橋梁承載能力綜合評定方法的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
3 結構材料性狀檢測
橋梁是一個由多種材料、不同結構組合而成的型綜合系統，結構材料性狀是決定橋梁系統承載能力能否滿足要求的前提條件。為評價結構承載能力的降低程度，對該橋的結構材料性狀進行了專項檢查，根據各項檢測結果，從而為橋梁承載能力評定系數的選取提供科學依據。
3.1 混凝土強度和碳化深度檢測
隨機選取的T構箱梁16個測區的混凝土強度均于該橋混凝土設計強度；實際碳化深度基本上在0.5-1.0mm之間，均小于T構混凝土凈保護層厚度的最小值。由此可知，構件中的混凝土碳化情況對T構內鋼筋的堿性混凝土環境影響不。
3.2 鋼筋保護層厚度
鋼筋保護層的測試結果顯示，該橋T構箱梁的保護層厚度特征值與其測區鋼筋保護層厚度設計值之比于0.85，表明結構鋼筋耐久性的影響程度為輕度。
3.3 鋼筋銹蝕狀態判定
采用半電池電位試驗方法評定鋼筋銹蝕狀況，利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學反映引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態。檢測結果表明，各測區的鋼筋銹蝕狀態基本上為無銹蝕活動性或銹蝕活動性不確定。
3.4 混凝土氯離子含量測試
各測區混凝土粉末試樣中氯離子含量的測試結果顯示，該橋的混凝土中氯離子含量基本上小于0.15％ ，表明氯離子誘發鋼筋銹蝕的可能性很小。
3.5 混凝土電阻率
混凝土電阻率測試結果顯示，各測區的混凝土電阻率均于20kO？cm，說明混凝土電阻率對鋼筋銹蝕影響很慢。
4 基于檢測結果的T構承載能力評價
橋梁結構承載能力評價的主要指標分為：結構承載能力惡化系數ξe、截面折減系數（ ξc、ξs ）以及活載影響修正系數ξq 等。下面分別給出在上述結構性狀檢測結果的基礎上各指標的確定值，并初步分析了該橋梁結構的承載能力。
4.1 承載能力惡化系數
該系數是考慮評定期內橋梁結構質量狀況進一步衰退惡化產生的不利影響，反映這一不利影響可能造成的結構抗力效應的降低程度。
根據上述對T構混凝土的鋼筋銹蝕電位、混凝土電阻率、混凝土碳化深度、混凝土保護層厚度、氯離子含量及混凝土強度推定值等測試結果，以及結構表觀病害狀況的調查結果，綜合分析出結構惡化狀況評定值。
該橋橋址的環境條件為“干燥、不凍、無侵蝕性介質”，其承載能力惡化系數ξe取0.015.
4.2 T型剛構箱梁截面折減系數
截面折減系數主要是%%考慮鋼筋混凝土構件由于材料風化、碳化、物理化學損傷以及鋼筋銹蝕造成的鋼筋有效面積損失對結構構件截面抗力效應的影響。根據本次檢測結果，確定T型剛構箱梁的截面損傷評定標度R，以此分析確定截面折減系數ξc取0.975.
同時，根據對該橋T型剛構箱梁內鋼筋的銹蝕狀況的檢測結果，以及結構所出現的病害狀況分析，即盡管沿著鋼筋出現裂縫，但裂縫短細，寬度小于限值，推定T構箱梁截面發生鋼筋腐蝕的截面折減系數ξs取1.0.
4.3 活載影響修正系數
活載影響系數是為了考慮實際橋梁所承受的汽車荷載與標準汽車荷載之間的差異，并對比分析其對橋梁承載能力的影響。從實際運營車輛的現場調查來看，該橋上運營的超載車輛較少，而且橋梁設計為單向4車道，出現同時并排超載車輛通過的可能性極小。綜合考慮各種因素，可取活載影響修正系數ξq=1.0.
4.4 承載能力檢算系數
承載能力檢算系數是根據結構或構件的實際狀況，對結構或構件的抗力進行折減或提高，該系數綜合考慮橋梁結構或構件的表觀缺損狀況、材質強度和橋梁結構固有模態等的檢測評定結果進行確定。具體確定方法是當結構工作狀況、裂縫及其擴展情況等的評定分析結果滿足相關規定時，采用荷載試驗實測的主要撓度測點和主要應力測點的校驗系數（兩者中取較者）確定橋梁承載能力檢算系數z2.
