縫寬度檢算、荷載試驗評定等技術手段，導致所形成的評估流程耗時繁瑣，無法滿足大批量、快速審批的工作要求，無法為大件運輸智能評估管理系統(tǒng)的建立形成有效支撐。在國外，研究人員借助可靠度理論建立了適用于大件運輸車輛的荷載及抗力系數(shù)評估方法(LRFR)[4?6]。但與國內(nèi)學者開展的相關研究類似，評估方法主要集中于橋梁關鍵構件的安全性。

然而，從橋梁結(jié)構長壽命健康運營的角度考慮，大件運輸車輛過橋通行審批時，可通行性判據(jù)不應僅僅局限于通行過程的承載能力極限狀態(tài)安全性，尚應考慮正常使用極限狀態(tài)要求，即車輛在通過橋梁之后不應由于遺留正常使用性能問題而造成結(jié)構預期使用壽命的明顯縮短[7]?，F(xiàn)有相關研究已經(jīng)指出，正常使用極限狀態(tài)失效事件發(fā)生頻率更高且該類事件所導致的養(yǎng)護干預行為占據(jù)了結(jié)構養(yǎng)護成本支出的主體部分[8?9]。國內(nèi)外學者在大件運輸車輛過橋評估實踐中，提出了如下式所示的荷載效應比較法[10]：

式中，SCTV、n、SD分別為大件運輸車輛荷載效應、臨界荷載效應比值及設計汽車荷載效應。在國內(nèi)工程實踐中，n最為常見的取值為1.0。在國外，式(1)被用于大件運輸車輛快速評估系統(tǒng)的建立[11?12]。截至目前，正常使用性能要求的內(nèi)涵及相關理論分析尚未在臨界荷載效應比值n的取值過程中予以充分體現(xiàn)，導致當前研究中n取值主觀性問題較為突出。近年來，橋梁結(jié)構正常使用極限狀態(tài)可靠度分析理論的發(fā)展及相關成果的積累為該問題的解決提供了可能[8,13 ? 15]。

迄今為止，能夠用于支撐大件運輸車輛智能評估管理系統(tǒng)構建、且同時考慮安全性及正常使用性能要求的車輛過橋評估方法在國內(nèi)外研究中鮮見明確報道，以工程結(jié)構可靠度理論為依托，通過大件運輸車載下橋梁關鍵構件承載能力極限狀態(tài)可靠度分析及正常使用極限狀態(tài)可靠度分析，對該問題進行深入探索，不僅具有明顯的理論價值，同時具有廣闊的應用前景。

在此，針對大件運輸車輛過橋智能評估管理系統(tǒng)建立所要面對的兩大問題，首先，基于可靠度理論形成大件運輸車輛過橋評估方法框架，包括安全性評估方法與正常使用性能評估方法；其次，選擇高速公路典型中小跨徑橋梁進行案例分析；最后，在已有相關研究的基礎上，形成大件運輸車輛通行保障策略及實施流程。進而為國內(nèi)大件運輸車輛智能評估管理系統(tǒng)的建立提供參考。

1 大件運輸車輛過橋評估方法框架

大件運輸車輛過橋評估應重點關注設計活恒載比例較高、對活載較為敏感的中小跨徑橋梁[1]。在以往大件運輸車輛過橋評估工程實踐中，所關注的橋梁結(jié)構力學性能包括抗彎性能、抗剪性能及變形性能等。然而，根據(jù)以往車輛荷載下梁式橋力學性能分析的相關成果及現(xiàn)行橋梁結(jié)構設計方法現(xiàn)狀，中小跨徑梁式橋的抗剪性能因其對應的脆性破壞模式，通常較抗彎性能具有更大的冗余度[2]。因此，在建立大件運輸車輛過橋評估方法框架時，重點關注橋梁的抗彎性能，在后續(xù)具體評估方法建立時，同時，給出抗剪承載力評估的考慮原則。

圖1給出了所構建的大件運輸車輛過橋評估方法實施框架。根據(jù)圖1，在車輛可通行性判定時，首先應當保證橋梁結(jié)構的安全性，在此基礎上，進一步確保車輛通行后關鍵構件的正常使用性能。基于安全性及正常使用性能要求的評估方法建立均基于可靠度理論。對于中小跨徑梁式結(jié)構，關鍵構件安全性評估方法的評估式為：

