摘要：既有桥梁随着服役时间的增长，部分病害桥梁的承载能力逐年降低，存在巨大的安全隐患，因此利用现有评定技术对既有桥梁的承载能力进行评估，保障桥梁的安全运营，已成为桥梁工作者研巧的重点问题。文章重点就基于静动力测试的公路PC梁式桥承载能力评定进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：静动力测试；公路工程；承载力；评定
引言
作为国家交通运输重要组成的桥梁，自身具备一定的使用年限，而建成使用之后受到多种主客观因素的影响，较难有效的使用至其正常使用寿命的终结期，运行负载超出其正常的承载能力便是缩短桥梁正常使用寿命的重要因素，对桥梁进行承载能力的评定，严格控制通行车辆的重量及外形尺寸，是有效延长桥梁使用寿命，加强桥梁维护管理的重要举措。在公路混凝土交通运输网络体系中，中小型桥梁的数量相对较多、分布广泛，像大垮桥那样进行结构状态检测设备及系统的安装，来实施承载能力的评定并不具有可行性，在桥梁工程界内所普遍开展的，对公路混凝土中小桥梁承载能力评定检测方法研究及应用，已成为公路桥梁类工程研究的重点课题。
1公路桥梁评定现状分析
桥梁状态评定是指通过收集桥梁的既有资料，利用相关理论对桥梁结构状态进行评价和决策的过程。桥梁状态评估的内容包括以下几点：第一，安全性评估。它是指桥梁结构在强度、刚度、稳定性等方面是否满足运营荷载的要求，是否具备合理的安全储备：第二，适用性评估。它是指变形、裂缝、振动等是否满足正常使用的要求，车辆或行人通行时的舒适度等要求；第三，耐久性评估。它指材料的耐久性和结构损伤的评定，即剩余寿命和损伤识别的问题。本文研究既有桥梁结构承载能力评定这一课题，所谓桥梁承载能力是指结构抵抗外荷载的能力。按我国公路桥梁规范的定义，它包括结构强度极限状态承载力和正常使用极限状态承载能力。
2公路PC梁式桥承载能力评定方法
2.1以外观调查为基础的评定方法
它是指有经验的桥梁技术工作者对中小型的旧桥实施全面检测，采用文字性的描述就桥梁进行定性及定量的描述，依据描述内容进行质量等级的分类及评定，该种评定方式的评分标准及评分方法上都已取得较大的研究成果，模糊数学、混沌理论及专家系统等的完善及应用，推动着该种评定方法成熟化的发展。该种评定方法的缺点是依然要以大量定性信息、工程师经验及准确判断为基础，评定结论可能会存在较大不同；桥梁的隐蔽结构很难进行检查；利用从桥梁的局部结构中获取的检查结果进行整体结构性能的评定，存在某种程度上的偏差；需要多个监测点才能较为全面的获取桥梁结构的整体性能，增加着评定工作的工作量、时间及资金投入。
2.2以规范设计为基础的中小桥梁承载能力的评定方法
它是为了可以获取既有桥梁的承载能力的定量值，通过理论分析与计算进行桥梁承载能力评定的研究方法，主要进行中小桥梁的材料性能、桥梁几何结构的尺寸、外观缺陷、支撑条件及通行荷载等的实际测量，依据中小桥梁的具体结构计算出理论值来进行承载能力的评定，基于该种评定思想的最为常见的具体评定方法是利用承载能力系数进行桥梁承载能力的评定。
2.3以荷载试验为基础的评定方法
它对既有的桥梁开展现场的荷载试验，并综合利用理论分析手段等，对中小桥梁开展诊断识别，组建起桥梁结构的具体工作模型，依据该模型就中小桥梁的实际承载能力进行评定。该种评定方法要以某些已知的信息为基础，综合采用现场测量的相关技术，进行静荷载试验及动荷载试验，实现中小桥梁承载能力的最终评定。
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2.4以专家经验为基础的评定方法
该方法中较为典型是特尔斐评定方法，即以不记名的方式就桥梁的承载能力等性能指标咨询所有参与评定的专家，然后对专家给出的所有评定结果进行反馈及处理，使其中存在的变量被控制在最低的程度之内，以最终一致性的结论作为桥梁承载能力的最后评定结果。对于该种评定方法应用中所存在的某些不确定的因素、评定研究理论还无法解决的问题以及大量的统计计算等，可适当的借用专家系统实现解决，来提升评定工作开展的顺畅性。
