淺析橋梁承載能力檢測(cè)及技術(shù)狀況評(píng)定

朱明星 吳旭東 賈路斌

摘要：針對(duì)橋梁承載能力檢測(cè)和技術(shù)狀況評(píng)定在橋梁維修加固與保證安全運(yùn)營(yíng)方面具有的重要作用，在明確基本要求的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)和評(píng)定的目的與方法進(jìn)行深入分析，旨在為實(shí)際的檢測(cè)工作提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁承載能力；承載能力檢測(cè)；技術(shù)狀況評(píng)定

0.引言

橋梁是公路連接的重要紐帶，在公鐵路運(yùn)輸過(guò)程中有重要作用與意義，然而，橋梁作為承重結(jié)構(gòu)物，且直接受到自然環(huán)境的影響，容易出現(xiàn)不同類(lèi)型和程度的病害及缺損，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將有可能引發(fā)安全事故，造成無(wú)法挽回的傷亡與損失。而做好這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)是加強(qiáng)檢測(cè)和技術(shù)評(píng)定，確定橋梁所處實(shí)際狀態(tài)，并提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。

1.基本要求

1.1檢測(cè)與評(píng)定范圍

（1）設(shè)計(jì)技術(shù)狀況為四類(lèi)和五類(lèi)的既有橋梁；（2）需要對(duì)荷載等級(jí)進(jìn)行提高的橋梁；（3）有大中型車(chē)輛通行的橋梁；（4）曾受過(guò)重大災(zāi)害與發(fā)生或意外事故的橋梁。

1.2檢測(cè)與評(píng)定內(nèi)容

（1）對(duì)橋梁的缺損情況進(jìn)行檢查和技術(shù)評(píng)定；（2）對(duì)橋梁的材質(zhì)情況和實(shí)際狀態(tài)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與技術(shù)評(píng)定；（3）對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算和技術(shù)評(píng)定；（4）在必要的情況下，開(kāi)展荷載試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行技術(shù)評(píng)定；（5）編制橋梁檢測(cè)與技術(shù)評(píng)定結(jié)果報(bào)告。

2.橋梁缺損情況的檢查與技術(shù)評(píng)定

參照現(xiàn)行規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。主要檢查并記錄所有結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的缺損種類(lèi)、分布范圍與嚴(yán)重程度，同時(shí)推測(cè)未來(lái)發(fā)展情況，確定可能帶來(lái)的破壞與影響，為技術(shù)狀況的綜合評(píng)定提供參考依據(jù)。橋面系、橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的評(píng)定等級(jí)均為五級(jí)，與之相對(duì)應(yīng)的缺損情況技術(shù)評(píng)定標(biāo)度值為1-5。

3.橋梁材質(zhì)情況和狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)與技術(shù)評(píng)定

3.1幾何形態(tài)

幾何形態(tài)參數(shù)包括墩臺(tái)頂部豎向變位與水平變位以及橋跨線(xiàn)形等，檢測(cè)結(jié)果能確定結(jié)構(gòu)受永久荷載后產(chǎn)生的變化，并推測(cè)基礎(chǔ)變位。從超靜定結(jié)構(gòu)角度講，應(yīng)以檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)，通過(guò)模擬計(jì)算來(lái)確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力情況及變位情況。

3.2恒載變異情況

（1）對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，如全長(zhǎng)、跨徑、寬度及凈空。（2）對(duì)各類(lèi)構(gòu)件的截面進(jìn)行測(cè)量，如長(zhǎng)度與細(xì)部尺寸。（3）對(duì)橋面系總重進(jìn)行測(cè)量，包括鋪裝層的厚度與自重、防護(hù)欄桿自重等。（4）對(duì)其它類(lèi)型的荷載進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，如沿橋面設(shè)置的管道。

3.3材質(zhì)強(qiáng)度

橋梁結(jié)構(gòu)主要采用混凝土，其強(qiáng)度的檢測(cè)，需要以現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，采取合適的方法，常用方法有三種，分別為超聲回彈、取芯法與回彈法。以檢測(cè)結(jié)果為根據(jù)，對(duì)平均強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的勻質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，再通過(guò)查表即可得出標(biāo)度。

3.4鋼筋銹蝕

橋梁建設(shè)會(huì)大量用到鋼筋，為對(duì)其銹蝕情況進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，需在測(cè)區(qū)內(nèi)布置電位，各測(cè)區(qū)布置的測(cè)點(diǎn)總數(shù)應(yīng)達(dá)到20個(gè)以上。處在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋，其銹蝕檢測(cè)主要使用半電池電位法，根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)各測(cè)點(diǎn)銹蝕電位情況，確定相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)度。

3.5氯離子含量

對(duì)銹蝕電位的評(píng)定結(jié)果為3-5的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需要布置氯離子含量測(cè)區(qū)，各構(gòu)件的氯離子含量測(cè)區(qū)總數(shù)應(yīng)達(dá)到3個(gè)以上。具體的檢測(cè)方法為：通過(guò)鉆取各深度范圍內(nèi)樣品，采用化學(xué)分析的方法實(shí)施檢測(cè)確定。在得到檢測(cè)結(jié)果后，判斷是否會(huì)產(chǎn)生銹蝕。同時(shí)根據(jù)氯離子含量的最大值，確定相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)度。

3.6電阻率

對(duì)銹蝕電位的評(píng)定結(jié)果為3-5的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需要布置電阻率測(cè)區(qū)，各構(gòu)件的電阻率測(cè)區(qū)總數(shù)應(yīng)達(dá)到30個(gè)以上。檢測(cè)方法為電極法，根據(jù)電阻率實(shí)測(cè)值最小結(jié)果確定相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)度。在測(cè)量的過(guò)程中需要注意，待測(cè)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件應(yīng)處在自然狀態(tài)。