本次檢測未進行結構的自振頻率檢測，根據經驗按保守估計，按該T構的實測自振頻率與理論頻率相同考慮，按照評定規程的有關規定，取模態參數的評定標度為2.
根據以上的評定結果，取承載力檢算系數z2= 1.12.
4.5 承載能力檢算
4.5.1 計算模型
該橋使用MIDAS軟件進行計算分析，全橋共71個節點，62個單元。
4.5.2 計算荷載
橋梁在橫向分為3個車道，分別施加汽車-超20、掛車-120級荷載，并考慮1.15的偏載系數，4個車道折減系數為0.67.
4.5.3 折減系數與檢算系數
折減系數與檢算系數如表2所示。（略）
4.5.4 驗算結果
該橋的極限%%承載能力狀態組合彎矩驗算結果顯示：邊跨跨中附近其抗彎承載力驗算不通過，其它截面均滿足規范要求。驗算結果與實際中邊跨跨中處出現下撓和較多裂縫的檢測結果相吻合。
該橋的正常使用極限狀態組合應力驗算結果顯示：邊跨跨中附近截面應力超過規范規定的拉應力，最為-1.369 3MPa；T構梁墩頂處截面應力超過規范規定的拉應力，最為-0.814 8MPa，其它截面應力均滿足規范要求。
5 結論
本文通過荷載試驗、結構性狀專項檢測和結構驗算相結合的方法對橋梁的結構承載能力進行評定。結果表明，T構的整體剛度和承載能力基本能滿足設計荷載要求，但從橋跨結構型式看，T構中跨的跨徑與兩邊跨跨徑之和相當，而中跨采用的是懸臂加掛梁的結構，其整體剛度較邊跨差，T構箱梁在各種因素的作用下出現開裂等缺陷，降低了結構的整體剛度，這些缺陷都是導致T構不斷下撓的原因。
該方法與《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》的評定方法相比，考慮了結構性狀的折減等因素，用修正后的參數進行結構構件承載能力的驗算，更全面、準確地反映了橋梁的整體狀況，與實際的檢測結果吻合較好。
橋梁是一個由多種材料、不同結構組合而成的型綜合系統，結構材料性狀是決定橋梁系統承載能力能否滿足要求的前提條件。為評價結構承載能力的降低程度，對該橋的結構材料性狀進行了專項檢查，根據各項檢測結果，從而為橋梁承載能力評定系數的選取提供科學依據。
3.1 混凝土強度和碳化深度檢測
隨機選取的T構箱梁16個測區的混凝土強度均于該橋混凝土設計強度；實際碳化深度基本上在0.5-1.0mm之間，均小于T構混凝土凈保護層厚度的最小值。由此可知，構件中的混凝土碳化情況對T構內鋼筋的堿性混凝土環境影響不。
3.2 鋼筋保護層厚度
鋼筋保護層的測試結果顯示，該橋T構箱梁的保護層厚度特征值與其測區鋼筋保護層厚度設計值之比于0.85，表明結構鋼筋耐久性的影響程度為輕度。
3.3 鋼筋銹蝕狀態判定
采用半電池電位試驗方法評定鋼筋銹蝕狀況，利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學反映引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態。檢測結果表明，各測區的鋼筋銹蝕狀態基本上為無銹蝕活動性或銹蝕活動性不確定。
3.4 混凝土氯離子含量測試
各測區混凝土粉末試樣中氯離子含量的測試結果顯示，該橋的混凝土中氯離子含量基本上小于0.15％ ，表明氯離子誘發鋼筋銹蝕的可能性很小。
3.5 混凝土電阻率
混凝土電阻率測試結果顯示，各測區的混凝土電阻率均于20kO？cm，說明混凝土電阻率對鋼筋銹蝕影響很慢。
4 基于檢測結果的T構承載能力評價
橋梁結構承載能力評價的主要指標分為：結構承載能力惡化系數ξe、截面折減系數（ ξc、ξs ）以及活載影響修正系數ξq 等。下面分別給出在上述結構性狀檢測結果的基礎上各指標的確定值，并初步分析了該橋梁結構的承載能力。
4.1 承載能力惡化系數
該系數是考慮評定期內橋梁結構質量狀況進一步衰退惡化產生的不利影響，反映這一不利影響可能造成的結構抗力效應的降低程度。
根據上述對T構混凝土的鋼筋銹蝕電位、混凝土電阻率、混凝土碳化深度、混凝土保護層厚度、氯離子含量及混凝土強度推定值等測試結果，以及結構表觀病害狀況的調查結果，綜合分析出結構惡化狀況評定值。
該橋橋址的環境條件為“干燥、不凍、無侵蝕性介質”，其承載能力惡化系數ξe取0.015.