式中： ηsafety為安全評估指標，小于1.0時表示能夠滿足安全性要求； γ0、 γG,i、 γQCTV及 γR分別為重要性系數(shù)、第i項恒載效應分項系數(shù)、大件運輸車輛荷載效應分項系數(shù)及抗力分項系數(shù)；Gi,k、QCTV,k及Ra,k分別表示第i項恒載效應標準值、大件運輸車輛荷載效應標準值以及車輛通行時刻構件抗力標準值，具體取值原則參見文獻[16]。需要指出，對于中小跨徑梁式橋，質(zhì)量超限大件運輸車輛通行過程中實施交通管制的困難性不大，故式(2)中活載部分僅考慮大件運輸車輛荷載效應，各分項系數(shù)取值將在大件運輸車輛單次通行評估目標可靠指標取值分析的基礎上，通過校準分析確定。

基于正常使用性能要求的評估方法采用臨界荷載效應比值方法，車輛通行滿足正常使用性能要求對應的條件為：

圖 1 大件運輸車輛過橋評估方法框架Fig.1 Method framework of bridge assessment under customized transportation vehicle

式中： ηserv為荷載效應比值；Qdesign、 ηcritical分別為構件的設計汽車荷載效應及臨界荷載效應比值。后續(xù)分析中，將通過正常使用極限狀態(tài)可靠度分析及目標可靠指標分析形成 ηcritical確定流程，具體而言，對于鋼筋混凝土結(jié)構及預應力混凝土結(jié)構，將分別以裂縫寬度及混凝土底緣拉應力為特征指標構建正常使用極限狀態(tài)功能函數(shù)。

需要指出，圖1所示評估方法框架以大件運輸車輛單次通行、單次評估、單次授權為導向，未采用基于總體樣本分析的傳統(tǒng)車輛荷載評估實施思路，主要由于傳統(tǒng)思路無法兼顧大件運輸車輛荷載的個體特性、無法滿足單次通行授權評估工作需求，而在后續(xù)分析中，將引入荷載效應變異系數(shù)對大件運輸車輛荷載隨機性進行量化表征。

2 基于可靠度理論的關鍵構件安全性評估方法

首先，基于可靠度理論建立大件運輸車載下橋梁關鍵構件的安全性評估方法。大件運輸車載下橋梁結(jié)構性能仿真及構件荷載效應計算已在筆者已有研究中通過車-橋耦合分析系統(tǒng)的建立予以解決[17?18]。本文重點探討安全評估目標可靠指標取值、構件強度退化的考慮及分項系數(shù)的校準。

2.1 安全性評估目標可靠指標

大件運輸車載對于橋梁結(jié)構而言類似于一種偶然荷載，為確定其單次通行安全評估目標可靠指標，以1年為基準時間單位，將一年內(nèi)通過橋梁的大件運輸車輛與正常交通荷載考慮為混合荷載序列，如圖2所示。

圖 2 大件運輸車輛與正常交通混合荷載序列Fig.2 Mixed load sequence by including customized transportation vehicle and normal traffic

記橋梁構件運營階段的年目標可靠指標為βT,year，則對應的年安全概率為：

記正常運營荷載下橋梁構件的年目標可靠指標為 βyear，則正常運營荷載下橋梁構件的年安全概率為：

若一年內(nèi)大件運輸車輛荷載的通行次數(shù)為AAT，且記大件運輸車輛單次通行目標可靠指標為 βT,safety，則在全年大件運輸車載下橋梁構件的安全概率為：

根據(jù)：

得到：

需要指出，為排除荷載水平較低、幾何尺寸超限的大件運輸車輛對分析過程的干擾，式(8)中的AAT僅考慮質(zhì)量超限的大件運輸車輛。

文獻[16]通過考慮個體風險準則、社會風險準則、生活質(zhì)量指標及總成本優(yōu)化分析等，建議評估基準期為10年時，對安全等級一級、二級、三級的延性構件，評估目標可靠指標分別取為3.37、3.13與2.85，進一步根據(jù)不同時間尺度目標可靠指標的換算關系：

