05-桥梁承载能力评定

第五章

桥梁承载能力评定姚国文博士后，教aoguowen@QQ:394677827重庆交通大学，2024年9月30日交通运输部标准规范宣贯与交流会内容第一节桥梁承载能力评定的方法第二节现行《规程》中桥梁承载能力评定的方法3第一节桥梁承载能力评定的方法

对既有桥梁进行承载能力评定的方法很多，大致可分为经验法、荷载试验法、设计理论法和以可靠度理论为基础的评估方法。4一、基于实桥调查的经验方法评分系统法

由有经验的工程师对既有桥梁进行检查评分，并依此对材料质量、损伤程度等进行评价。

将桥梁划分为15个部件，根据桥梁部件的缺损程度及标度、缺损对结构使用功能的影响程度以及缺损发展变化状况，对桥梁各部件分别进行评分，值域为0~5。“0”表示完好状况，“5”表示危险状况。再根据桥梁部件的评分确定各部件的评价等级。52.经验系数法

经验系数法是根据大量的调查研究，确定结构损伤、材料老化、环境影响等影响承载能力的各种系数及取值范围，折算求出桥梁承载能力的方法。63.经验公式法

依据广泛的调查研究，确定若干影响承载能力的系数及其取值范围，对桥梁承载能力进行评估。7

主要是通过现场试验对既有桥梁承载能力进行评估的方法，包括静载试验法和动载试验法。1.静载试验法

静载试验法首先在桥梁结构上选择计算受力最为不利、损坏比较严重、搭设试验观测脚手架比较简便的桥孔，再选用一、两个主要内力控制的截面，然后施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，利用检测仪器，测试桥梁结构的控制部位与控制截面在荷载作用下的应变、挠度变形、裂缝及开展情况、横向分布系数、墩台变形等特性变化，二、荷载试验法8将测试结果与结构理论计算值及规范的允许值作比较，推算出对应的荷载等级和承载能力，或借助试验结果修正结构抗力，若试验加载到最大荷载，工作正常，试验值与分析值相符合，挠度、裂缝在规定容许范围之内，可以认为桥梁在此荷载下，可安全通过。

静载试验法具有直观、可靠的特点，是其他方法所不能及的，但也不能替代常规评定方法，而只能视为获取信息的手段和分析方法的补充。9静力加载10重庆交通大学数据采集112.动载试验法

动载试验是通过桥上汽车的跑车、跳车、刹车动荷载或稳态、瞬态等方式的激振荷载作用，使用检测仪器，测试桥梁结构上各控制部位的频率、振幅、阻尼及冲击系数等动态参数，分析这些测试结果并与相应的计算值或经验值比较，进而评定承载能力。12重庆交通大学跳车加载13重庆交通大学数据采集aavf143.设计理论法

此法是指基于桥梁设计规范，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。对于砖、石和混凝土结构，有：15

对于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构，有：

式中

为旧桥检算系数，根据桥型和桥梁的实际状况的优劣确定。16三、专家经验方法1.桥梁评估专家系统

评估是考虑结构损伤和运营状态，并以整个结构体系（上部、下部结构和基础工程）为对象，对桥梁的可靠性（安全性、适用性、耐久性）进行分析评价并作出决策（如正常使用、限制使用、修理加固、替换更新等）的过程。

影响评估的因素众多，因素之间相互影响，关系复杂且人的工程经验有着密切的关系。桥梁评估专家系统，就是利用计算机模拟有经验专家的决策机理，对既有桥梁进行综合评估的方法。目前，实用的评估系统仍在研究发展之中。172.专家意见调查

专家意见调查（ExpertOpinionSurveys）指直接收集、分析、归纳专家意见，对某一事件的可能结果作出评估的方法。

影响评估的因素众多，因素之间相互影响，关系复杂且人的工程经验有着密切的关系。桥梁评估专家系统，就是利用计算机模拟有经验专家的决策机理，对既有桥梁进行综合评估的方法。目前，实用的评估系统仍在研究发展之中。18四、结构可靠性理论方法

结构可靠性理论采用失效概率PF或可靠指标β来衡量结构的安全水平。两种方式：①直接评估β（或PF），并与预先拟定的目标可靠指标βT相比较；②评估既有桥梁的可靠度，并制订评估规范中的分项安全系数。19第二节现行《规程》中桥梁承载能力评定的方法一、一般规定1、对在用桥梁，应从结构或构件的强度、刚度、抗裂性和稳定性四个方面进行承载能力检测评定。2、圬工结构桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时，应根据桥梁试验检测结果，采用引入检算系数

