第五章

橋梁承載能力評(píng)定姚國(guó)文博士后，教aoguowen@QQ:394677827重慶交通大學(xué)，2024年9月30日交通運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范宣貫與交流會(huì)內(nèi)容第一節(jié)橋梁承載能力評(píng)定的方法第二節(jié)現(xiàn)行《規(guī)程》中橋梁承載能力評(píng)定的方法3第一節(jié)橋梁承載能力評(píng)定的方法

對(duì)既有橋梁進(jìn)行承載能力評(píng)定的方法很多，大致可分為經(jīng)驗(yàn)法、荷載試驗(yàn)法、設(shè)計(jì)理論法和以可靠度理論為基礎(chǔ)的評(píng)估方法。4一、基于實(shí)橋調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)方法評(píng)分系統(tǒng)法

由有經(jīng)驗(yàn)的工程師對(duì)既有橋梁進(jìn)行檢查評(píng)分，并依此對(duì)材料質(zhì)量、損傷程度等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

將橋梁劃分為15個(gè)部件，根據(jù)橋梁部件的缺損程度及標(biāo)度、缺損對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度以及缺損發(fā)展變化狀況，對(duì)橋梁各部件分別進(jìn)行評(píng)分，值域?yàn)?~5?！?”表示完好狀況，“5”表示危險(xiǎn)狀況。再根據(jù)橋梁部件的評(píng)分確定各部件的評(píng)價(jià)等級(jí)。52.經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是根據(jù)大量的調(diào)查研究，確定結(jié)構(gòu)損傷、材料老化、環(huán)境影響等影響承載能力的各種系數(shù)及取值范圍，折算求出橋梁承載能力的方法。63.經(jīng)驗(yàn)公式法

依據(jù)廣泛的調(diào)查研究，確定若干影響承載能力的系數(shù)及其取值范圍，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)估。7

主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)既有橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)估的方法，包括靜載試驗(yàn)法和動(dòng)載試驗(yàn)法。1.靜載試驗(yàn)法

靜載試驗(yàn)法首先在橋梁結(jié)構(gòu)上選擇計(jì)算受力最為不利、損壞比較嚴(yán)重、搭設(shè)試驗(yàn)觀測(cè)腳手架比較簡(jiǎn)便的橋孔，再選用一、兩個(gè)主要內(nèi)力控制的截面，然后施加與設(shè)計(jì)荷載或使用荷載基本相當(dāng)?shù)耐廨d，利用檢測(cè)儀器，測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的控制部位與控制截面在荷載作用下的應(yīng)變、撓度變形、裂縫及開(kāi)展情況、橫向分布系數(shù)、墩臺(tái)變形等特性變化，二、荷載試驗(yàn)法8將測(cè)試結(jié)果與結(jié)構(gòu)理論計(jì)算值及規(guī)范的允許值作比較，推算出對(duì)應(yīng)的荷載等級(jí)和承載能力，或借助試驗(yàn)結(jié)果修正結(jié)構(gòu)抗力，若試驗(yàn)加載到最大荷載，工作正常，試驗(yàn)值與分析值相符合，撓度、裂縫在規(guī)定容許范圍之內(nèi)，可以認(rèn)為橋梁在此荷載下，可安全通過(guò)。

靜載試驗(yàn)法具有直觀、可靠的特點(diǎn)，是其他方法所不能及的，但也不能替代常規(guī)評(píng)定方法，而只能視為獲取信息的手段和分析方法的補(bǔ)充。9靜力加載10重慶交通大學(xué)數(shù)據(jù)采集112.動(dòng)載試驗(yàn)法

動(dòng)載試驗(yàn)是通過(guò)橋上汽車(chē)的跑車(chē)、跳車(chē)、剎車(chē)動(dòng)荷載或穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)等方式的激振荷載作用，使用檢測(cè)儀器，測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)上各控制部位的頻率、振幅、阻尼及沖擊系數(shù)等動(dòng)態(tài)參數(shù)，分析這些測(cè)試結(jié)果并與相應(yīng)的計(jì)算值或經(jīng)驗(yàn)值比較，進(jìn)而評(píng)定承載能力。12重慶交通大學(xué)跳車(chē)加載13重慶交通大學(xué)數(shù)據(jù)采集aavf143.設(shè)計(jì)理論法