式中， βT,tref為任意基準期tref對應的評估目標可靠指標。對于一級、二級、三級延性破壞構件，βT,year分別為3.96、3.75與3.52。

圖3(a)以一級構件為例，給出了 βT,safety隨βyear的變化情況，可見當 βyear數(shù)值水平較小時，βT,safety隨 βyear的增大快速下降，當 βyear足夠大時，βT,safety逐漸趨于穩(wěn)定。關于 βyear的取值，考慮一般的情形，根據(jù)現(xiàn)行設計基準期目標可靠指標及式(4)推定設計年目標可靠指標，進一步根據(jù)ISO 2394關于風險事件量化的建議，運營階段容許失效概率可較設計階段高一個數(shù)量級，由此確定一級、二級、三級構件 βyear分別為5.15、4.70及4.25[19?20]。圖3(b)給 出 了 βT,safety隨AAT的 變化，可見， βT,safety隨AAT的增大而增大，且增長率隨AAT的增大有所下降，該趨勢意味著如果大件運輸交通量較大，應當對評估方法適當收緊。

圖 3 大件運輸車輛過橋安全評估目標可靠指標Fig.3 Target reliability index of bridge assessment under customized transportation vehicle

以上關于評估目標可靠指標的分析主要針對抗彎性能，對于抗剪承載力安全性，由于剪切破壞屬于脆性失效模式，故其安全評估目標可靠指標應高于抗彎承載能力評估。式(4)～式(9)所對應分析流程對于抗剪評估目標可靠指標選擇同樣適用。

2.2 構件強度退化考慮

大件運輸車載下橋梁關鍵構件的安全性評估必須考慮構件的實際承載力水平。以《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTGT J21?2011)[21]評定結(jié)果作為構件承載力標準值，以混凝土構件為例：

式中：R(·) 為截面抗力效應函數(shù)；fd為材料強度設計值；adc、ads分別表示混凝土幾何尺寸參數(shù)及鋼筋幾何尺寸參數(shù)； ξc、ξs、ξe分別表示混凝土截面折減系數(shù)、鋼筋截面折減系數(shù)及承載力惡化系數(shù)；Z1表示承載力檢算系數(shù)。李鍵等[22]研究了橋梁技術狀況對大件運輸承載力的影響，參考其研究成果，表1給出了一類、二類、三類橋梁對應的構件截面承載力修正系數(shù)取值。

表 1 橋梁構件安全評估分項系數(shù)建議值Table 1 Proposed partial factors for the safety assessment of bridge component

需要指出，構件強度概率模型及退化過程本質(zhì)上屬于非平穩(wěn)過程，且反復大件運輸車輛荷載作用勢必對構件強度退化規(guī)律造成影響，故在式(10)的基礎上，仍有必要通過對大件運輸車輛荷載反復作用的考慮，引入強度退化非平穩(wěn)模型，以提高安全評估結(jié)果精度。

2.3 分項系數(shù)校準

分項系數(shù)校準的目的是保證評估方法在應用過程中具有統(tǒng)一的目標安全水平。通常情況下，認為恒載效應隨機變量、大件運輸車輛荷載效應隨機變量服從正態(tài)分布，抗力隨機變量服從對數(shù)正態(tài)分布，根據(jù)可靠度理論，分項系數(shù)表達式為[16, 23]：

式中，κG,i、κQCTV=1.0 、κR=1.2262表示 隨機變量均值與標準值的比值，對于自重引起的恒載效應，κG,i=1.0148 ； αG,i、 αQ,CTV、 αR為一次二階矩靈敏度系數(shù)，根據(jù)ISO 2394的建議，對于控制性抗力參數(shù)與其他抗力參數(shù)分別取為?0.8、?0.32，對于控制性荷載效應及其他荷載效應分別取為0.7與0.28，考慮到中小跨徑橋較高的設計活恒載比例，取 αG,i=0.28 、 αQ,CTV=0.7 、 αR=?0.8；δG,i=0.0431 、δQCTV=0.0368[24 ? 25]、 δR為 隨 機 變量的變異系數(shù)[17]?？紤]到大件運輸車輛通行評估實施過程中對橋梁技術狀況的掌握水平，部分不確定性因素對抗力隨機性的影響可予以排除，根據(jù)結(jié)構設計階段 δR取值相關水平，選擇大件運輸車輛過橋評估過程中 δR=0.10。

根據(jù)圖3(b)及以上分析，圖4給出了安全評估分項系數(shù)的校準分析結(jié)果，可見各分項系數(shù)隨AAT的變化趨勢與目標可靠指標相同，對于一級、二級、三級構件及可能的AAT，恒載效應、大件運輸車載效應及抗力分項系數(shù)范圍分別為[1.069, 1.077]、[1.115, 1.131]及[1.165, 1.225]。

