既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望

《既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望》由会员分享，可在线阅读，更多相关《既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望（22页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、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.6Dec.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)(BeijingGeneralMunicipalEngineering&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-carryingc

2、apacityevaluationforexistingbridgesare$lllnmarized,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

3、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

4、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.pDSd(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

5、梁各构件混凝土质量良好,裂缝宽度未超过1.01.1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0.91.0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

6、,得到了如下公式:ppSa(7gC;7qQ)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

7、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不定性.在设计规范中,安全系数的取值是依据设计阶段所观测的荷载和抗力的不确定程度以及所采用分析方法的不确定程度而定的.但是,评估阶段的有关荷载,抗力以及结构分析信息比设计阶段准确,清晰得多,其不确定性就会减小_3J.因此,评估阶段应该根据实际情况确定荷载模型,抗力模式及结构损伤状况,确定桥梁的实际承载能力.另外,尽管式(1),式(2)采用了极限状态设计的形式,但安全系数是按定值选取,而不是根据统计数据,结构可靠度分析和概率校准得到的.因此

8、,桥梁承载能力难以用统一的安全指标加以评估.2.检测法公路桥涵养护规范4J推荐采取考虑桥梁各部件权重的综合评估方法,对全桥总体技术状况等级进行评估.该方法首先根据缺损程度(大小,多少,轻重),缺损对构件使用功能的影响程度(大,中,小)和缺损发展变化状况(趋向稳定,发展缓慢,发展较快)等三个方面,以累加评分方法对各部件缺损状况做出等级评估.之后,对各部件一90一采用不同的权重,计算全桥结构技术状况值D,见式(3).D,=100一Riwi/5(3)i=1式中Dr_一全桥结构技术状况评分(0100);Ri一各部件确定的评定标度(O5);wi一各部件权重,Wi=100.i=1根据式(3),桥梁分为1类

9、5类.其中1类桥梁处于良好状态,承载能力和桥面系行车条件符合设计指标;2类桥梁处于较好状态,承载能力和桥面系行车条件达到设计指标;3类桥梁处于较差状态,承载能力比设计降低10%以内,桥面行车不舒适;4类桥梁处于差的状态,承载能力比设计值降低10%一25%;5类桥梁处于危险状态,承载能力比设计降低25%以上.在该规范中,计算D时,将各构件的权重与评定标度的乘积之和除以5,其结果是认为桥梁各构件对于桥梁承载能力的重要性是相同的.但由于桥梁上下部主体结构与桥面系以及栏杆对于桥梁承载能力的重要性明显不同,按照该方法给出的桥梁分类,无法真正反映桥梁的承载能力,不可能完全反映桥梁的真实状况.城市桥梁养护规

10、范_5按照分层加权法根据定期检测的桥梁技术状况,对桥面系,上部结构,下部结构分别进行评估,再综合得出桥梁的完好状态等级.具体做法是对桥梁上,下部结构及附属设施外观病害进行分类,并根据病害对桥梁承载能力,耐久性,使用功能等的影响程度进行扣分,采用加权平均法计算出桥梁各部位的分值,再对各部位的分值进行加权平均,得出桥梁的完好状态指数BCI.按照BCI值,将工类养护的桥梁分为合格与不合格级,将V类桥梁技术状况分为AE5个等级,其中A级为完好状态,B级为良好状态,C级为合格状态,D级为不合格状态,E级为危险状态.在该规范中,存在直接判定为D级桥梁的条件,其中人行道栏杆缺失20%以上就是其中一项.但是栏

