基于概率分析的橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)研究

梁茜雪

（廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007）

橋梁靜載試驗(yàn)是新建及在役橋梁評(píng)估承載能力、制定通行方式、甄選維修加固方案等不可忽略的重要步驟之一，具有基于理論和經(jīng)驗(yàn)分析方法無法替代的優(yōu)勢(shì)，是目前廣泛應(yīng)用的承載能力評(píng)定方法[1-3]。 靜載試驗(yàn)施加的試驗(yàn)荷載可通過計(jì)算確定大小和位置，但因橋梁的抗力和其它作用具有未知性和不確定性，結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)時(shí)存在失效可能，試驗(yàn)前應(yīng)評(píng)估結(jié)構(gòu)安全性。 目前國內(nèi)暫無標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定要求評(píng)估靜載試驗(yàn)安全，JTG/T J21-01-2015 《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)控，通過監(jiān)測(cè)控制截面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算值比較分析、關(guān)注薄弱部位力學(xué)指標(biāo)的變化和既有病害的發(fā)展來判斷繼續(xù)加載的安全[4]，檢測(cè)單位通常僅關(guān)注試驗(yàn)過程的安全控制[5-7]。 單純的過程監(jiān)控不能保證在發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力異常時(shí)造成的損傷最小，因加載分級(jí)不足甚至可能使承載能力下降嚴(yán)重橋梁有坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。 試驗(yàn)前對(duì)失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估， 采取必要的安全措施，有效降低對(duì)結(jié)構(gòu)的傷害，是進(jìn)行試驗(yàn)安全評(píng)估的主要目的。 目前國內(nèi)對(duì)橋梁靜載試驗(yàn)安全性研究很少，楊春俠等基于可靠度理論推導(dǎo)靜載試驗(yàn)時(shí)橋梁失效概率與驗(yàn)證荷載水準(zhǔn)K 的關(guān)系式，分析了作用效應(yīng)比及超載情況對(duì)K 的影響[8]。 但其推導(dǎo)的失效概率公式忽略了恒載效應(yīng)的隨機(jī)性，認(rèn)為試驗(yàn)時(shí)在結(jié)構(gòu)上施加的荷載均為普通變量，由此得出的失效概率并不準(zhǔn)確。

本文分別按成橋和單梁狀態(tài)分析結(jié)構(gòu)失效概率的基本變量，建立新建橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析模型，并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)既有和提載橋梁的失效概率公式，研究影響失效主要因素的規(guī)律并明確應(yīng)進(jìn)行評(píng)估的橋梁范圍。

1 靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析方法

橋梁靜載試驗(yàn)包括成橋靜載試驗(yàn)和單梁靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象分別為已完工橋梁和裝配式橋梁的預(yù)制主梁。 由于兩類試驗(yàn)影響試驗(yàn)可靠度的隨機(jī)變量不同，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析方法存在差異，以下針對(duì)兩類試驗(yàn)分別推導(dǎo)試驗(yàn)失效風(fēng)險(xiǎn)的分析公式。

1.1 成橋靜載試驗(yàn)

橋梁靜載試驗(yàn)通過規(guī)定荷載效率η 的取值范圍保證試驗(yàn)效果，提出交（竣）工驗(yàn)收試驗(yàn)宜介于0.85～1.05，其余情況宜介于0.95～1.05。 η 按下式計(jì)算[4]

式中：ST為試驗(yàn)荷載作用下， 某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或位移的最大計(jì)算效應(yīng)值；S′為控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力或位移的最不利效應(yīng)計(jì)算值；μ 為沖擊系數(shù)。

由于JTG/T J21-01-2015 《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》未明確規(guī)定S′如何取值，在計(jì)算時(shí)存在爭(zhēng)議。目前普遍做法是以汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為S′，不考慮分項(xiàng)系數(shù)、組合系數(shù)和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)[9-11]。取SQk表示已包含沖擊力影響的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，式（1）變?yōu)?/p>

