摘要：桥梁是确保道路交通畅通的咽喉，其承载能力和通行能力又是贯通全线的关键，重要性不言而喻。然而，由于交通量剧增、超载现象严重、设计标准偏低、设计施工周期短、桥型不当或计算假定不合理的影响等原因，使得目前大量的公路桥梁出现了不同程度的损伤，长期处于“带病工作”状态，从而导致结构的承载能力和耐久性降低，结构安全风险加大，逐步成为危桥。因此，有必要对桥梁结构的病害进行分析，并对桥梁状态进行全面、准确的评定，确保桥梁在运营期间能够满足承载能力的要求，确保桥梁的使用安全。
关键词：桥梁荷载试验；承载能力；技术评定
引言
随着我国桥梁发展逐渐进入养护期，桥梁养护任务更为艰巨，桥梁安全与耐久问题日益突出，对桥梁承载能力的评估要求也越来越高，对评定的内容、评定准确性等方面提出了更高的要求，桥梁承载能力检测评定是桥梁养护中非常重要的环节，对做到“对症下药”、确保桥梁安全非常重要。公路桥梁承载能力检测评定，是公路桥梁进行维修加固的前提条件和主要依据。对于技术状况等级为四、五类的桥梁，拟通过加固手段提高荷载等级的桥梁，以及遭受自然灾害、突发事件或有超重车辆通行等造成桥梁损害时，应对桥梁结构进行承载能力检测评定。目前，该项技术主要依托《公路桥梁承载能力检测评定规程》进行应用。
我国现行的公路桥梁承载能力检测评定规程共经历了 3 个发展阶段：第一阶段是 1988 年发布的《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》，即通常所说的 88 版规范；第二阶段是2004 年发布的《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿），即通常所说的报批稿；第三个阶段就是目前正在使用的《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），即通常所说的“11 版规程”。
11 版规程解决了检测结果的定量化应用问题，采用根据桥梁检查与检测结果，引入分项检算系数修正极限状态设计表达式的方法评定承载能力，提高了桥梁承载能力评定的客观性和可操作性。自应用以来对桥梁承载能力检测评定工作起到了积极的促进作用，提升了桥梁承载能力评定的准确性和规范性。
一、桥梁承载能力评定技术
桥梁承载能力评定是桥梁技术状况评定的重要内容，可以通过其确定桥梁结构整体性能、功能完备性，评价桥梁结构的安全性和可靠性。我国目前主要采用以下几种方法对桥梁结构承载能力进行评定：
1.外观调查评定方法
此方法是通过经验丰富的桥梁检测人员对既有桥梁的外观和结构进行全方位的详细检査，评估在用桥梁整体的健康状况，并最终形成文字性材料对桥梁结构进行定性定量的分析进而对桥梁结构进行评分及分类。依据《公路桥涵养护规范》的评定标准，对被检桥梁进行评定，并根据规范要求将其分为一类至五类，从而对桥梁实际的技术状态进行推定。外观调査评定方法的优点在于：它可以快速的衡量桥梁是否能满足现有交通运输需求。可以应用此方法粗略评估跨径不大的桥梁，确定对桥梁进行维护的必要性。不过此方法不能提供确切的定量数据分析，只能从表观上对桥梁进行一些定性描述。
2.分析计算评定方法
此方法一般依据我国交通运输部发布的《公路桥梁承载能力检测评定规程》，在对被检桥梁进行承载能力计算时，参考实桥调查、检测的资料的同时，引入根据定性描述桥梁损坏程度和桥梁整体技术状况的承载能力检算系数对计算结果进行修正。规范中对不同结构形式的桥梁提供了取值表供参考，不过取值不够精确，不易对结构状态做出准确判断。
3.荷载试验评定方法
此方法是在完成桥梁外观普査和初步评定后，通过进行现场荷载试验对既有桥梁承载能力进行进一步评估，荷载试验包括静、动载两种试验。通过对桥梁结构进行静载试验可以了解被检桥梁结构的静载工作性能；通过动载试验可以了解被检桥梁结构的动力学性能和桥梁结构动力参数；综合静、动载试验结果，可以对被检桥梁的实际运行状况有一个比较全面的了解。静载试验法首先通过建模计算，分析待检桥梁结构受力状况，找到待检桥跨的最不利截面，计算并设计试验荷载使其与设计荷载或使用荷载相当，之后将试验荷载在现场试验中加载于计算的最不利截面位置。通过使用静态应变检测仪器，千分表或全站仪等，对桥梁结构的跨中或其他控制截面在试验荷载作用下的梁底应变、跨中挠度、梁底裂缝及开展情况等特性变化进行观测并进行分析计算，进而推算出该桥梁结构的承载能力与所能承受的公路荷载等级。动载试验是通过在被检桥梁上使加载车以不同速度进行的跑车和刹车试验，对桥梁结构进行激振，使其产生受迫振动，并通过使用动态应变检测仪器或振动分析仪器，对被检桥梁结构上跨中等关键位置截面的受迫振动频率、振幅进行观测采样，进而计算桥梁结构的阻尼比及冲击系数等桥梁动力学参数。根据检测数据与计算结果与桥梁结构理论分析计算得出的结果相比较，对桥梁结构整体性能与承载能力进行评价。
4.结构可靠性理论评定方法
可靠度评估方法是一种基于概率理论的评估方法。在桥梁结构检测评定中引入失效概率和可靠度指标两个指标，对被检桥梁结构进行基于可靠度理论的统计学分析，从结构可靠性和结构的失效概率两方面来评判其可靠性。可靠度理论把传统结构设计和检测分析中所不考虑的结构不确定性和失效风险理念引入于结构设计中。目前在桥梁技术状态评定中可靠度理论的应用尚处于研究阶段，对桥梁承载能力评估是研究的重点。此方法能较好评估构件的失效，但尚不能对整体结构的失效进行准确评估，对于结构失效模式的确定也还有待进一步研究。