11、杆缺失判定为D级的桥梁与结构损伤判定为D级的桥梁,其承载能力是不相同的.因此,按照该规范给出的桥梁类别,还应考虑各部位的BCI值.鳓嘲魄嘲蠢lNo.62011陈川宁:既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望这两种方法尽管对桥梁做出的分类不同,但基本思想相同,就是基于桥梁结构的表观和多项技术指标进行定性和定量的表达,对桥梁的实际状态进行评定,评定结果既考虑了影响承载能力的因素,也考虑了影响桥梁使用功能,耐久性能的因素.正是由于考虑因素较多,相同类别的桥梁,承载能力可能会不尽相同.同时由于缺乏检算,以上两种方法只能评估桥梁的承载能力能否满足原设计要求,而且是在假定原桥设计,施工质量均满足相关规范及文件

12、要求的基础上.3.静力荷载试验静力荷载试验是评定桥梁承载能力最直接的方法.当采用规范法,检测方法尚不足以评估桥梁承载能力时(如检算出的荷载效应高于抗力效率,但超出幅度又不太大时)或有其他要求时,需采用荷载试验的方法加以评估.静力荷载试验是将荷载直接作用于桥梁上,对桥梁控制截面的内力,挠度及裂缝开展状况进行检测.根据检测结果来评价桥梁的结构工作状况(校验系数,实测值与理论值的关系曲线,相对残余变位(或应变),结构的强度及稳定性,进而对桥梁的承载能力进行评估.(1)结构工作状况校验系数校验系数叼是评估结构工作状况,确定桥梁承载能力的重要指标.校验系数按下式计算:77-要(4)式中一校验系数;S一试

13、验荷载作用下测量的弹性变位(或应变)值;s一试验荷载作用下的理论计算弹性变位(或应变)值.不同结构形式的桥梁.r)值不尽相同,一般要求该值不大于1.Tl越小,结构的安全储备越大.实测值与理论值的关系曲线由于理论的变位(或应变)一般按线性关系计算,如果测点的实测弹性变位(或应变)与理论计算值成正比,其关系曲线接近于直线,则说明结构处于良好的弹性工作状况.相对残余变位(或应变)相对残余变位(或应变)是桥梁是否处于弹性工作状态的直接反映,按下式计算:Sp=100%(5)式中s一相对残余变位(或应变);s一残余变位(或应变);s.一总变位(或应变).一般要求s.不大于20%,Sp越小说明结构越接近弹性

14、.当相对残余变形大于20%时,应查明原因,如确定是由于桥梁强度不足,则应在评定时,酌情降低桥梁的承载能力评定等级.(2)结构的强度及稳定性根据校验系数叼,确定旧桥检算系数,用Z2替换式(1)中的z.,对桥梁结构的强度及稳定性进行检算,评估桥梁承载能力能否满足检算荷载的要求.表2经过荷载试验的旧桥检算系数值10.4及以下1.201.300.51.151.250.61.1O1.200.71.O51.150.81.0o1.1OO.90.971.o71.0O.951.05尽管T)与z2的联系表明了桥梁的承载能力与试验时结构响应的一般关系,但值得指出的是:由于试验(尤其是破坏试验)资料有限和桥梁型式较多

15、,这种关系的拟合是相当粗糙的.1.2基于动力的评估方法结构的动力特性和静力特性均为结构工作性能的表现,动力特性是桥梁结构参数(刚度,阻尼等)的综合体现,静力特性是动力特性一种特例.利用桥梁动力检测,结合系统识别,振动理论,振动测试技术,信号采集与分析等跨学科技术的试验模态分析法,从动力特性中分析桥梁结构的实际刚度,损伤等,在此基础上进行恒载,活载及各种荷载组合下桥梁的承载力计算和分析,从而实现既有桥梁结构的承载力评估.王岐峰等_6_6给出了桥梁自振频率与结构刚度,刚度与桥梁挠度以及刚度与校验系数的关系.通过检测桥梁自振频率的变化,得出了桥梁刚度和校验系数的变化,进而实现了桥梁的承载能力评估.姚