此法是指基于橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，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(lái)評(píng)定承載能力。對(duì)于磚、石和混凝土結(jié)構(gòu)，有：15

對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，有：

式中

為舊橋檢算系數(shù)，根據(jù)橋型和橋梁的實(shí)際狀況的優(yōu)劣確定。16三、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)方法1.橋梁評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)

評(píng)估是考慮結(jié)構(gòu)損傷和運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并以整個(gè)結(jié)構(gòu)體系（上部、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程）為對(duì)象，對(duì)橋梁的可靠性（安全性、適用性、耐久性）進(jìn)行分析評(píng)價(jià)并作出決策（如正常使用、限制使用、修理加固、替換更新等）的過(guò)程。

影響評(píng)估的因素眾多，因素之間相互影響，關(guān)系復(fù)雜且人的工程經(jīng)驗(yàn)有著密切的關(guān)系。橋梁評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)，就是利用計(jì)算機(jī)模擬有經(jīng)驗(yàn)專(zhuān)家的決策機(jī)理，對(duì)既有橋梁進(jìn)行綜合評(píng)估的方法。目前，實(shí)用的評(píng)估系統(tǒng)仍在研究發(fā)展之中。172.專(zhuān)家意見(jiàn)調(diào)查

專(zhuān)家意見(jiàn)調(diào)查（ExpertOpinionSurveys）指直接收集、分析、歸納專(zhuān)家意見(jiàn)，對(duì)某一事件的可能結(jié)果作出評(píng)估的方法。

影響評(píng)估的因素眾多，因素之間相互影響，關(guān)系復(fù)雜且人的工程經(jīng)驗(yàn)有著密切的關(guān)系。橋梁評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)，就是利用計(jì)算機(jī)模擬有經(jīng)驗(yàn)專(zhuān)家的決策機(jī)理，對(duì)既有橋梁進(jìn)行綜合評(píng)估的方法。目前，實(shí)用的評(píng)估系統(tǒng)仍在研究發(fā)展之中。18四、結(jié)構(gòu)可靠性理論方法

結(jié)構(gòu)可靠性理論采用失效概率PF或可靠指標(biāo)β來(lái)衡量結(jié)構(gòu)的安全水平。兩種方式：①直接評(píng)估β（或PF），并與預(yù)先擬定的目標(biāo)可靠指標(biāo)βT相比較；②評(píng)估既有橋梁的可靠度，并制訂評(píng)估規(guī)范中的分項(xiàng)安全系數(shù)。19第二節(jié)現(xiàn)行《規(guī)程》中橋梁承載能力評(píng)定的方法一、一般規(guī)定1、對(duì)在用橋梁，應(yīng)從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和穩(wěn)定性四個(gè)方面進(jìn)行承載能力檢測(cè)評(píng)定。2、圬工結(jié)構(gòu)橋梁在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，采用引入檢算系數(shù)

或

、截面折減系數(shù)

的方法進(jìn)行修正計(jì)算。3、配筋混凝土橋梁在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，采用引入檢算系數(shù)

或

、承載能力惡化系數(shù)

、截面折減系數(shù)

和

的方法進(jìn)行修正計(jì)算。20

4、鋼結(jié)構(gòu)橋梁在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，采用引人檢算系數(shù)

或

的方法進(jìn)行修正計(jì)算。5、對(duì)交通繁忙和重載車(chē)輛較多的橋梁，汽車(chē)荷載效應(yīng)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)荷載狀況，通過(guò)活載影響修正系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算。6、當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力檢算系數(shù)評(píng)定標(biāo)度

