05-橋梁承載能力評定

第五章

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

對既有橋梁進行承載能力評定的方法很多，大致可分為經(jīng)驗法、荷載試驗法、設計理論法和以可靠度理論為基礎的評估方法。4一、基于實橋調(diào)查的經(jīng)驗方法評分系統(tǒng)法

由有經(jīng)驗的工程師對既有橋梁進行檢查評分，并依此對材料質(zhì)量、損傷程度等進行評價。

將橋梁劃分為15個部件，根據(jù)橋梁部件的缺損程度及標度、缺損對結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度以及缺損發(fā)展變化狀況，對橋梁各部件分別進行評分，值域為0~5?！?”表示完好狀況，“5”表示危險狀況。再根據(jù)橋梁部件的評分確定各部件的評價等級。52.經(jīng)驗系數(shù)法

經(jīng)驗系數(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，對橋梁承載能力進行評估。7

主要是通過現(xiàn)場試驗對既有橋梁承載能力進行評估的方法，包括靜載試驗法和動載試驗法。1.靜載試驗法

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

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

動載試驗是通過橋上汽車的跑車、跳車、剎車動荷載或穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)等方式的激振荷載作用，使用檢測儀器，測試橋梁結(jié)構(gòu)上各控制部位的頻率、振幅、阻尼及沖擊系數(shù)等動態(tài)參數(shù)，分析這些測試結(jié)果并與相應的計算值或經(jīng)驗值比較，進而評定承載能力。12重慶交通大學跳車加載13重慶交通大學數(shù)據(jù)采集aavf143.設計理論法

此法是指基于橋梁設計規(guī)范，根據(jù)實測材料性能、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)的設計計算理論來評定承載能力。對于磚、石和混凝土結(jié)構(gòu)，有：15

對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預應力混凝土結(jié)構(gòu)，有：

式中

為舊橋檢算系數(shù)，根據(jù)橋型和橋梁的實際狀況的優(yōu)劣確定。16三、專家經(jīng)驗方法1.橋梁評估專家系統(tǒng)

評估是考慮結(jié)構(gòu)損傷和運營狀態(tài)，并以整個結(jié)構(gòu)體系（上部、下部結(jié)構(gòu)和基礎工程）為對象，對橋梁的可靠性（安全性、適用性、耐久性）進行分析評價并作出決策（如正常使用、限制使用、修理加固、替換更新等）的過程。

影響評估的因素眾多，因素之間相互影響，關(guān)系復雜且人的工程經(jīng)驗有著密切的關(guān)系。橋梁評估專家系統(tǒng)，就是利用計算機模擬有經(jīng)驗專家的決策機理，對既有橋梁進行綜合評估的方法。目前，實用的評估系統(tǒng)仍在研究發(fā)展之中。172.專家意見調(diào)查

專家意見調(diào)查（ExpertOpinionSurveys）指直接收集、分析、歸納專家意見，對某一事件的可能結(jié)果作出評估的方法。

影響評估的因素眾多，因素之間相互影響，關(guān)系復雜且人的工程經(jīng)驗有著密切的關(guān)系。橋梁評估專家系統(tǒng)，就是利用計算機模擬有經(jīng)驗專家的決策機理，對既有橋梁進行綜合評估的方法。目前，實用的評估系統(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β來衡量結(jié)構(gòu)的安全水平。兩種方式：①直接評估β（或PF），并與預先擬定的目標可靠指標βT相比較；②評估既有橋梁的可靠度，并制訂評估規(guī)范中的分項安全系數(shù)。19第二節(jié)現(xiàn)行《規(guī)程》中橋梁承載能力評定的方法一、一般規(guī)定1、對在用橋梁，應從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度、剛度、抗裂性和穩(wěn)定性四個方面進行承載能力檢測評定。2、圬工結(jié)構(gòu)橋梁在計算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應時，應根據(jù)橋梁試驗檢測結(jié)果，采用引入檢算系數(shù)

或

、截面折減系數(shù)

的方法進行修正計算。3、配筋混凝土橋梁在計算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應時，應根據(jù)橋梁試驗檢測結(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

的方法進行修正計算。20

4、鋼結(jié)構(gòu)橋梁在計算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應時，應根據(jù)橋梁試驗檢測結(jié)果，采用引人檢算系數(shù)

或

的方法進行修正計算。5、對交通繁忙和重載車輛較多的橋梁，汽車荷載效應可根據(jù)實際運營荷載狀況，通過活載影響修正系數(shù)進行修正計算。6、當橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力檢算系數(shù)評定標度

時，應進行正常使用極限狀態(tài)評定計算。7、作用效應與抗力響應的比值在1.0～1.2之間時，應通過荷載試驗評定承載能力。21經(jīng)過荷載試驗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基于檢測結(jié)果的橋梁承載力評定方法及參數(shù)體系24二、圬工橋梁承載能力評定1、圬工橋梁承載能力極限狀態(tài)，應根據(jù)橋梁檢測結(jié)果按下式進行計算評定：252、抗力效應值應按現(xiàn)行設計規(guī)范進行計算，

、

應按本規(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)行公路橋梁設計和養(yǎng)護規(guī)范進行計算評定。圬工橋梁承載能力極限狀態(tài)評定，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)分別對極限狀態(tài)方程中結(jié)構(gòu)杭力效應和荷載效應進行修正，并通過比較判定結(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定1、配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)，應根據(jù)橋梁檢測結(jié)果按下式進行計算評定。272、抗力效應值應按現(xiàn)行設計規(guī)范進行計算，