3 基于可靠度理論的關鍵構件正常使用性能評估方法

3.1 正常使用性能評估目標可靠指標

我國規(guī)范制定及修訂過程中，已經(jīng)對正常使用極限狀態(tài)設計隱含可靠度水平進行了校準分析，發(fā)現(xiàn)正常使用極限狀態(tài)可靠度水平不低于0.8，但與之對應的基準期信息并不明確。在此，對于大件運輸車輛過橋評估時的正常使用極限狀態(tài)目標可靠指標，采用JCSS的研究建議，年目標可靠指標取為 βT,annual=1.3[26]。在實際工程應用中，可結(jié)合JCSS相關建議及實際情況對大件運輸車載下橋梁關鍵構件的年目標可靠度水平進行調(diào)整。進一步根據(jù)質(zhì)量超限大件運輸車輛的年預期交通量AAT，確定大件運輸車輛單次通行時的正常使用極限狀態(tài)評估目標可靠指標 βT,serv：

根據(jù)式(12)，圖5給出了不同AAT對應的βT,serv。

3.2 正常使用極限狀態(tài)功能函數(shù)

考慮最為常見的3種中小跨徑橋梁結(jié)構構件：1) 鋼筋混凝土構件；2) 部分預應力混凝土構件；3) 全預應力混凝土構件。功能函數(shù)建立時，結(jié)合現(xiàn)行橋梁結(jié)構設計規(guī)范的要求，分別采用彎曲裂縫寬度及混凝土正應力作為鋼筋混凝土構件(RC)及預應力混凝土構件(PC)的特征指標。

圖 4 大件運輸車載過橋安全評估分項系數(shù)Fig.4 Partial factors of bridge safety assessment under customized transportation vehicle load

圖 5 正常使用極限狀態(tài)評估目標可靠指標Fig.5 Target reliability index of assessment for serviceability limit state

首先，根據(jù)彎曲裂縫寬度計算方法及控制準則建立RC構件的功能函數(shù)：

式中：ZRC、 [W] 、 θcr分別表示功能函數(shù)、容許裂縫寬度及計算模式不確定性系數(shù)；MCTV、MDL分別表示大件運輸車輛正彎矩效應及恒載正彎矩效應；其余變量解釋同《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG 3362?2018)[27]。

RC構件的容許裂縫寬度通常在0.1 mm～0.5 mm，在此，根據(jù)我國橋梁設計規(guī)范取[W]=0.20mm，表2給出了國際上不同設計規(guī)范對容許裂縫寬度的規(guī)定。可見，我國對RC構件的裂縫寬度控制較為嚴格，在實際工程應用中適當放寬裂縫寬度是可行的。

表 2 鋼筋混凝土構件容許裂縫寬度 /mmTable 2 Allowable crack width of reinforced concrete component

對于部分預應力混凝土構件及全預應力混凝土構件，根據(jù)關鍵截面混凝土應力控制方法建立功能函數(shù)：

式中：ZPC,部分、ZPC,全分別表示部分預應力混凝土構件及全預應力混凝土構件功能函數(shù)；ω為用于考慮構件技術狀況退化的有效預應力損失百分比；ftk為混凝土抗拉強度標準值；其余變量解釋同《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG 3362?2018)[27]?；诂F(xiàn)行橋梁規(guī)范建立式(13)～式(14)所示功能函數(shù)的目的為：確保相關研究成果能夠最大限度地面向并服務于工程應用。

3.3 變量隨機性及基于重要性抽樣的可靠度分析

式(13)～式(14)功能函數(shù)中涉及變量較多，為實現(xiàn)正常使用極限狀態(tài)可靠度分析，必須明確各變量的概率特性，通過對已有相關研究成果的總結(jié)，表3給出了隨機變量的概率特性及分布參數(shù)信息[28 ? 32]。

表 3 變量概率分布特性及分布參數(shù)Table 3 Probabilistic characteristics and distribution parameters of variables