16、晓征等18提出最大熵法进行模态频率概率估计的方法,并采用该方法对润扬大桥进行了模态频率识别,有效一91特种结构2011年第6期地减少了实测模态频率因车辆和风荷载随机因素影响的变异性,取得了较好的效果.孙晓丹等19提出了一种应用改进遗传算法,并将该方法具体应用到哈尔滨四方台大桥的动力检测中.该算法改进了约束条件,对于传统遗传算法在大型结构应用时收敛慢且易陷入局部最优的缺陷进行了自适应和全面交叉改进,这种改进大大加快了收敛速度,并确保该算法能搜索到最优值.通过动力测试评估结构性能的方法已在航天,机械,造船,土木工程等多个领域得到应用,经济效益和社会效益显着,但各领域的研究或应用水平并不平衡.在土木

17、工程领域中,近年来,随着分析技术,计算机及高精度的动态测试仪器,以及分析软件的普及和应用,结构动力特性检测的困难已基本解决,这就为采用动力特性检测结果进行桥梁的承载能力评估带来了可能.但是除动测法进行桩基质量检测外,由于影响桥梁动力特性的因素较多,桥梁损伤存在不确定性,部分缺损存在不可检查性,如何从动力特性中识别出桥梁的实际刚度,边界条件以及桥梁损伤,尚处于理论和试验研究阶段,还远未达到工程应用的程度.2存在的问题尽管既有桥梁承载能力评估方法众多,也各有优缺点,但基本上都是基于现场检测(包括外观检测,无损检测,部分有损检测及荷载试验)和检算进行评估.由于检测方法的局限性,对检测结果解释的复杂性

18、以及评估与设计的不同,既有桥梁承载能力评估中还存在一些问题.2.1桥梁实际应力状况由于在桥梁建设和使用过程中存在许多无法确定的因素,如施工误差,施工错误,混凝土徐变,预应力损失等,这些因素导致结构中混凝土应力与理论分析结果有一定差异,这就使得理论计算无法得出结构混凝土的真实内力.荷载试验是检验桥梁承载能力和评判桥梁运营情况的有效方法之一,但是荷载试验无法检测出混凝土的应力总量,只能获得混凝土的应力增量.桥梁恒载占桥梁荷载的70%以上,混凝土应力主要由结构恒载引起,因此桥梁结构混凝土现存应力是决定桥梁承载能力的主要因素.杨勇等8提出了利用应力释放法来估算既有一92一桥梁结构中的混凝土应力,主要步

19、骤如下:(1)根据结构内力分析,确定出控制断面,作为测点布置断面;(2)在控制断面上选择若干测点,为了能反映结构的整体效应,测点要避开预应力锚固点,支座等产生局部应力的位置;(3)用专用保护层厚度检测仪测出测点处混凝土保护层厚度,进行局部位置调整,避开钢筋;(4)在测点处沿欲测应力方向贴应变片;(5)用混凝土保护层取样机,将包含应变片的混凝土表层取出,以释放其内应力;(6)用应变仪测出混凝土取样前后的应变变化值,根据结构试验及结构理论计算获得混凝土弹性模量,从而计算出混凝土应力.在得到混凝土的实际应力状态后,即可与其它参数一起对桥梁结构的承载能力进行评估,也可通过恒载下混凝土的应力状况推算预应

20、力状况以及逐级加载至混凝土开裂推算预应力状况.该检测方法对结构有一定损伤,且损伤部位一般为控制截面,因此人们对这种方法存有疑虑.2.2钢筋锈蚀率混凝土碳化以及钢筋锈蚀现象在钢筋混凝土桥梁结构中比较普遍,而且比较严重.在混凝土构件中,钢筋原本处于碱性外层的保护中,不易锈蚀,但由于有害物质的不断侵蚀和混凝土的逐渐碳化,保护层逐渐失去作用.随着钢筋的锈蚀,混凝土开裂,剥落,钢筋与混凝土的粘结力不断丧失.钢筋从某一时间开始锈蚀,钢筋面积不断减少,导致结构抗力不断衰减.因此,结构的抗力依赖于时间参数,钢筋锈蚀是导致结构抗力退化的主要原因.目前钢筋锈蚀的检测一般采用半电池法,其检测的是测点上钢筋/混凝土半