與成橋靜載試驗(yàn)可靠度有關(guān)的隨機(jī)變量包括抗力R 和恒載效應(yīng)SG，其概率密度函數(shù)分別為fR（r）和fSG（SG），標(biāo)準(zhǔn)值分別為Rk和SQk。 R 和SG為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，為簡化計(jì)算，取η=1，此時(shí)的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)為

式（5）為靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的解析公式，求出該公式的精確解較困難， 工程上均采用數(shù)值計(jì)算方法求得近似解。 本文采用應(yīng)用較成熟的JC 法計(jì)算，該方法通過已知的基本變量統(tǒng)計(jì)參數(shù)即可計(jì)算出滿足要求的結(jié)果。 R 和SG的統(tǒng)計(jì)參數(shù)按文獻(xiàn)[13]、[14]方法由Rk和SGk計(jì)算，其中按JTG 3362-2018《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》 設(shè)計(jì)的橋梁，其抗力標(biāo)準(zhǔn)值和荷載效應(yīng)的關(guān)系可表示為

式中:γ0為橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；γR為抗力分項(xiàng)系數(shù)；γG和γQ分別為恒載和汽車荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)。

1.2 單梁靜載試驗(yàn)

單梁靜載試驗(yàn)前預(yù)制梁僅承受自身重量，控制荷載除考慮汽車荷載外， 還需計(jì)入未施工的恒載[16-17]。 荷載效率η 按下式計(jì)算

式中：SG2k為未施工的二期恒載及縱橫濕接縫等恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。

成橋后主梁恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SGk為未施工恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SG2k和預(yù)制梁自重效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SG1k之和，即SGk=SG1k+SG2k； 本文稱兩者之比為恒恒效應(yīng)比ρG，即ρG=SG2k/SG1k。 取η=1，由式（7）得到ST與SG1k的關(guān)系式為

式中：fSG1（SG1）為SG1的概率密度函數(shù)。 SG1的概率及統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算理論與SG相同。

在成橋試驗(yàn)時(shí)，因無未施工恒載，隨機(jī)變量SG1即為SG，且ρG＝0，式（10）退化為式（5）。 從靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估角度來說，成橋試驗(yàn)是單梁試驗(yàn)的一種特殊情況。

2 新建橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

新建橋梁不考慮抗力衰減， 抗力標(biāo)準(zhǔn)值Rk按式（6）計(jì)算。 JTG D60-2015《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》劃分的公路橋涵設(shè)計(jì)安全等級(jí)中大部分橋梁屬于一級(jí)，二級(jí)僅包括三、四級(jí)公路上的小橋，故本文僅研究安全等級(jí)為一級(jí)的橋梁試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，式（6）中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0取1.1。 成橋和單梁靜載試驗(yàn)分別按式（5）和（10）計(jì)算試驗(yàn)失效概率P，分析時(shí)采用可靠指標(biāo)β 表示試驗(yàn)可靠度。 β 按下式計(jì)算

β=Ф-1（1－P）（11）

式中：Ф-1（·）為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)的反函數(shù)。

本節(jié)按不同基本構(gòu)件計(jì)算相應(yīng)的試驗(yàn)可靠指標(biāo)β， 研究新建橋梁成橋和單梁在不同活恒效應(yīng)比ρ 和恒恒效應(yīng)比ρG時(shí)的試驗(yàn)失效風(fēng)險(xiǎn)規(guī)律。 其中成橋靜載試驗(yàn)包括軸心受壓、軸心受拉、受彎、偏心受壓和受剪5 類基本構(gòu)件，單梁靜載試驗(yàn)僅包括受彎和受剪2 類基本構(gòu)件。