采用重要性抽樣對式(13)～式(14)進行可靠度分析，正常使用極限狀態(tài)失效概率為：

式中：x=(x1,x2,···,xm) 表示m維輸入變量向量；fX(x)為聯(lián)合概率密度函數(shù)。

引入示性函數(shù)：

式(15)可改寫為：

式中，Expf(·)為期望算子，為進一步提升抽樣效率，引入滿足歸一化條件的重要性抽樣密度函數(shù)：

Pf,SLS可重新表示為：

在基于hX(x)得到獨立同分布隨機變量樣本{x(1),x(2),···,x(N)}的前提下，失效概率的估計為[33]：

理論上，最優(yōu)的重要性抽樣密度是無法獲得的，主要由于其確定需要借助待求解的真實失效概率，在此，近似認為重要性抽樣密度為正態(tài)分布函數(shù)，變異系數(shù)取為原變量的1.0倍～2.0倍[34]。重要性抽樣密度函數(shù)均值取為fX(x)的最大似然點，可通過以下數(shù)學規(guī)劃問題的求解得到：

基于以上分析流程，開展不同大件運輸車輛荷載效應水平下構件的正常使用極限狀態(tài)可靠度分析，通過將分析結(jié)果與評估目標可靠指標βT,serv的對比，通過坐標比對尋找與 βT,serv對應的荷載效應比值，可確定特定目標可靠水平下式(3)所需臨界荷載效應比值 ηcritical。

4 典型案例應用分析

4.1 典型中小跨徑梁式橋

以部頒橋梁上部結(jié)構通用圖中設計汽車荷載等級為公路-I級、斜交角0°、路基寬度24.5 m、左右幅分離的簡支鋼筋混凝土板橋(RCS)、預應力混凝土空心板橋(PCS)及預應力混凝土T梁橋(PCT)為研究對象，開展典型案例應用分析，構件重要性等級為一級。所選擇的12座橋梁具體信息如表4。

圖6～圖7以其中4座橋梁為例，給出了不同主梁截面類型橋梁的橫斷面及截面受力鋼筋配置信息。需要指出，在截面初始抗力計算時，將5 cm厚混凝土鋪裝考慮為了主梁頂板的一部分。考慮到大件運輸車輛過橋速度緩慢，表4中設計汽車荷載效應未考慮沖擊。根據(jù)表1所示承載力修正折減系數(shù)，確定一類、二類、三類橋梁的承載力折減系數(shù)分別為1.15、1.00及0.80。

4.2 基于正常使用極限狀態(tài)可靠度的臨界荷載效應比值

首先明確預應力構件可能的有效預應力損失百分比，導致預應力損失的主要因素為：1) 鋼束張拉過程；2) 預應力鋼束的松弛；3) 混凝土收縮徐變。近年來，國內(nèi)外學者及設計規(guī)范提出了多種用于估算預應力損失的分析模型[35]。圖8首先給出了根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62?2004)所得到的由鋼束張拉及預應力鋼束松弛導致的有效預應力損失百分比。

表 4 典型橋梁信息Table 4 Detailed information of typical bridges

圖 6 典型橋梁橫斷面 /cm Fig.6 Cross sections of typical bridges

進一步根據(jù)Biswal等的研究，當服役時間達到50年時，由混凝土收縮徐變所引起的有效預應力損失百分比可達到27%[36]。然而，考慮到我國大件運輸線路選擇時通常需要避開老舊橋梁及技術狀況等級較低的橋梁，由混凝土收縮徐變引起的有效預應力損失百分比可選擇一個較低的水平，在此，綜合以上分析，建議ω的取值范圍為20%～25%。

圖 7 典型橋梁截面配筋 /mm Fig.7 Sectional reinforcement arrangements of typical bridges

圖 8 鋼束張拉及預應力鋼束松弛導致的有效預應力損失百分比Fig.8 Losing percentage of efficient prestress caused by tension stage and relaxation

在實際應用過程中，為提升大件車載作用下橋梁正常使用性能的評估精度，仍應借助不同的技術手段，提升對待評估橋梁預應力損失情況的估算精度。

圖9以RC橋梁及PCS20為例給出了基于正常使用極限狀態(tài)可靠度分析結(jié)果確定臨界荷載效應比值的示意。表6進一步給出了12座橋梁在不同評估目標可靠指標下的臨界荷載效應比值或取值范圍。由圖9及表6可知，隨著跨徑的增大，臨界荷載效應比值無明顯的變化規(guī)律，主要由于該分析結(jié)果受橋梁跨徑、設計活恒載比例及截面配筋情況等多種因素共同影響，此外，預應力損失百分比對臨界荷載效應比值影響比較明顯，在實際工程中，為提升大件運輸車輛過橋評估精度，應進一步加強對沿線橋梁有效預應力損失的估算。