時(shí)，應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)評(píng)定計(jì)算。7、作用效應(yīng)與抗力響應(yīng)的比值在1.0～1.2之間時(shí)，應(yīng)通過(guò)荷載試驗(yàn)評(píng)定承載能力。21經(jīng)過(guò)荷載試驗(yàn)的承載能力檢算系數(shù)Z2值22橋梁承載能力鑒定方法及參數(shù)體系23基于檢測(cè)結(jié)果的橋梁承載力評(píng)定方法及參數(shù)體系24二、圬工橋梁承載能力評(píng)定1、圬工橋梁承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測(cè)結(jié)果按下式進(jìn)行計(jì)算評(píng)定：252、抗力效應(yīng)值應(yīng)按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，

、

應(yīng)按本規(guī)程有關(guān)規(guī)定取值。3、圬工橋梁正常使用極限狀態(tài)，宜按現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。圬工橋梁承載能力極限狀態(tài)評(píng)定，主要考慮采取引入橋梁檢算系數(shù)、截面折減系數(shù)和活載修正系數(shù)分別對(duì)極限狀態(tài)方程中結(jié)構(gòu)杭力效應(yīng)和荷載效應(yīng)進(jìn)行修正，并通過(guò)比較判定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力狀況。26三、配筋混凝土橋梁承載能力評(píng)定1、配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測(cè)結(jié)果按下式進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。272、抗力效應(yīng)值應(yīng)按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，

、

、

、

應(yīng)按本規(guī)程有關(guān)規(guī)定取值。3、配筋混凝土橋梁正常使用極限狀態(tài)，宜按現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)規(guī)范及檢測(cè)結(jié)果分以下三方面進(jìn)行計(jì)算評(píng)定:1）限制應(yīng)力:282）荷載作用下的變形：3）各類(lèi)荷載組合作用下裂縫寬度滿足:294、橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持久狀況下裂縫寬度應(yīng)小于下表的限值。結(jié)構(gòu)類(lèi)別裂縫部位容許最大寬度（mm）其他要求鋼筋混凝土梁主筋附近豎向裂縫0.25腹板斜向裂縫0.3組合梁結(jié)合面0.5不容許貫通結(jié)合面橫隔板與梁體端部0.3支座墊石0.5全預(yù)應(yīng)力梁梁體豎向裂縫不容許梁體橫向裂縫不容許梁體縱向裂縫0.2A類(lèi)預(yù)應(yīng)力混凝土梁梁體豎向裂縫不容許梁體橫向裂縫不容許梁體縱向裂縫0.2B類(lèi)預(yù)應(yīng)力混凝土梁梁體豎向裂縫0.15梁體橫向裂縫0.15梁體縱向裂縫0.230磚、石、混凝土拱拱圈橫向0.3裂縫高小于截面高一半拱圈縱向0.5裂縫長(zhǎng)小于跨徑的1/8拱波與拱肋結(jié)合處0.2墩臺(tái)墩臺(tái)帽0.3不容許貫通墩臺(tái)身截面的一半墩臺(tái)身經(jīng)常受侵蝕性環(huán)境影響有筋0.2無(wú)筋0.3常年有水，但無(wú)侵蝕性影響有筋0.25無(wú)筋0.35干溝或季節(jié)性有水河流0.4續(xù)上表注：表中所列容許最大縫寬適用于一般條件。對(duì)于潮濕和空氣中含有較多腐蝕性氣體等條件下的縫寬限值應(yīng)要求更嚴(yán)格一些。31四、鋼結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定1、鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度、總體穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)按現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，其應(yīng)力限值取值為

。2、鋼結(jié)構(gòu)荷載作用下的變形應(yīng)按下式計(jì)算評(píng)定：32五、拉吊索承載能力評(píng)定1、拉吊索強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算評(píng)定：33六、橋梁地基評(píng)定1、經(jīng)久壓實(shí)的橋梁地基土，在墩臺(tái)與基礎(chǔ)無(wú)異常變位的情況下可適當(dāng)提高其承載能力，最大提高系數(shù)不得超過(guò)1.25。2、當(dāng)橋頭填土經(jīng)久壓實(shí)時(shí)，填土內(nèi)摩擦角