或

、截面折减系数

的方法进行修正计算。3、配筋混凝土桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时，应根据桥梁试验检测结果，采用引入检算系数

或

、承载能力恶化系数

、截面折减系数

和

的方法进行修正计算。20

4、钢结构桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时，应根据桥梁试验检测结果，采用引人检算系数

或

的方法进行修正计算。5、对交通繁忙和重载车辆较多的桥梁，汽车荷载效应可根据实际运营荷载状况，通过活载影响修正系数进行修正计算。6、当桥梁结构或构件的承载能力检算系数评定标度

时，应进行正常使用极限状态评定计算。7、作用效应与抗力响应的比值在1.0～1.2之间时，应通过荷载试验评定承载能力。21经过荷载试验的承载能力检算系数Z2值22桥梁承载能力鉴定方法及参数体系23基于检测结果的桥梁承载力评定方法及参数体系24二、圬工桥梁承载能力评定1、圬工桥梁承载能力极限状态，应根据桥梁检测结果按下式进行计算评定：252、抗力效应值应按现行设计规范进行计算，

、

应按本规程有关规定取值。3、圬工桥梁正常使用极限状态，宜按现行公路桥梁设计和养护规范进行计算评定。圬工桥梁承载能力极限状态评定，主要考虑采取引入桥梁检算系数、截面折减系数和活载修正系数分别对极限状态方程中结构杭力效应和荷载效应进行修正，并通过比较判定结构或构件的承载能力状况。26三、配筋混凝土桥梁承载能力评定1、配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，应根据桥梁检测结果按下式进行计算评定。272、抗力效应值应按现行设计规范进行计算，

、

、

、

应按本规程有关规定取值。3、配筋混凝土桥梁正常使用极限状态，宜按现行公路桥梁设计和养护规范及检测结果分以下三方面进行计算评定:1）限制应力:282）荷载作用下的变形：3）各类荷载组合作用下裂缝宽度满足:294、桥梁结构或构件在持久状况下裂缝宽度应小于下表的限值。结构类别裂缝部位容许最大宽度（mm）其他要求钢筋混凝土梁主筋附近竖向裂缝0.25腹板斜向裂缝0.3组合梁结合面0.5不容许贯通结合面横隔板与梁体端部0.3支座垫石0.5全预应力梁梁体竖向裂缝不容许梁体横向裂缝不容许梁体纵向裂缝0.2A类预应力混凝土梁梁体竖向裂缝不容许梁体横向裂缝不容许梁体纵向裂缝0.2B类预应力混凝土梁梁体竖向裂缝0.15梁体横向裂缝0.15梁体纵向裂缝0.230砖、石、混凝土拱拱圈横向0.3裂缝高小于截面高一半拱圈纵向0.5裂缝长小于跨径的1/8拱波与拱肋结合处0.2墩台墩台帽0.3不容许贯通墩台身截面的一半墩台身经常受侵蚀性环境影响有筋0.2无筋0.3常年有水，但无侵蚀性影响有筋0.25无筋0.35干沟或季节性有水河流0.4续上表注：表中所列容许最大缝宽适用于一般条件。对于潮湿和空气中含有较多腐蚀性气体等条件下的缝宽限值应要求更严格一些。31四、钢结构承载能力评定1、钢结构桥梁结构构件强度、总体稳定性和疲劳强度验算应按现行公路桥梁设计规范执行，其应力限值取值为

。2、钢结构荷载作用下的变形应按下式计算评定：32五、拉吊索承载能力评定1、拉吊索强度应按下式计算评定：33六、桥梁地基评定1、经久压实的桥梁地基土，在墩台与基础无异常变位的情况下可适当提高其承载能力，最大提高系数不得超过1.25。2、当桥头填土经久压实时，填土内摩擦角

可根据土质情况适当放大5~10度，但提高后的最大取值不得超过50度。34七、分项检算系数确定1、圬工与配筋混凝土桥梁，应综合考虑桥梁结构或构件表观缺损状况、材质强度和桥梁结构自振频率等的检测评定结果，按下列规定确定承载能力检算系数

：1）按下式计算确定结构或构件承载能力检算系数评定标度

。检测指标名称缺损状况材质强度自振频率权重

0.40.30.3承载能力检算系数检测指标权重值352、根据结构或构件承载能力检算系数评定标度，宜按下表确定桥梁承载能力检算系数

值，特殊情况下可采用专家调查法确定。承载能力检算评定标度D受弯轴心受压轴心受拉偏心受压偏心受拉受扭局部承压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圬工及配筋混凝土桥梁的承载能力检算系数Z1值363、钢结构桥梁承载能力检算系数