圖 9 基于可靠度分析的臨界荷載效應比值確定Fig.9 Determination of critical load effect ration according to reliability analysis

4.3 大件運輸車輛過橋評估

結(jié)合圖8及對應分析結(jié)果，考慮預應力混凝土空心板有效預應力損失百分比為25%，預應力簡支T梁橋有效預應力損失百分比為20%，開展大件運輸車輛過橋評估案例分析。大件運輸車輛荷載信息如圖10(a)所示，車貨總重為523 t，圖10(b)給出了采用大件運輸車輛過橋分析系統(tǒng)分析該車輛通過PCT20的過橋場景，其中，為滿足分析效率要求，基于梁單元建立結(jié)構有限元模型。鑒于現(xiàn)行規(guī)范對大件運輸車輛過橋的通行軌跡要求，以12座橋梁的中梁為關鍵構件。

表 6 大件運輸車輛過橋評估臨界荷載效應比值Table 6 Critical load effect ratios for bridge assessment under customized transportation vehicle

圖 10 大件運輸車輛荷載及仿真分析Fig.10 Customized transportation vehicle load and simulation analysis

根據(jù)圖10(a)所示大件運輸車輛對12座橋梁的加載分析結(jié)果，借助所建立的安全評估方法首先進行安全性評估，圖11(a)給出了構件技術狀況等級為二類時不同AAT對應的安全評估指標，可見當橋梁技術狀況等級一定時，AAT對安全評估結(jié)果影響較小。圖11(b)給出了AAT=200時，不同技術狀況等級對應的安全評估指標，可見橋梁技術狀況等級對安全評估結(jié)果影響顯著，技術狀況等級為三類時，部分橋梁安全評估指標超過1.0，不滿足安全性要求。

根據(jù)圖1所示流程，當大件運輸車載下構件滿足安全性要求時，應進一步開展正常使用性能評估，具體結(jié)果如圖12?？梢姡瑥恼Ｊ褂眯阅芙嵌瓤紤]，圖10(a)所示大件運輸車輛對12座橋梁的可通行性隨著AAT的增加而下降，AAT=50、100時，各橋梁荷載效應比值分析結(jié)果均小于臨界荷載效應比值，完全滿足正常使用性能要求，當AAT=150、200時，PCS20荷載效應比值分析結(jié)果超過了與對應的臨界值，大件運輸車輛直接通行將導致PCS20關鍵構件正常使用性能無法保障。

圖 11 橋梁關鍵構件安全性評估Fig.11 Safety assessment of bridge key component

圖 12 橋梁關鍵構件正常使用性能評估Fig.12 Serviceability assessment of bridge key component

5 結(jié)論

以可靠度理論為基礎，考慮安全性與正常使用性能要求建立了大件運輸車輛過橋評估方法，主要得到以下結(jié)論：

(1) 隨正常運營荷載下構件年目標可靠指標的增大，大件運輸車載單次通行下橋梁構件安全評估目標可靠指標快速下降，之后趨于穩(wěn)定，隨著大件運輸交通量的增大，評估方法應適當收緊；

(2) 考慮年均大件運輸交通量為50輛～200輛時，基于可靠度理論得到的中小跨徑梁式橋恒載效應、大件運輸車載效應及抗力分項系數(shù)取值范圍分別為[1.069, 1.077]、[1.115, 1.131]及[1.165,1.225]；

(3) 基于正常使用極限狀態(tài)可靠度分析及目標可靠指標，可根據(jù)不同橋梁構件配筋信息等，可針對大件運輸車輛荷載，確定基于正常使用性能的臨界荷載效應比值，并用于可通行性快速判定；

(4) 大件運輸車載下橋梁構件安全性評估結(jié)果受構件技術狀況等級影響顯著，年均大件運輸車輛通行量的影響相對較小，但后者對構件正常使用性能評估結(jié)果影響顯著；

(5) 盡管已經(jīng)通過對安全性及正常使用性能要求的考慮，建立了大件車輛過橋評估方法，然而，該方法在不同地域特征下的應用及優(yōu)化仍需進一步研究。