21、电池相对于参比电极的电位.在构件混凝土保护层厚度,湿度大体均匀(即电阻率较接近)的范围内,电位与钢筋的腐蚀速度有比较密切的对应关系.因此,半电池电位法是定性判断钢筋锈蚀倾向和找出正在锈蚀部位的一种无损且简便的检测方法,其检测对象是钢筋锈蚀的概率.该方法的检测结果与混凝土中铁离子的浓度有关,而与钢筋的直径无关,这就导致对于大直径钢筋,即使锈蚀面积很小,其周边混凝土中铁离子的含量也会很高,而对于小直径钢筋,很大的锈蚀面积才能达到和大直径钢筋囊瓣骚黼魏嘲壤蜘唾:llNo.62011陈川宁:既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望相同的离子浓度.因此,将半电池法检测结果作为钢筋材料参数折减系数的依据是不合

22、理的.无损检测钢筋锈蚀量是许多国家正在探求的新技术.程学昌等lL9从钢筋锈蚀机理人手,通过快速碳化试验给出了碳化深度与碳化到达钢筋表面的时间,由此推导出钢筋锈蚀开始时间.在考虑了大气相对湿度,混凝土碳化深度和保护层厚度后,给出了钢筋锈蚀率与钢筋开始锈蚀时间的计算公式;交通部公路科学研究所I10J通过试验研究了锈蚀钢筋引起的混凝土裂缝宽度,给出了混凝土构件锈蚀裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系以及钢筋与混凝土粘结力下降的定性描述.这些研究均是通过实验室试验,采用数据回归的方式,根据不同的参数计算钢筋锈蚀率.其考虑的都是单一因素的作用,并未考虑实际工程多因素的相互影响.因此,准确确定混凝土结构中钢筋的锈蚀

23、程度还有待于进一步研究.2.3钢筋锈蚀与结构承载能力锈蚀钢筋不但截面有所损失,材料的有关性能发生衰退,其与混凝土的粘结力也会有所改变,从而影响混凝土和钢筋的共同变形,进而影响混凝土构件的承载能力.国内外对于锈蚀构件承载力的研究刚刚起步,所采用的研究方法主要是试验和有限元分析.研究结果使人们对锈蚀钢筋混凝土构件的结构性能有了更多的认识,但是这些研究大多只是探索性的,对锈蚀构件承载力的具体计算方法尚处于研究阶段.张建仁等ulj提出了钢筋应变与混凝土应变变形协调函数,并通过试验研究,给出了变形协调函数与钢筋锈蚀率的关系.根据锈蚀钢筋极限屈服强度与锈蚀率的试验关系,结合变形协调函数,给出了混凝土构件受

24、压区高度基于混凝土极限应变的计算公式.霍艳华【lz通过理论分析和试验研究认为,纵向主筋和箍筋锈蚀均会对桥梁的抗剪承载能力产生影响,引入了箍筋锈蚀与主筋锈蚀时各自的承载能力降低系数,给出了无腹筋梁纵筋锈蚀,有腹筋梁纵筋和箍筋均锈蚀时抗剪承载能力计算公式.程学昌等_9j通过快速锈蚀试验,引入钢筋与混凝土协同工作系数,给出了锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯能力表达式.2.4预应力钢筋锈蚀状况的检测随着预应力技术的发展,桥梁结构中预应力构件越来越多.预应力构件的承载能力基本由预应力钢筋提供,因此预应力钢筋的完好程度直接决定既有桥梁的承载能力.由于预应力钢筋处于高应力状态,钢绞线锈蚀后,不仅造成其截面积减小,而且