由于單梁試驗(yàn)時(shí)的趨勢(shì)相近，僅在圖1（a）和圖1（b）分別列出ρG=0 和ρG=0.5 時(shí)活恒效應(yīng)比ρ 與試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 的關(guān)系曲線。 圖1 表明無論是成橋試驗(yàn)還是單梁試驗(yàn)，各類構(gòu)件的試驗(yàn)可靠度均隨活恒效應(yīng)比增加而增大，ρ=2.5 較ρ=0.1 時(shí)約增加0.4～1.0，說明ρ 對(duì)β 影響明顯。 一般情況下橋梁活恒效應(yīng)比與跨徑成反比， 由此可知中大跨徑橋梁試驗(yàn)失效風(fēng)險(xiǎn)較小跨徑橋梁高。5 類基本構(gòu)件中的延性破壞構(gòu)件試驗(yàn)可靠指標(biāo)很接近，軸心受拉、受彎、大偏壓構(gòu)件間相同恒恒效應(yīng)比時(shí)β 最大差值約為0.1。 脆性破壞構(gòu)件的β 較延性破壞構(gòu)件大， 軸心受壓構(gòu)件明顯大于其它構(gòu)件，與延性破壞構(gòu)件相比約高0.5。 這是因?yàn)榇嘈云茐臉?gòu)件的設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)大于延性破壞構(gòu)件[19]，相應(yīng)的試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 也較大。

圖1 活恒效應(yīng)比與試驗(yàn)可靠指標(biāo)關(guān)系曲線Fig.1 Relation curve between the load effect ratio of dead to live and the test reliability index

單梁靜載試驗(yàn)的加載對(duì)象是預(yù)制梁，其主要內(nèi)力為彎矩和剪力，圖2 僅列出了單梁靜載試驗(yàn)時(shí)受彎和受剪構(gòu)件的恒恒效應(yīng)比ρG與試驗(yàn)可靠指標(biāo)β關(guān)系曲線。 圖2 表明試驗(yàn)可靠指標(biāo)隨恒恒效應(yīng)比的增大而增大，但在ρG≤1 時(shí)增幅較明顯，之后逐漸平緩，且β 的增幅與ρ 成反比。

圖2 恒恒效應(yīng)比與試驗(yàn)可靠指標(biāo)關(guān)系曲線Fig.2 Relation curve between the load effect ratio of dead(constructed) to dead(unconstructed) and the test reliability index

由于實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)中預(yù)制梁的未施工恒載效應(yīng)普遍小于預(yù)制梁自重效應(yīng)，僅分析ρG從0 增大至1 時(shí)對(duì)β 的影響程度。 設(shè)ρG=0 和ρG=1 時(shí)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)可靠指標(biāo)分別為β0和β1，β1與β0的差值為Δβ。在表1 列出受彎和受剪構(gòu)件在ρ=0.10，0.25，0.50，1.00，1.50，2.50 時(shí)的β0、β1和Δβ，分析發(fā)現(xiàn)：受剪構(gòu)件Δβ的最大值僅為0.07，說明ρG變化對(duì)受剪構(gòu)件β 影響很小，可不考慮；受彎構(gòu)件的最大值為0.16，但在ρ>0.50 時(shí)Δβ<0.10,說明ρ>0.50 時(shí)ρG變化對(duì)受彎構(gòu)件β 的影響可忽略。 綜上可知，僅需在ρ≤0.50 橋梁的單梁靜載試驗(yàn)彎曲工況時(shí)考慮ρG對(duì)試驗(yàn)可靠度的影響，且ρG增大對(duì)β 提高作用較小。

表1 不同活恒效應(yīng)比時(shí)構(gòu)件的可靠指標(biāo)變化Tab.1 Changes in the reliability index of components with different load effect ratio of dead to live

3 既有橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

已建成結(jié)構(gòu)在服役過程中，由于結(jié)構(gòu)初始的材料、設(shè)計(jì)、構(gòu)造及施工的缺陷，荷載作用產(chǎn)生的累積損傷，環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)的影響，材料性能隨時(shí)間下降等因素，在經(jīng)歷一段使用期后抗力在綜合因素作用下總體表現(xiàn)為衰減趨勢(shì)[20-21]。 既有橋梁在評(píng)估試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)考慮抗力的變化，通過引入抗力衰減系數(shù)φR研究抗力降低對(duì)靜載試驗(yàn)可靠性的影響。引入φR后， 現(xiàn)有抗力R′與擬建時(shí)的設(shè)計(jì)抗力R 的關(guān)系如下