、

、

、

應按本規(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)行公路橋梁設計和養(yǎng)護規(guī)范及檢測結(jié)果分以下三方面進行計算評定:1）限制應力:282）荷載作用下的變形：3）各類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小于下表的限值。結(jié)構(gòu)類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全預應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類預應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類預應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裂縫長小于跨徑的1/8拱波與拱肋結(jié)合處0.2墩臺墩臺帽0.3不容許貫通墩臺身截面的一半墩臺身經(jīng)常受侵蝕性環(huán)境影響有筋0.2無筋0.3常年有水，但無侵蝕性影響有筋0.25無筋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要求更嚴格一些。31四、鋼結(jié)構(gòu)承載能力評定1、鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度、總體穩(wěn)定性和疲勞強度驗算應按現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范執(zhí)行，其應力限值取值為

。2、鋼結(jié)構(gòu)荷載作用下的變形應按下式計算評定：32五、拉吊索承載能力評定1、拉吊索強度應按下式計算評定：33六、橋梁地基評定1、經(jīng)久壓實的橋梁地基土，在墩臺與基礎無異常變位的情況下可適當提高其承載能力，最大提高系數(shù)不得超過1.25。2、當橋頭填土經(jīng)久壓實時，填土內(nèi)摩擦角

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

：1）按下式計算確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)評定標度

。檢測指標名稱缺損狀況材質(zhì)強度自振頻率權(quán)重

0.40.30.3承載能力檢算系數(shù)檢測指標權(quán)重值352、根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力檢算系數(shù)評定標度，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家調(diào)查法確定。承載能力檢算評定標度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。缺損狀況評定標度性狀描述1焊縫完好，各節(jié)點鉚釘、螺栓無松動；構(gòu)件表面完好，無明顯損傷，防護涂層略有老化、污垢2焊縫完好，少數(shù)節(jié)點有個別鉚釘、螺栓松動變形；構(gòu)件表面有少量銹跡，防護涂層油漆變色、起泡剝落，面積在10%以內(nèi)3少數(shù)焊縫開裂，部分節(jié)點有鉚釘、螺栓松動變形;構(gòu)件表面有少量銹跡，防護涂層油漆明顯老化變色并伴有大量起泡剝落，面積在10%~20%以內(nèi)。個別次要構(gòu)件有異常變形，行車稍感振動或搖晃4焊縫開裂，并造成截面削弱。聯(lián)結(jié)部位鉚釘、螺栓松動變形，10%~30%已損壞;構(gòu)件表面銹跡嚴重，截面損失在3%~10%以內(nèi)，防護涂層油漆明顯老化變色并普遍起泡剝落，面積在50%以上。個別主要構(gòu)件有異常變形，行車有明顯振動或搖晃并伴有異常聲音5焊縫開裂嚴重，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)件表面銹跡嚴重，截面損失在10%以上，材質(zhì)特性明顯退化;防護涂層油漆完全失效。主要構(gòu)件有異常變形，行車振動或搖晃顯著并伴有不正常移動374、拉吊索承載能力檢算系數(shù)

宜按下表取值。缺損狀況評定標度性狀描述1表面防護完好，錨頭無積水，錨下混凝土無裂縫2表面防護基本完好，有細微裂縫，錨頭無銹蝕，錨固區(qū)無裂縫3表面防護有少量裂縫，伴有少量銹跡，錨頭有輕微銹蝕，錨固區(qū)有細小裂縫4表面防護普遍開裂，并有部分脫落，錨頭銹蝕，錨固區(qū)有明顯的受力裂縫5表面防護普遍開裂，并有大量脫落，鋼索裸露，鋼索銹蝕嚴重，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)

應按下列規(guī)定確定1）依據(jù)檢測結(jié)果，按下表的規(guī)定確定構(gòu)件惡化狀況評定標度

。序號檢測指標權(quán)重αj綜合評定方法1缺損狀況0.32惡化狀況評定標度E按下式計算:式中:Ej—結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某項檢測評定指標的評定標

度，按本規(guī)程第4、5章的有關(guān)規(guī)定確定;

αj—某項檢測評定指標的權(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鋼筋保護層厚度0.126氯離子含量0.157混凝土強度0.05392）根據(jù)惡化狀況評定標度

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)

。惡化狀況評定標度

環(huán)境條件干燥不凍無侵蝕干、濕交替不凍無侵蝕性介質(zhì)干、濕交替凍無侵蝕性介質(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)，應按以下規(guī)定確定:

依據(jù)材料風化、碳化、物理與化學損傷三項檢測指標的評定標度，按下式計算確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面損傷的綜合評定標度

。41

依據(jù)截面損傷的綜合評定標度，按下表確定截面折減系數(shù)

。評定標度材料風化狀況性狀描述1微風化手搓構(gòu)件表面，無砂粒滾動摩擦的感覺，手掌上粘有構(gòu)件材料粉末，無砂粒。構(gòu)件表面直觀較光潔2弱風化手搓構(gòu)件表面，有砂粒滾動摩擦的感覺，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中度風化手搓構(gòu)件表面，有較強的砂粒滾動摩擦的感覺或粗糙感，手掌上附著物大多為砂粒，粉末較少。構(gòu)件表面明顯可見砂粒附著或明顯粗糙4較強風化手搓構(gòu)件表面，有強烈的砂粒滾動摩擦的感覺或粗糙感，手掌上附著物基本為砂粒，粉末很少。構(gòu)件表面可見大量砂粒附著或有輕微剝落5嚴重風化構(gòu)件表面可見大量砂粒附著，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損傷評定標準評定標度性狀描述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%以內(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%以內(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%以內(nèi);