25、容易产生腐蚀坑及应力集中,从而使其力学性能发生变化.罗小勇I13对锈蚀后钢绞线的性能进行了研究,发现钢绞线锈蚀后,塑性变差,伸长率减小.锈蚀越严重,截面损失率越大,塑性降低越厉害.锈蚀率接近9.90%时,钢绞线基本不具有塑性特征,钢绞线名义极限强度随着锈蚀的增加而迅速减小.钢绞线名义极限强度减小,不仅仅是由于钢绞线截面积减小,更主要的原因是由于钢绞线出现腐蚀坑产生的应力集中使材料损伤加大.钢绞线锈蚀后其性能参数的改变,会导致预应力混凝土结构承载能力发生重大变化.但是由于混凝土构件中钢筋,波纹管的屏蔽作用,目前预应力钢筋的锈蚀无法做到无损检测.预应力钢筋的锈蚀状况检测,是桥梁承载能力评估亟待解决

26、的问题.2.5基于动力的承载能力评估由于动力检测较静力荷载试验具有快速,简便,无损,对交通影响小等特点,具有很大的发展潜力,也是近年来研究较多的一个领域.宗周红l1j提出了结合桥梁现场环境振动试验和有限元分析的桥梁承载力评估方法.该方法主要是根据桥梁现场动力特性实测结果,修正有限元计算模型,在此基础上进行恒载,活载及各种荷载组合下桥梁的承载力计算和分析,从而实现既有桥梁结构的承载力评估.但是由于桥梁的强度,刚度以及边界条件的变化均能引起动力特性的改变,而且桥梁实际结构中还有一些无法检测的损伤,因此仅依据某些参数的实测结果来修正计算模型有一定的不确定性.贺拴海l15等根据板梁模型从完整到破坏在不

27、同荷载等级作用下的室内静,动力试验成果,并结合结构动力学理论,应用非线性回归方法,建立起钢筋混凝土板梁静动刚度比(13)与频率比(a)的回归关系式.提出了名义配筋率(,ttn)的概念,并依据板梁在正常使用状态下挠度和裂缝的控制一93特种结构2011年第6期要求以及在承载能力极限状态下强度控制的要求,给出3种控制弯矩的计算公式,同时,把它们表述成名义配筋率的函数形式,用于钢筋混凝土梁健康状况的量化评定.该方法的主要参数是理论频率与实际频率的比值(a).李巍等通过板梁和T梁的模型静,动力交替试验,研究了钢筋混凝土板梁和T梁的基频,静刚度和动刚度在正常使用阶段的变化规律,得到了静,动刚度比与结构内力

28、和自振基频的回归关系,建立了由钢筋混凝土梁结构裂缝特征统计参数预测RC梁结构性能的评估模型,使外观检查成果得以量化.在此基础上,提出了多梁式结构承载力预测评估的动力分解方法,从而实现简支钢筋混凝土梁桥当前情况下的结构承载力评估.该方法的主要参数是自振频率与结构损伤的变化.对于实验室研究来说,边界条件明确,主梁没有任何附加质量及刚度,理论频率准确,可靠,能够及时检测新梁的自振频率.但对于实际的桥梁结构,有许多不同于实验室研究的方面.李宏江ll7l等提出了实际桥梁结构承载能力分析尚未意识到的因素,如简支梁桥的桥面连续的影响,支座实际面接触与计算简化的点接触问题,支座锈蚀或橡胶老化带来的边界条件的改

29、变,桥面铺装与主梁的共同受力问题等,这些问题的存在使得检测结果的解释变得复杂.同时,由于在桥梁理论频率的计算中考虑以上因素的难度较大,使得理论频率与实际频率的比值不能真实地反映结构性能的变化,进而影响桥梁承载能力的评估.同时,目前的既有桥梁很少有成桥后的动力试验,因此很难得到桥梁自振频率与结构损伤的关系.因此,基于动力的承载能力评估尚需解决以下难题:1.模型修正问题尽管桥梁的动力特性与其结构特性密切相关,但由于影响桥梁动力特性的因素较多,桥梁材料特性,结构尺寸,边界条件等的改变均能引起结构动力特性的改变,这就给有限元模型的建立与修正带来很大困难.同时由于土木结构体积大,频率低,自由度多,局部受

