某公路旧桥承载能力检测评估研究

刘大鹏 孙建超

（中交远洲工程咨询有限公司1） 河北石家庄 050035 陕西铁路工程职业技术学院2） 陕西渭南 714000）

1 引言

自改革开放以来，我国基础设施建设得到飞速发展，我国新建了大量的混凝土桥梁。由于在运营过程中长期暴露于自然环境中，随着时间的推移，混凝土桥梁的病害及其耐久性问题逐渐暴露出来，如何改善这些旧桥的运营状况成为当前土木工程界的研究热点。如何对现役旧桥的承载能力进行检测评估，是对桥梁进行病害防治、加固补强的前提。因此，对旧桥进行检测和承载能力评定的方法进行研究，具有较大的现实意义和工程应用前景。

2 桥梁概况

某公路旧桥主线桥分为左右两幅，左幅桥跨组合为55-30m+1-45m+6-30m，右幅桥跨组合为56-30m+1+45m+5+30m，桥梁全宽35m，净宽31m。某公路旧桥匝道桥分为左右幅及上下行匝道，左右幅上部结构1～28跨、40～54跨、59～62跨为预应力混凝土连续小箱梁，横向设置5片小箱梁，纵向设置3道横隔梁；29～39跨、55～58跨为预应力混凝土现浇箱梁，支座分别采用盆式支座与板式橡胶支座。上下行匝道桥桥跨组合为6-30m，桥梁全宽9m，净宽8m。

通过对桥梁进行外观检查、无损检查及技术状况评定得出桥梁承载能力评定的相关参数，以《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）为依据，对桥梁实际承载能力进行评定。

3 桥梁外观检测病害

（1）主线桥面系主要病害为：

桥面铺装存在整体网裂、局部沉陷、坑槽；伸缩缝存在堵塞、止水带破损；护栏存在锈胀露筋；泄水孔堵塞。

（2）主线桥上部结构主要病害为：

上部主要构件病害为：箱梁底板及腹板存在纵向裂缝、U形裂缝；箱梁底板存在横向裂缝；箱梁腹板存在斜向裂缝、竖向裂缝；箱梁混凝土存在锈胀露筋、空洞、麻面、破损。

上部一般构件病害为：横隔板及湿接缝破损开裂；横隔板裂缝；湿接缝破损露筋。

支座病害为：支座存在脱空、剪切、偏位。

（3）主线桥下部结构主要病害为：

墩柱混凝土存在麻面露筋；防震挡块存在锈胀开裂、麻面；盖梁存在锈胀露筋、裂缝、网裂。

（4）匝道桥桥面系主要病害为：

桥面铺装存在网裂；伸缩缝堵塞；泄水孔堵塞。

（5）匝道桥上部结构主要病害为：

箱梁底板及腹板存在纵向裂缝、U形裂缝；箱梁底板存在横向裂缝；箱梁腹板存在竖向裂缝；箱梁混凝土锈胀露筋；横隔板竖向裂缝；支座存在脱空、偏位。

（6）匝道桥下部结构主要病害为：

盖梁存在网裂、竖向裂缝。

依据桥梁外观检查结果，按照《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H-2011)中条款，该旧桥的桥梁总体技术状况评定等级为3类。

4 承载能力评定方法

我国目前针对旧桥的承载力评定主要有5种方法：基于外观检查的方法、基于设计规范[1]的方法、荷载试验方法、基于专家经验的方法及可靠度分析的评定方法。

本文对某旧桥采用的基于设计规范的方法，根据实测材料性能、结构几何尺寸、支承条件、外观缺陷及通行荷载，按照桥梁结构的设计计算理论来评定承载能力。

目前，我国以《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）[3]中的方法来对桥梁承载能力进行检算，配筋混凝土结构检算公式如下：

式中：0γ——结构的重要性系数；

S——荷载效应函数；

R(·)——抗力效应函数；

fd——材料强度设计值；

adc——构件混凝土几何参数值；

ads——构件钢筋几何参数值；

Z1——承载能力检算系数；

ξe——承载能力恶化系数；

ξc——配筋混凝土结构的截面折减系数；

ξs——钢筋的截面折减系数。

在计算时应以现场实测的钢筋或混凝土截面考虑折减系数后的截面代替原设计截面，计算方法和过程应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）[2]相关规定执行。

5 承载能力评定结果

根据现场桥梁缺损状况检查结果和桥梁材质状况与状态参数检测结果，确定该桥的检测指标的评定标度，具体如下：

（1）钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土碳化状况、钢筋保护层厚等检测指标的取值如下。

（2）缺损状况、结构材料风化和结构物理与化学损伤3项检测指标，根据桥梁缺损状况检测结果，按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG /T H21-2011）[4]和《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）进行评定。

（3）该桥自振频率未进行测量，评定标度按“1”进行计算，其权重按比例进行分配。

按照上述方法，对该旧桥匝道桥的承载能力极限状态下正截面抗弯承载力及支点斜截面抗剪承载能力进行修正，计算得出桥梁实际承载能力，如下表2、表3所示。

由以上计算结果可知，该桥匝道桥小箱梁边梁实际抗弯承载能力无法满足规范要求，抗剪承载能力满足规范要求。

表1 桥梁分项检算系数计算表

表2 旧桥匝道桥控制截面抗弯承载能力检算结果（单位：kN·m）

表3 旧桥匝道桥控制截面抗剪承载能力检算结果（单位：kN）

6 结论

通过对该公路旧桥的承载能力进行检测评估得出：《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中基于设计规范的方法已被广泛应用，为桥梁进行病害防治、加固补强提供了技术数据。但该方法对设计准则、安全系数的取值、结构损伤的确定以及结构分析方法的选择还需要进一步研究，且现场检测只针对检测时刻的结构状态，不能提供结构长期的承载能力变化过程，要掌握现役桥梁承载能力长期变化规律也需进一步研究。