認(rèn)為既有橋梁與擬建橋梁抗力服從相同的概率分布類型，統(tǒng)計(jì)參數(shù)變異性相同，從而推知現(xiàn)有抗力均值μR′和變異系數(shù)δR′分別為

式中：μR和δR分別為擬建橋梁的抗力均值和變異系數(shù)。

用抗力變量R′代替式（5）中的設(shè)計(jì)抗力變量R，重新計(jì)算成橋靜載試驗(yàn)的可靠指標(biāo)。圖3（a）和圖3（b）分別為軸心受壓和受彎構(gòu)件在φR=0.7～1.0 時(shí)與β的關(guān)系曲線， 其余3 類基本構(gòu)件的變化趨勢(shì)相近。圖3 表明隨抗力減小β 明顯下降， 趨勢(shì)接近線性，且同類構(gòu)件在不同活恒效應(yīng)比時(shí)下降的速度接近。當(dāng)抗力下降30%時(shí)，軸心受壓、軸心受拉、受彎、偏心受壓和受剪構(gòu)件的β 降幅平均值分別為2.3、2.7、2.5、2.4、1.4。

圖3 抗力衰減系數(shù)與試驗(yàn)可靠指標(biāo)關(guān)系曲線Fig.3 Relation curve between the load effect ratio of resistance attenuation and the test reliability index

4 提載橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路運(yùn)輸車輛載重增加，流量增大，越來越多舊橋的承載能力不能滿足實(shí)際運(yùn)營要求。 拆除重建不僅耗費(fèi)大量資金還會(huì)對(duì)現(xiàn)有交通產(chǎn)生不利影響，提載加固往往是更為經(jīng)濟(jì)合理的方案[22]。 鑒定提載橋梁承載潛力的靜載試驗(yàn)控制荷載較原設(shè)計(jì)荷載大，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)更高[23]。本文引入提載系數(shù)φq以研究試驗(yàn)控制荷載提高對(duì)試驗(yàn)可靠性的影響。 引入φq后，提載橋梁靜載試驗(yàn)的荷載效率η 為

仍取η＝1， 按1.1 節(jié)中方法計(jì)算成橋靜載試驗(yàn)的可靠指標(biāo)β，不考慮抗力衰減，僅分析控制荷載與β 的關(guān)系。圖4（a）和圖4（b）分別為軸心受壓和受彎構(gòu)件在φq=1.0～1.5 時(shí)與的β 關(guān)系曲線，其余3 類基本構(gòu)件的變化趨勢(shì)相近。 圖4 中試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 均隨提載系數(shù)φq增大而線性減小，減小速率與活恒效應(yīng)比ρ 成正比。 如受彎構(gòu)件， 對(duì)應(yīng)ρ=0.1、2.5，φq從1.0 增大至1.5 時(shí)，β 分別降低0.29 和2.14。 說明活載效應(yīng)在總效應(yīng)中占比越大，活載變化引起的試驗(yàn)可靠度波動(dòng)越大。 分析具體數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，除受剪構(gòu)件外，其余4 類基本構(gòu)件在原有荷載效應(yīng)提高50%時(shí)β 的平均降幅接近，對(duì)應(yīng)軸心受壓、軸心受拉、受彎、 偏心受壓和受剪構(gòu)件降幅平均值分別為1.1，1.3，1.2，1.2，0.7。

圖4 提載系數(shù)與試驗(yàn)可靠指標(biāo)關(guān)系曲線Fig.4 Relation curve between the load effect ratio of load lifting and the test reliability index