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5.专家系统评定方法
此方法是邀请桥梁方面优秀专家到检测现场进行观察和检测，依据专家多年积累的桥梁设计检测经验对实际桥梁结构进行评价。特尔斐法是一种典型的专家系统评定方法，首先向各桥梁专家进行不记名的咨询以向征求其意见，经过反复反馈以取得一致结果，一般采用具有专家经验水平相当的计算机系统评价被检桥梁的承载能力。它具有较高的可靠性，但是无法避免主观因素，并且时间和精力耗费较大，实现的难度较高。
二、公路桥梁承载能力检测评定技术的思考
从技术层面来讲，目前该项技术的应用仍需要深入挖掘。总的来看，旧桥评估的目标可靠度问题、桥梁评估荷载问题、大件运输通过问题、荷载试验评估结构一致性问题、相关评定指标检测方法及评定标度划分标准问题、相关检算系数的校准问题、检算要点的细化问题，以及桥梁结构安全可靠性评价问题等都亟待解决。
1.评估荷载
目前，我国桥梁的交通状况已经发生了很大的变化，交通量不断增大，重载车不断增多，车型以五轴、六轴，且六轴车居多。由于汽车荷载模式发生了很大变化，目前现有的相关规范也未有量化的标准，导致养护管理无从着手，所以需要逐步完善评估荷载标准。
目前，该项技术主要以设计荷载作为评估荷载，并以其为依据评价结构的安全性；在养护管理中也是以设计荷载作为管理荷载，以确保桥梁的运营安全。然而，桥梁设计荷载与实际运营荷载具有较大的差异性，一方面设计荷载不能反映实际桥梁荷载统计特征，另一方面我国现行桥梁设计汽车荷载标准采用车道均布荷载加集中力的形式，与实际运营荷载在形式上缺少必要的相似性。
针对以上问题，提出了运营荷载统计特征为基础的桥梁评估荷载。该荷载形式是通过车辆密集运营状态下的行车间距将目前桥梁实际通行，并且对桥梁运营安全影响显著的主导车型组合而得的车队荷载。该荷载形式不但能够反映桥梁荷载运营水平，兼顾桥梁安全，同时可以满足桥梁管养单位对运营荷载管理的实际需求，为桥梁养护管理工作提供技术支持。
2.桥梁耐久和使用寿命
环境对桥梁结构的影响是多方面的，影响因素比较复杂。公路桥梁承载能力检测评定技术及其所应用的规程，从桥梁耐久性角度考虑了环境作用对桥梁承载能力的影响。但是，在具体应用过程中对环境的区划分比较模糊，对不同环境区划耐久性典型作用的规定不明确。此外，在《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）对我国公路桥涵设计使用年限给出了明确规定，随着我国桥梁不断老化，在役桥梁到达设计使用年限后的超期延续使用，将成为我国迫切需要解决的问题。那么，该类桥梁的承载能力评定应该考虑桥梁的剩余寿命，合理确定桥梁承载能力的评估周期及相关的评价指标，从而构建完整的超前服役桥梁承载能力检测评定技术体系。
3.大件运输通过评估
随着我国现代化建设进程的加快，大型水利水电工程、化工厂、核电厂，甚至包括一些军工产品都需要进行大件运输，通常大件运输也要求安全、经济、便捷地到达目的地，这对公路桥梁提出了严峻的考验，涉及到的问题包括运输线路的选择、桥梁承载能力的评估及承载能力评估不足桥梁的加固问题等。
对于公路桥梁而言，由于受到设计荷载等级的限制，往往不适应大件运输过桥的需要，同时大件运输过桥也极易造成既有桥梁的损坏，甚至发生重大事故。大件运输通过时，沿线公路桥梁的设计年代不同、设计标准不同、施工质量不同，后期运营养护情况不同，桥梁自身技术状况和承载能力状况不同，而大件运输往往有完成任务的时间限制，所以对大件运输通过的桥梁提出了评估需求，希望采用合理的评定方法，迅速准确评定运输线路上桥梁的承载能力情况。
针对此问题，提出了基于大件运输的公路桥梁承载能力评估方法。该评估方法的提出主要涉及以下方面的内容，首先是沿线公路桥梁技术状况调查方法，包括表观、材质及特殊病害等；其次是大件运输通过桥梁的承载能力检算方法，主要包括控制荷载的选取、不同桥型的检算要点等；再次是大桥运输过桥时的动力效应控制方法，如冲击等，还有大件运输过桥时的监测和监控方法，承载能力不足桥梁的加固方法，着重要体现安全、经济和合理。最后，提出大件运输通过桥梁的评估程序、评估方法，以及大件运输通过桥梁的控制方法和有效加固方法。
结束语
公路桥梁承载能力检测评定关系到桥梁能否安全运营，所涉及的方法、标准涵盖面广、需求量大，随着先进理论、先进技术的不断发展，公路桥梁承载能力检测评定技术将向着科学化、规范化的方向发展。同时，该技术的发展有助于促进行业技术进步，更好地为公路桥梁养护管理工作提供技术支撑。
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论文作者:阮志强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/21
标签：桥梁论文; 荷载论文; 能力论文; 结构论文; 方法论文; 公路论文; 大件论文; 《基层建设》2019年第18期论文;