既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望.doc

既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望 第28卷第6期 2011年12月 特种结构V01.28No.6 Dec.2011 既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望 陈川宁 (北京市市政工程设计研究总院100082) (BeijingGeneralMunicipalEngineeringamp;ResearchInstitute,100082,China) [摘要]本文对既有桥梁承载能力评估方法和研究现状进行了论述,提出了桥梁承载能力评估中存在的 问题,对其研究和发展的方向进行了探索. [关键词]既有桥梁承载能力评估 ABSrI1RACI:Themethodsandresearchsituationofload-carryingcapacityevaluationforexistingbridgesare$llln— marized,theproblemsandstudydirectionsofthemalegiven. KEYW0RDS:ExistingbridgesLoad-carryingcapacityEvaluation 引言 既有桥梁在其服役期间,由于使用,环境作用 以及功能退化等人为或自然因素,可能导致其各 种结构损伤的发生.交通流量不断增加,车辆荷 载不断加大等因素也加剧了桥梁结构的自然老 化,导致桥梁承载能力和耐久性降低,使桥梁运营 状况不能满足规定的要求,甚至影响到运营的安 全. 近年来,国内外桥梁安全事故频频发生.为 保证桥梁的运营安全,需对既有桥梁进行安全评 估,桥梁承载能力作为桥梁安全性的主要指标成 为桥梁安全评估的重要内容之一.本文在总结, 分析既有桥梁承载能力评估方法和研究成果的基 础上,指出了各方法有待完善的方面,提出了有待 解决的问题,为完善既有桥梁承载能力评估方法 进行了探索. 1既有桥梁承载能力评估方法 既有桥梁的承载能力评估,就是调查并依据 规定的车辆荷载等级确定结构的承载能力,与结 构或构件的极限强度,稳定性能等因素相关.现 有的承载能力评估方法,按照检测方法的不同,分 为基于静力的评估方法和基于动力的评估方法. 在基于静力的评估方法中,又有规范法,检测法和 荷载试验法. 1.1基于静力的承载能力评估方法 常用的桥梁承载能力评估方法是静力评估方 法,它是以设计过程的结构分析,工程经验和现行 设计规范为基础,结合桥梁的无损检测和静力荷 载试验的结果,确定桥梁的承载能力. 1.规范法 规范评估方法是以现有桥梁设计规范为基 础,并以一定的参数反映既有桥梁强度,刚度的损 伤和材料的退化,对结构进行检算.评估过程与 设计过程基本相同. 《公路旧桥承载能力鉴定方法》[1_采用式(1) 对既有桥梁的承载能力进行结构检算. pD Sd(7gG;7qSQ)≤7bRd(;Its)z1(1) ,C, 其中,zl为旧桥检算系数.检算系数的取值见表1, 其余各参数意义与《公路钢筋混凝土及预应力钢筋 混凝土桥涵设计规范》(脚023.85)中的定义相同. 表1桥梁zl取值 ZI桥梁状况 桥梁各构件混凝土质量良好,裂缝宽度未超过 1.0～1.1允许值,桥梁未产生病害,桥梁各部分均能正常 工作 桥梁各构件混凝土质量较差,少数裂缝宽度超 0.9～1.0过允许值,桥梁产生一定病害,桥梁各部分基本 能正常工作 桥梁各构件混凝土及钢筋产生严重质量问题, 0.9以下较多裂缝宽度超过允许值或裂缝仍在继续发 展,桥梁产生严重病害,带病工作. 《公路桥梁承载能力检测评定规程》[0J(送审 稿)在《公路旧桥承载能力鉴定方法》和公路桥梁 设计规范的基础上,结合既有桥梁的特点,引入混 凝土折减系数∈.,钢筋截面折减系数毛和承载能 力恶化系数,对设计规范荷载效应不利组合设 计值小于或等于结构抗力效应设计值的方程进行 一 89— 特种结构2011年第6期 修正,得到了如下公式: pp Sa(7gC;7q∑Q)≤7bRa(IKc;)z1(1一) |cls (2) 该公式主要是采用桥梁设计规范,结合桥梁 外观检查和有关无损检测结果对桥梁的承载能力 进行评估.通过对桥梁构件缺损技术状况的检测 评定,以及构件材料强度变异和模态参数(特征频 率)的变化情况对结构的影响,综合对桥梁的技术 等级进行评定,通过专家调查确定不同技术等级 桥梁所对应的检算系数Z1;考虑裂缝,机械磨损, 混凝土碳化以及钢筋锈蚀引起的结构有效截面折 减,引入混凝土折减系数暑和钢筋截面折减系数 ∈;结合无损检测结果,从耐久性的角度考虑鉴定 期内由桥梁质量状况进一步衰退恶化产生的不利 影响而导致的结构抗力的降低程度,在承载能力 评估中引入承载能力恶化系数∈来反应这一影 响. 尽管这两个方法通过不同的参数来反映结构 的损伤等因素,但其根本仍是基于桥梁设计规范, 仍然是通过安全系数来体现荷载和抗力的