30、损对整体模态影响较小,也给有限元模型的修正带来一定的困难.2.检测技术问题一94一目前动力现场试验技术已有了很大发展,但检测技术仍存在量测误差,如何处理由噪声引起桥梁动力特性的随机性与波动性问题还处于研究阶段.因经费限制,所采用的传感器精度和测点数量不能完全满足检测要求的问题一直存在,同时还存在数据解释的不确定性.3.计算方法问题寻求稳定和可靠的修正算法也是基于动力的承载能力评估方法的主要问题.目前常用的有GaussNewton法,最优线性搜索法,MonteCarlo法,遗传算法等,各有优缺点.在参数繁多的实际工程结构有限元模型动力修正方面,还有很多工作要做.3研究展望桥梁承载能力影响因素较多

31、,各因素之间又相互作用,使得桥梁表观检测的结果无法和承载能力之间建立明确有效的关系.同时,检测仪器和检测手段的不足,也使得桥梁承载能力的评估受到了限制.笔者认为今后应着重从以下几个方面进行研究.3.1评估标准既有桥梁承载能力评估是对桥梁进行运营荷载作用下的承载能力评估,其检算荷载应该是桥梁实际的作用荷载,可能大于或小于原设计荷载等级,而不是仅就原荷载等级进行检算.例如,美国的桥梁评估手册根据交通量的大小,对设计荷载乘以不同的荷载系数,进行桥梁各种状态的承载能力评估.英国公路桥梁评估文件是以桥梁规范BS5400荷载为基础,但其中的HA活载(代表日常公路活载)就不同于BS5dO0中的规定.但由于我

32、国各规范没有给出既有桥梁评估的荷载标准,目前进行的承载能力评估只是按照设计规范的荷载标准进行,最终结果也是得到其承载能力能否满足设计荷载的要求,而不是能否满足使用现状荷载的要求.因此,既有桥梁承载能力评估首先应该从规范的角度,规定桥梁的评估荷载标准.3.2跟踪检测在一些桥梁建设之初,可以有计划地在控制截面埋设传感器,定期检测桥梁的应力变化,以全面了解桥梁的真实应力状况.在一定数量的数据圈q啵-粕mNo.62011陈川宁:既有桥梁承载能力评估的研究现状和展望积累之后,采用参数回归方法,总结出桥梁真实应力随时问的变化规律,解决无法检测桥梁真实应力的问题.在新建桥梁开通运营之前,应进行动力及静力试验

33、,为今后的桥梁承载能力评估提供基础资料.在预应力钢筋的锚头区域埋设压力传感器,跟踪检测预应力钢筋的应力状况,以全面了解预应力钢筋应力状况随时间的变化规律.3.3试验研究目前钢筋锈蚀状况的检测方法应用最多的是半电池法和混凝土电阻率法.这些方法操作简便,检测结果稳定,且对结构没有损伤.但是,目前还没有研究表明钢筋锈蚀检测结果与钢筋锈蚀率的关系,使得钢筋锈蚀的检测结果很难定量地应用到承载力评估中.因此在今后的研究中,应针对不同钢筋直径,建立钢筋锈蚀检测结果与钢筋锈蚀率的关系.同时,在一些拆除的桥梁上,也应进行相同内容的研究,以对实验室的研究结果进行修正.对于钢筋锈蚀结构的承载能力,各科研机构均通过不