宜按下表取值。缺损状况评定标度性状描述1焊缝完好，各节点铆钉、螺栓无松动；构件表面完好，无明显损伤，防护涂层略有老化、污垢2焊缝完好，少数节点有个别铆钉、螺栓松动变形；构件表面有少量锈迹，防护涂层油漆变色、起泡剥落，面积在10%以内3少数焊缝开裂，部分节点有铆钉、螺栓松动变形;构件表面有少量锈迹，防护涂层油漆明显老化变色并伴有大量起泡剥落，面积在10%~20%以内。个别次要构件有异常变形，行车稍感振动或摇晃4焊缝开裂，并造成截面削弱。联结部位铆钉、螺栓松动变形，10%~30%已损坏;构件表面锈迹严重，截面损失在3%~10%以内，防护涂层油漆明显老化变色并普遍起泡剥落，面积在50%以上。个别主要构件有异常变形，行车有明显振动或摇晃并伴有异常声音5焊缝开裂严重，造成截面削弱在10%以上。联结部位30%以上铆钉、螺栓已损坏;构件表面锈迹严重，截面损失在10%以上，材质特性明显退化;防护涂层油漆完全失效。主要构件有异常变形，行车振动或摇晃显著并伴有不正常移动374、拉吊索承载能力检算系数

宜按下表取值。缺损状况评定标度性状描述1表面防护完好，锚头无积水，锚下混凝土无裂缝2表面防护基本完好，有细微裂缝，锚头无锈蚀，锚固区无裂缝3表面防护有少量裂缝，伴有少量锈迹，锚头有轻微锈蚀，锚固区有细小裂缝4表面防护普遍开裂，并有部分脱落，锚头锈蚀，锚固区有明显的受力裂缝5表面防护普遍开裂，并有大量脱落，钢索裸露，钢索锈蚀严重，锚头积水锈蚀，锚固区有明显的受力裂缝，裂缝宽度大于0.2mm38

5、配筋混凝土桥梁承载能力恶化系数

应按下列规定确定1）依据检测结果，按下表的规定确定构件恶化状况评定标度

。序号检测指标权重αj综合评定方法1缺损状况0.32恶化状况评定标度E按下式计算:式中:Ej—结构或构件某项检测评定指标的评定标

度，按本规程第4、5章的有关规定确定;

αj—某项检测评定指标的权重。2钢筋锈蚀电位0.113混凝土电阻率0.054混凝土碳化状况0.205钢筋保护层厚度0.126氯离子含量0.157混凝土强度0.05392）根据恶化状况评定标度

及桥梁所处的环境条件，按下表确定配筋混凝土桥梁的承载能力恶化系数

。恶化状况评定标度

环境条件干燥不冻无侵蚀干、湿交替不冻无侵蚀性介质干、湿交替冻无侵蚀性介质干、湿交替冻有侵蚀性介质10.000.020.050.0620.020.040.070.0830.050.070.100.1240.100.120.140.1850.150.170.200.2540

6、圬工与配筋混凝土桥梁结构或构件的截面折减系数，应按以下规定确定:

依据材料风化、碳化、物理与化学损伤三项检测指标的评定标度，按下式计算确定结构或构件截面损伤的综合评定标度

。41

依据截面损伤的综合评定标度，按下表确定截面折减系数

。评定标度材料风化状况性状描述1微风化手搓构件表面，无砂粒滚动摩擦的感觉，手掌上粘有构件材料粉末，无砂粒。构件表面直观较光洁2弱风化手搓构件表面，有砂粒滚动摩擦的感觉，手掌上附着物大多为构件材料粉末，砂粒较少。构件表面砂粒附着不明显或略显粗糙3中度风化手搓构件表面，有较强的砂粒滚动摩擦的感觉或粗糙感，手掌上附着物大多为砂粒，粉末较少。构件表面明显可见砂粒附着或明显粗糙4较强风化手搓构件表面，有强烈的砂粒滚动摩擦的感觉或粗糙感，手掌上附着物基本为砂粒，粉末很少。构件表面可见大量砂粒附着或有轻微剥落5严重风化构件表面可见大量砂粒附着，且构件部分表层剥离或混凝土已露粗骨料42圬工与配筋混凝土桥梁物理与化学损伤评定标准评定标度性状描述1构件表面较好，局部表面有轻微剥落2构件表面剥落面积在5%以内;或损伤最大深度与截面损伤发生部位构件最小尺寸之比小于0.023构件表面剥落面积在5%～10%以内;或损伤最大深度与截面损伤发生部位构件最小尺寸之比小于0.044构件表面剥落面积在10%～15%以内;