可根據(jù)土質(zhì)情況適當(dāng)放大5~10度，但提高后的最大取值不得超過(guò)50度。34七、分項(xiàng)檢算系數(shù)確定1、圬工與配筋混凝土橋梁，應(yīng)綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表觀缺損狀況、材質(zhì)強(qiáng)度和橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率等的檢測(cè)評(píng)定結(jié)果，按下列規(guī)定確定承載能力檢算系數(shù)

：1）按下式計(jì)算確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)評(píng)定標(biāo)度

。檢測(cè)指標(biāo)名稱(chēng)缺損狀況材質(zhì)強(qiáng)度自振頻率權(quán)重

0.40.30.3承載能力檢算系數(shù)檢測(cè)指標(biāo)權(quán)重值352、根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)評(píng)定標(biāo)度，宜按下表確定橋梁承載能力檢算系數(shù)

值，特殊情況下可采用專(zhuān)家調(diào)查法確定。承載能力檢算評(píng)定標(biāo)度D受彎軸心受壓軸心受拉偏心受壓偏心受拉受扭局部承壓11.151.21.051.151.151.101.1521.101.151.001.101.101.051.1031.001.050.951.001.000.951.0040.90.950.850.900.900.850.9050.80.850.750.800.800.750.80圬工及配筋混凝土橋梁的承載能力檢算系數(shù)Z1值363、鋼結(jié)構(gòu)橋梁承載能力檢算系數(shù)

宜按下表取值。缺損狀況評(píng)定標(biāo)度性狀描述1焊縫完好，各節(jié)點(diǎn)鉚釘、螺栓無(wú)松動(dòng)；構(gòu)件表面完好，無(wú)明顯損傷，防護(hù)涂層略有老化、污垢2焊縫完好，少數(shù)節(jié)點(diǎn)有個(gè)別鉚釘、螺栓松動(dòng)變形；構(gòu)件表面有少量銹跡，防護(hù)涂層油漆變色、起泡剝落，面積在10%以?xún)?nèi)3少數(shù)焊縫開(kāi)裂，部分節(jié)點(diǎn)有鉚釘、螺栓松動(dòng)變形;構(gòu)件表面有少量銹跡，防護(hù)涂層油漆明顯老化變色并伴有大量起泡剝落，面積在10%~20%以?xún)?nèi)。個(gè)別次要構(gòu)件有異常變形，行車(chē)稍感振動(dòng)或搖晃4焊縫開(kāi)裂，并造成截面削弱。聯(lián)結(jié)部位鉚釘、螺栓松動(dòng)變形，10%~30%已損壞;構(gòu)件表面銹跡嚴(yán)重，截面損失在3%~10%以?xún)?nèi)，防護(hù)涂層油漆明顯老化變色并普遍起泡剝落，面積在50%以上。個(gè)別主要構(gòu)件有異常變形，行車(chē)有明顯振動(dòng)或搖晃并伴有異常聲音5焊縫開(kāi)裂嚴(yán)重，造成截面削弱在10%以上。聯(lián)結(jié)部位30%以上鉚釘、螺栓已損壞;構(gòu)件表面銹跡嚴(yán)重，截面損失在10%以上，材質(zhì)特性明顯退化;防護(hù)涂層油漆完全失效。主要構(gòu)件有異常變形，行車(chē)振動(dòng)或搖晃顯著并伴有不正常移動(dòng)374、拉吊索承載能力檢算系數(shù)

宜按下表取值。缺損狀況評(píng)定標(biāo)度性狀描述1表面防護(hù)完好，錨頭無(wú)積水，錨下混凝土無(wú)裂縫2表面防護(hù)基本完好，有細(xì)微裂縫，錨頭無(wú)銹蝕，錨固區(qū)無(wú)裂縫3表面防護(hù)有少量裂縫，伴有少量銹跡，錨頭有輕微銹蝕，錨固區(qū)有細(xì)小裂縫4表面防護(hù)普遍開(kāi)裂，并有部分脫落，錨頭銹蝕，錨固區(qū)有明顯的受力裂縫5表面防護(hù)普遍開(kāi)裂，并有大量脫落，鋼索裸露，鋼索銹蝕嚴(yán)重，錨頭積水銹蝕，錨固區(qū)有明顯的受力裂縫，裂縫寬度大于0.2mm38