34、同的系数,对原结构的承载能力进行修正,但都处于试验研究和探索阶段.在今后的研究中,可以结合钢筋锈蚀率,探索钢筋与混凝土之间的变形关系,在此基础上,研究钢筋锈蚀结构的承载能力计算模型.3.4高技术仪器,设备的研制与开发由于桥梁结构中钢筋与波纹管的影响,预应力钢筋锈蚀程度的无损检测是目前桥梁检测中的一项空白.因此,预应力钢筋锈蚀状况检测仪器的研制与开发是桥梁检测仪器发展的一个方向.另外,由于半电位法检测的是混凝土中铁离子的浓度,无法定量检测钢筋锈蚀率,因此还需进一步研究检测结果与钢筋锈蚀率的关系.如果能研制出直接检测钢筋锈蚀率的仪器,则可以解决目前钢筋锈蚀检测结果无法在桥梁承载能力评估中定量应用的

35、问题.3.5进一步研究基于动力的承载能力评估方法与静力检测技术相比,动力检测技术有对交通影响小,费用低,快捷,方便的优势,但由于目前存在的理论及实践的问题,该项技术还有待于进一步研究.4结语既有桥梁的承载能力评估,因其重要性和复杂性,已引起了工程界的广泛关注.尽管桥梁界针对承载能力评估从理论上和实践上均进行了多方面的探讨,但由于评估的复杂性,检测方法的局限性以及影响参数的多样性,目前还没有一套完整,适用的标准.本文通过总结分析现有评估方法和科研成果,对既有桥梁承载能力评估中存在的问题和研究方向提出了看法和建议.参考文献1中华人民共和国交通部标准.公路旧桥承载能力鉴定方法(试行).人民交通出版社

36、,北京,19882交通部公路科学研究所.公路桥梁承载能力检测评定规程(送审稿)3李亚东.基于设计规范的桥梁承载能力评估.桥梁建设,1996年第2期,p61634中华人民共和国交通部标准.公路桥涵养护规范(JTGHl1.2004).人民交通出版社,北京,20045中华人民共和国建设部.城市桥梁养护技术规范(c耵992003,J2812003),北京:中国建筑工业出版社,20036王岐峰,李炎,李万恒,刘文峰.桥梁自振特性与承载能力分析.公路交通科技,2005年l1月,第22卷,第l1期,p93957AmericanAssociationofStateHighwayandTransportatio

37、nOfficials.TheManualForBridgeEvaluation,2010InterimRevisions.ISBN:9781-56051-453-48杨勇,王灿,朱新实.既有桥粱结构混凝土现存应力测量与分析J.同济大学,1999年第27卷第2期,p1982029程学昌,张爱晖,黄爱民.锈蚀钢筋混凝土构件抗力研究J.市政技术,2005年,第23卷第5期,p313030310交通部公路科学研究所.典型桥梁承载能力快速检评技术研究J.北京市科技计划课题:桥梁结构安全监测与养护管理技术研究,2009年11张建仁,张克波,彭晖,桂成.锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法J.中国公

38、路,2O09年,第22卷,第3期,p455112霍艳华.锈蚀钢筋混凝土简支梁受剪承载力研究J.工业建筑,第36卷增刊,p910912133罗小勇.无粘结预应力钢绞线锈蚀后力学性能研究J.铁道,2008年,第30卷,第2期,p109l1214宗周红,任伟新,郑振飞.既有桥梁承载能力评估方法J.地震工程与工程振动,2005年,第25卷,第5期,p14715215贺拴海,郭琦,宋一凡,赵小星.RC桥梁健康状况及承载能力的动力评估试验J.长安大学(自然科学版),2003年,第23卷,第6期,p363916李巍.公路桥梁承载能力动力法检测技术研究.北方交通,2007年第4期,p142144171李宏江,叶见曙,王康.旧钢筋混凝土简支梁桥承载潜力因素分析J.东南大学(自然科学版),2001年,第31卷,第3期,p949818姚晓征,李爱群,孙鹏.大跨斜拉桥环境模态频率识别的最大熵法研究.特种结构,2010年l2月,第27卷第6期,p656919孙晓丹,李宏伟,欧进萍.大型桥梁动力检测测点优化的改进遗传算法及其应用.西安建筑科技大学(自然科学版),2006年1O月,第38卷第5期,p62462895