3.7碳化情況

對(duì)銹蝕電位的評(píng)定結(jié)果為3-5的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需要布置碳化情況測(cè)區(qū)，各構(gòu)件的碳化情況測(cè)區(qū)總數(shù)應(yīng)達(dá)到3個(gè)以上，且不少于強(qiáng)度測(cè)區(qū)總量30%。根據(jù)碳化深度與保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)值之比確定相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)度。

3.8保護(hù)層厚度

檢測(cè)時(shí)優(yōu)先考慮無(wú)損檢測(cè)方法，如果檢測(cè)結(jié)果有異議，則可通過(guò)局部破損加以校準(zhǔn)。實(shí)際上，保護(hù)層厚度的檢測(cè)主要包含兩方面內(nèi)容，即保護(hù)層厚度與測(cè)區(qū)內(nèi)鋼筋實(shí)際分布。檢測(cè)方法一般為電磁檢測(cè)。得到檢測(cè)結(jié)果后，和設(shè)計(jì)要求比對(duì)，按規(guī)范確定評(píng)定標(biāo)度值。

3.9自振頻率

在上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)振型對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)與谷點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)位和方向上的測(cè)量。先以設(shè)計(jì)資料為依據(jù)，對(duì)自振頻率的理論值進(jìn)行計(jì)算，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，得出主要部件的實(shí)際自振頻率，最后通過(guò)對(duì)比確定相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)度值。

3.10基礎(chǔ)、地基

基礎(chǔ)檢測(cè)主要包括以下內(nèi)容：沉降情況、傾斜情況、變位情況、轉(zhuǎn)角情況等。地基檢驗(yàn)需要滿(mǎn)足下列要求：（1）結(jié)合結(jié)構(gòu)重要程度和現(xiàn)有勘察資料，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)勘與原位測(cè)試，以此明確土層的實(shí)際分布情況，和土體物理力學(xué)狀況，所設(shè)孔位需要盡量鄰近基礎(chǔ)。（2）針對(duì)由于加固自重有所增加的橋梁，需要取原狀土開(kāi)展必要試驗(yàn)，確定物理力學(xué)參數(shù)和性質(zhì)。

3.11檢算要點(diǎn)

在進(jìn)行檢算時(shí)，應(yīng)充分考慮以下要點(diǎn)，保證檢算結(jié)果的準(zhǔn)確性：（1）對(duì)橋梁的板跨或梁跨中的正彎矩及支點(diǎn)周?chē)畈焕募袅M(jìn)行檢驗(yàn)和計(jì)算。（2）若橋梁為變截面形式的連續(xù)梁橋，則不僅要滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求，還應(yīng)對(duì)牛腿位置上的剪力效應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)和計(jì)算。（3）對(duì)沒(méi)有設(shè)置橫隔板的橋梁，需要對(duì)其橫向上的彎曲應(yīng)力及畸變應(yīng)力進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算。

4.橋梁承載力技術(shù)評(píng)定

對(duì)于一般橋梁，需要從結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性及穩(wěn)定性人手，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)定，確定永久荷載條件下的極限承載力與正常使用情況下的極限承載力。在對(duì)極限狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要以結(jié)構(gòu)檢測(cè)成果為依據(jù)，引入惡化系數(shù)、檢算系數(shù)與折減系數(shù)，具體可表示為：

表示折減系數(shù)。具體的抗力效應(yīng)數(shù)值主要根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算，此外根據(jù)規(guī)程要求，對(duì)于通行量較大的橋梁，荷載效應(yīng)需要在考慮實(shí)際荷載的基礎(chǔ)上，采用修正系數(shù)實(shí)施修正計(jì)算。

如果檢算系數(shù)的標(biāo)度超過(guò)3，則應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)評(píng)定計(jì)算。如果作用及抗力效應(yīng)之比處于1.0-1.2的范圍，則需要以荷載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)承載力進(jìn)行技術(shù)評(píng)定。當(dāng)荷載試驗(yàn)可以達(dá)到要求時(shí)，則宜取較大值。然而，如果荷及抗力效應(yīng)之比在1.05以?xún)?nèi)，則要對(duì)橋梁承載力進(jìn)行判斷，確認(rèn)是否能達(dá)到要求。

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間壓實(shí)處理的地基，當(dāng)其上部承臺(tái)和基礎(chǔ)沒(méi)有明顯變位時(shí)，可增大一定承載力容許值，其提高系數(shù)取1.25。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間壓實(shí)處理的橋頭段填土，其內(nèi)摩擦角可以土質(zhì)狀況為依據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅荒艹^(guò)50°，否則將對(duì)其穩(wěn)定性造成不利影響。在檢測(cè)試驗(yàn)以及后續(xù)的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)予以充分注意。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行檢測(cè)與技術(shù)評(píng)定工作時(shí)，必須重視并做好資料收集、整理與檢測(cè)。通常情況下，以檢測(cè)結(jié)果和設(shè)計(jì)資料為依據(jù)，采用驗(yàn)算和分析的方法，評(píng)定橋梁實(shí)際承載力。如果通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)橋梁承載力無(wú)法滿(mǎn)足要求，則應(yīng)立即進(jìn)行維修加固設(shè)計(jì)，避免發(fā)生意外和事故，確保橋梁始終保持穩(wěn)定和安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]喬陽(yáng).109國(guó)道某四類(lèi)橋梁承載能力檢測(cè)及評(píng)估[J].北方交通，2017（06）：52-56

[2]李澤.公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息，2016（31）：223

[3]秦鋒.公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].交通世界，2016（19）：84-85