5、配筋混凝土橋梁承載能力惡化系數(shù)

應(yīng)按下列規(guī)定確定1）依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，按下表的規(guī)定確定構(gòu)件惡化狀況評(píng)定標(biāo)度

。序號(hào)檢測(cè)指標(biāo)權(quán)重αj綜合評(píng)定方法1缺損狀況0.32惡化狀況評(píng)定標(biāo)度E按下式計(jì)算:式中:Ej—結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某項(xiàng)檢測(cè)評(píng)定指標(biāo)的評(píng)定標(biāo)

度，按本規(guī)程第4、5章的有關(guān)規(guī)定確定;

αj—某項(xiàng)檢測(cè)評(píng)定指標(biāo)的權(quán)重。2鋼筋銹蝕電位0.113混凝土電阻率0.054混凝土碳化狀況0.205鋼筋保護(hù)層厚度0.126氯離子含量0.157混凝土強(qiáng)度0.05392）根據(jù)惡化狀況評(píng)定標(biāo)度

及橋梁所處的環(huán)境條件，按下表確定配筋混凝土橋梁的承載能力惡化系數(shù)

。惡化狀況評(píng)定標(biāo)度

環(huán)境條件干燥不凍無(wú)侵蝕干、濕交替不凍無(wú)侵蝕性介質(zhì)干、濕交替凍無(wú)侵蝕性介質(zhì)干、濕交替凍有侵蝕性介質(zhì)10.000.020.050.0620.020.040.070.0830.050.070.100.1240.100.120.140.1850.150.170.200.2540

6、圬工與配筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面折減系數(shù)，應(yīng)按以下規(guī)定確定:

依據(jù)材料風(fēng)化、碳化、物理與化學(xué)損傷三項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)的評(píng)定標(biāo)度，按下式計(jì)算確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面損傷的綜合評(píng)定標(biāo)度

。41

依據(jù)截面損傷的綜合評(píng)定標(biāo)度，按下表確定截面折減系數(shù)

。評(píng)定標(biāo)度材料風(fēng)化狀況性狀描述1微風(fēng)化手搓構(gòu)件表面，無(wú)砂粒滾動(dòng)摩擦的感覺(jué)，手掌上粘有構(gòu)件材料粉末，無(wú)砂粒。構(gòu)件表面直觀較光潔2弱風(fēng)化手搓構(gòu)件表面，有砂粒滾動(dòng)摩擦的感覺(jué)，手掌上附著物大多為構(gòu)件材料粉末，砂粒較少。構(gòu)件表面砂粒附著不明顯或略顯粗糙3中度風(fēng)化手搓構(gòu)件表面，有較強(qiáng)的砂粒滾動(dòng)摩擦的感覺(jué)或粗糙感，手掌上附著物大多為砂粒，粉末較少。構(gòu)件表面明顯可見(jiàn)砂粒附著或明顯粗糙4較強(qiáng)風(fēng)化手搓構(gòu)件表面，有強(qiáng)烈的砂粒滾動(dòng)摩擦的感覺(jué)或粗糙感，手掌上附著物基本為砂粒，粉末很少。構(gòu)件表面可見(jiàn)大量砂粒附著或有輕微剝落5嚴(yán)重風(fēng)化構(gòu)件表面可見(jiàn)大量砂粒附著，且構(gòu)件部分表層剝離或混凝土已露粗骨料42圬工與配筋混凝土橋梁物理與化學(xué)損傷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定標(biāo)度性狀描述1構(gòu)件表面較好，局部表面有輕微剝落2構(gòu)件表面剝落面積在5%以?xún)?nèi);或損傷最大深度與截面損傷發(fā)生部位構(gòu)件最小尺寸之比小于0.023構(gòu)件表面剝落面積在5%～10%以?xún)?nèi);或損傷最大深度與截面損傷發(fā)生部位構(gòu)件最小尺寸之比小于0.044構(gòu)件表面剝落面積在10%～15%以?xún)?nèi);