5 橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在靜載試驗(yàn)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，應(yīng)規(guī)定容許可靠指標(biāo)［β］，當(dāng)計(jì)算出的試驗(yàn)可靠指標(biāo)β≤［β］時(shí)，表示試驗(yàn)的失效概率是在可接受范圍， 可開展試驗(yàn)，否則應(yīng)暫停試驗(yàn)并采取其它措施降低風(fēng)險(xiǎn)。 JTG 2120-2020《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)時(shí)，延性破壞和脆性破壞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)分別為4.7 和5.2。靜載試驗(yàn)施加的是短期靜荷載，且為分級(jí)加載，通過監(jiān)測(cè)過程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)可降低失效風(fēng)險(xiǎn)，所以建議在確定［β］時(shí)，按設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)降低，分別為延性破壞3.7，脆性破壞4.2，對(duì)應(yīng)的失效概率分別為1.078×10-4和1.335×10-5。

新建橋梁以設(shè)計(jì)荷載作為試驗(yàn)控制荷載且控制荷載效應(yīng)不考慮分項(xiàng)系數(shù)、組合系數(shù)和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)時(shí)，單梁和成橋靜載試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 均滿足容許可靠指標(biāo)［β］，可不進(jìn)行試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。 表2 分別列出了控制荷載僅為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值SQk和計(jì)入汽車荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)γQ后的成橋靜載試驗(yàn)可靠指標(biāo)。當(dāng)計(jì)入γQ后，僅當(dāng)ρ≤0.25 時(shí)滿足β≤［β］，多數(shù)橋梁不能滿足要求，結(jié)構(gòu)損傷的概率偏大。

表3 根據(jù)容許可靠指標(biāo)［β］計(jì)算橋梁的容許抗力衰減系數(shù)［φR］。 由表3 可知，［φR］隨ρ 增大而減小，對(duì)應(yīng)不同活恒效應(yīng)比ρ，各類構(gòu)件的［φR］接近。由于β 與ρ 成正比，對(duì)相同的［β］，ρ 越大時(shí)抗力可下降的幅值越大，即［φR］越小。 各類構(gòu)件的容許抗力衰減系數(shù)［φR］在0.83～0.94，說明當(dāng)原設(shè)計(jì)的承載富余較小時(shí)承載能力可下降的空間很小，尤其是對(duì)活恒效應(yīng)小的橋梁。 在既有橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)前，應(yīng)檢查橋梁外觀狀況、材質(zhì)強(qiáng)度、銹蝕狀況等，以評(píng)估抗力下降程度，正確計(jì)算試驗(yàn)可靠指標(biāo)，預(yù)測(cè)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

表3 既有橋梁靜載試驗(yàn)容許抗力衰減系數(shù)Tab.3 Allowable value of coefficient of resistance attenuation of static load test for old bridges

表4 根據(jù)容許可靠指標(biāo)［β］計(jì)算橋梁的容許提載系數(shù)［φq］。 由表4 可知，［φq］隨ρ 增大而減小，對(duì)應(yīng)不同活恒效應(yīng)比ρ，各類構(gòu)件的［φq］接近。 由于試驗(yàn)控制荷載效應(yīng)未計(jì)入分項(xiàng)系數(shù)，試驗(yàn)時(shí)可采用較高的提載系數(shù)， 各類構(gòu)件的容許提載系數(shù) ［φq］在1.25～1.60。 在試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，可通過直接計(jì)算提載系數(shù)判斷是否小于容許提載系數(shù)。 當(dāng)不滿足或抗力已有下降時(shí)，再按實(shí)際抗力計(jì)算可靠指標(biāo)，在不超過容許值的前提下進(jìn)行加載，以保障橋梁安全。

6 算例

本節(jié)采用實(shí)例介紹本文靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在新橋、舊橋和提載橋梁中的應(yīng)用，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證與前述觀點(diǎn)的一致性。