4.2 T型剛構箱梁截面折減系數
截面折減系數主要是%%考慮鋼筋混凝土構件由于材料風化、碳化、物理化學損傷以及鋼筋銹蝕造成的鋼筋有效面積損失對結構構件截面抗力效應的影響。根據本次檢測結果，確定T型剛構箱梁的截面損傷評定標度R，以此分析確定截面折減系數ξc取0.975.
同時，根據對該橋T型剛構箱梁內鋼筋的銹蝕狀況的檢測結果，以及結構所出現的病害狀況分析，即盡管沿著鋼筋出現裂縫，但裂縫短細，寬度小于限值，推定T構箱梁截面發生鋼筋腐蝕的截面折減系數ξs取1.0.
4.3 活載影響修正系數
活載影響系數是為了考慮實際橋梁所承受的汽車荷載與標準汽車荷載之間的差異，并對比分析其對橋梁承載能力的影響。從實際運營車輛的現場調查來看，該橋上運營的超載車輛較少，而且橋梁設計為單向4車道，出現同時并排超載車輛通過的可能性極小。綜合考慮各種因素，可取活載影響修正系數ξq=1.0.
4.4 承載能力檢算系數
承載能力檢算系數是根據結構或構件的實際狀況，對結構或構件的抗力進行折減或提高，該系數綜合考慮橋梁結構或構件的表觀缺損狀況、材質強度和橋梁結構固有模態等的檢測評定結果進行確定。具體確定方法是當結構工作狀況、裂縫及其擴展情況等的評定分析結果滿足相關規定時，采用荷載試驗實測的主要撓度測點和主要應力測點的校驗系數（兩者中取較者）確定橋梁承載能力檢算系數z2.
本次檢測未進行結構的自振頻率檢測，根據經驗按保守估計，按該T構的實測自振頻率與理論頻率相同考慮，按照評定規程的有關規定，取模態參數的評定標度為2.
根據以上的評定結果，取承載力檢算系數z2= 1.12.
4.5 承載能力檢算
4.5.1 計算模型
該橋使用MIDAS軟件進行計算分析，全橋共71個節點，62個單元。
4.5.2 計算荷載
橋梁在橫向分為3個車道，分別施加汽車-超20、掛車-120級荷載，并考慮1.15的偏載系數，4個車道折減系數為0.67.
4.5.3 折減系數與檢算系數
折減系數與檢算系數如表2所示。（略）
4.5.4 驗算結果
該橋的極限%%承載能力狀態組合彎矩驗算結果顯示：邊跨跨中附近其抗彎承載力驗算不通過，其它截面均滿足規范要求。驗算結果與實際中邊跨跨中處出現下撓和較多裂縫的檢測結果相吻合。
該橋的正常使用極限狀態組合應力驗算結果顯示：邊跨跨中附近截面應力超過規范規定的拉應力，最為-1.369 3MPa；T構梁墩頂處截面應力超過規范規定的拉應力，最為-0.814 8MPa，其它截面應力均滿足規范要求。
5 結論
本文通過荷載試驗、結構性狀專項檢測和結構驗算相結合的方法對橋梁的結構承載能力進行評定。結果表明，T構的整體剛度和承載能力基本能滿足設計荷載要求，但從橋跨結構型式看，T構中跨的跨徑與兩邊跨跨徑之和相當，而中跨采用的是懸臂加掛梁的結構，其整體剛度較邊跨差，T構箱梁在各種因素的作用下出現開裂等缺陷，降低了結構的整體剛度，這些缺陷都是導致T構不斷下撓的原因。
該方法與《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》的評定方法相比，考慮了結構性狀的折減等因素，用修正后的參數進行結構構件承載能力的驗算，更全面、準確地反映了橋梁的整體狀況，與實際的檢測結果吻合較好。