3基于静动力测试的公路PC梁式桥承载能力评定实施
3.1利用承载能力系数进行承载能力评定
在公路混凝土中小桥梁承载能力具体的评定工作中，可依据桥梁结构、评定技术条件及评定成本等的具体要求，选用合适的评定方法。桥梁承载能力系数具体是指桥梁在给定的荷载条件之下，其桥梁截面真实荷载强度至与荷载效应之间的比值。在进行中小桥梁承载能力的评定时，对每个关键截面的每种失效模式都要进行对应的承载力系数的分别计算，所得系数中的最小值便是拟测桥梁规定的承载能力。在进行承载能力的评定过程中，首先就每种失效模型进行订立，失效模型也叫破坏模型，桥梁结构的形式不同，相应的失效模型也会存在较大差异。在进行简支梁承载能力测定时，最大的弯矩多在跨中部位附近，而最大剪力多在从支点开始到跨中18的距离中间位置上，对这两个位置分别实施抗弯及抗剪的承载力系数的计算，就可基本上获取梁的安全性能及失效模型；而连续梁中除了对每个跨度都要进行抗弯及抗剪的承载力系数的计算外，还需进行各个支点附近的承受负弯矩截面上抗弯的承载能力系数的计算。
3.2桥梁结构体截面真实极限强度
在桥梁的结构体截面中，其真实强度与截面尺寸、截面材料的强度有关，还与桥梁在运行中材料的质量及结构的受损状况有关，在进行承载能力评定时，在必要情况下可采用实测或者是材料试验等方法获取评定所需的多项数据，因为截面真实强度的测量计算中会涉及到材料所具备的真实强度、钢筋布设状态及截面实际尺寸等。进行混凝土的强度推定，长期使用的混凝土结构在强度上会随着使用年限的增多而增大，但荷载的持续作用却为让强度下降，在两种相反的作用影响之下会使混凝土的强度呈现出较为复杂的变化，评定工作中尽量以混凝土强度的实测值为准。进行钢筋的强度推定，对于主筋可以综合设计、施工及维修加固等资料，并结合现场的调查情况进行分析及断定；如果进行截面的抗弯特性的计算时无法获取配筋的准确数量及位置，将只能够依据横截面的实测值进行估算。
3.3桥梁结构的实际荷载能力的确定
在既定的车辆荷载条件之下，就承载能力系数进行计算，确定出桥梁结构的稳定性能及安全度等，例如某需要过桥的重型特殊车辆，进行最不利状态下的桥梁承载能力系数的计算，以该系数为依据确定车辆可否通行。就某条混凝土公路上的若干个桥梁，以规定的通车等级为基础，就各个桥梁的承载能力系数的变化情况进行分析，便于为公路部门进行公路桥梁养护维修及改建计划的制定等提供基础依据。以桥梁既定的承载能力系数为基础，进行依据结构承载能力反算出可通行的汽车的荷载等级，就某具体的桥梁，其承载能力系数增大，桥梁结构可以负担的车辆的荷载等级就会降低；相反，桥梁结构所能够负担的车辆的荷载等级就会增大。
结束语
综上所述，通过对桥梁承载能力评定方法的探讨可知，要更准确、客观评定桥梁结构的承载能力不仅需要专业的测试设备、较高的专业技术水平，同时需要在交通流量调查，汽车轴重调查方面做更多的工作，实际活载对结构效应的影响与按规程中取值计算对结构效应影响的差异程度，需要通过大量的试验与现场调查去不断完善修正。
参考文献
[1]王超.重载公路小跨径PC梁桥疲劳车辆荷载谱与疲劳性能研究[D].北京交通大学，2015.
[2]程向东.公路和铁路定额在重庆轻轨PC梁架设工程投标中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2008（02）：69-73.
论文作者:宁尉伶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/21
标签：桥梁论文; 能力论文; 荷载论文; 结构论文; 系数论文; 截面论文; 方法论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;