某六跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋， 橫向布置3片預(yù)制箱梁，每孔跨徑均為20 m，橋面總寬8 m，凈寬7 m，防撞護(hù)欄寬0.5 m，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路Ⅱ級(jí)。 該橋已運(yùn)營12 年， 根據(jù)近期檢測(cè)結(jié)果按文獻(xiàn)[25]，計(jì)算得到抗力衰減系數(shù)φR=Z1（1－ζe）=0.92（Z1和ζe分別為承載能力檢算系數(shù)和承載能力惡化系數(shù)）。 因所在路線升級(jí)， 擬將該橋提載至公路Ⅰ級(jí)。 為分析橋梁提載潛力，計(jì)劃進(jìn)行靜載試驗(yàn)，控制荷載采用公路Ⅰ級(jí)。 邊梁跨中為控制截面，控制內(nèi)力為最大彎矩。 該截面的恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SGk=1 988 kN·m；考慮沖擊系數(shù)后，公路Ⅱ級(jí)和公路Ⅰ級(jí)時(shí)的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SQk分別為1 010 kN·m和1 346 kN·m， 活恒效應(yīng)比ρ 分別為0.51 和0.68，提載系數(shù)φq=1.333；按截面和配筋計(jì)算所得的抗力標(biāo)準(zhǔn)值Rk=4 527 kN·m。 取荷載系數(shù)η=1，試驗(yàn)時(shí)控制截面計(jì)算彎矩效應(yīng)ST=SQk=1 346 kN·m。隨機(jī)變量抗力R、 恒載效應(yīng)SG和活載效應(yīng)SQ分別服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布和極值Ⅰ型分布[7]。

分別計(jì)算不同情況時(shí)的試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 并與容許可靠指標(biāo)［β］=3.7 比較，評(píng)估試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算結(jié)果如表5 所示。 由結(jié)果可知：①試驗(yàn)控制荷載計(jì)入分項(xiàng)系數(shù)易使試驗(yàn)可靠度不滿足要求；②抗力下降對(duì)試驗(yàn)安全影響明顯， 應(yīng)重視抗力衰減程度的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；③中小跨徑橋梁的汽車荷載效應(yīng)在內(nèi)力中占比較大，橋梁提載時(shí)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)進(jìn)行分析評(píng)估。

表5 靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果Tab.5 Risk assessment results of static load test

7 結(jié)論

采用基于概率分析的可靠度理論，對(duì)橋梁靜載試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

1） 對(duì)無影響承載能力缺陷的新建橋梁實(shí)施靜載試驗(yàn)時(shí)，不需進(jìn)行試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，但承載力下降的舊橋和提載橋梁應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。 建議延性和脆性材料的試驗(yàn)容許可靠指標(biāo)分別為3.7 和4.2。

2） 新建橋梁靜載試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 與活恒效應(yīng)ρ 和恒恒效應(yīng)比ρG有關(guān)，且均為正比關(guān)系。 其中活恒效應(yīng)比為主要影響因素， 大跨徑橋梁試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較中小跨徑橋梁大，ρ 由0.10 增大至2.50 時(shí)各類構(gòu)件β 約增加0.4～1.0； 恒恒效應(yīng)比影響較小，僅需在ρ≤0.50 橋梁的單梁靜載試驗(yàn)彎曲工況時(shí)考慮ρG對(duì)β 的影響。

3） 既有橋梁考慮抗力退化，試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 隨抗力減小而減小，關(guān)系接近線性，且影響明顯。當(dāng)抗力下降30%時(shí)，軸心受壓，軸心受拉，受彎，偏心受壓和受剪構(gòu)件的β 降幅平均值分別為2.3，2.7，2.5，2.4，1.4。

4） 提載橋梁試驗(yàn)可靠指標(biāo)β 隨汽車荷載效應(yīng)增大而線性減小，同類構(gòu)件降幅隨活恒效應(yīng)比增大而增大。 當(dāng)汽車荷載效應(yīng)提高50%時(shí)，軸心受壓，軸心受拉，受彎，偏心受壓和受剪構(gòu)件的β 降幅平均值分別為1.1，1.3，1.2，1.2，0.7。

5） 橋梁靜載試驗(yàn)控制荷載取值不計(jì)入分項(xiàng)系數(shù)、組合系數(shù)和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的常規(guī)作法從試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)角度看是合理的，能保證試驗(yàn)可靠度在可接受范圍內(nèi)。