摘要：本文对一座预应力混凝土T形梁桥进行全面检测，利用引入分项检算系数修正极限状态设计表达式的方法，对其承载能力进行评定。在引入桥梁检算系数、承载能力恶化系数、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抗力效应和荷载效应修正后，发现荷载效应小于抗力效应，评定该桥承载能力满足设计要求。
关键词：预应力混凝土桥梁；承载能力评定；分项检算系数
引言
混凝土梁式桥在我国应用相当广泛，该类桥梁中旧桥占绝大多数，许多早期设计的桥梁在日益增加的交通荷载作用下常出现各类病害，承载能力下降。为了确保运营安全，桥梁管养单位需委托检测单位对这类桥梁承载能力进行评定。本文以一座预应力混凝土T梁为例，通过对其进行全面检测，利用引入分项检算系数修正极限状态设计表达式的方法，对其承载能力进行评定。
1 桥梁概述
某桥梁上部结构采用5×50m预应力混凝土T梁，下部结构为空心薄壁墩，柱式台，桩基础。原桥修建于2007年，设计荷载等级为公路-II级，2015年进行加固改造，部分利用原桥下部结构，拆除更换上部结构，设计荷载等级提高为公路-I级。
2 桥梁缺损状况检查
首先对桥梁进行缺损状况检查，该桥梁主要存的病害及数量见表1。
表1 桥梁主要病害类型及数量
注：Dr≥95为1类；95＞Dr≥80为2类；80＞Dr≥60为3类；60＞Dr≥40为4类；40＞Dr为5类。
依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）4.1.8条的规定，结合“重要部件最差缺损状况评定方法”及“桥梁技术状况评定标准”综合考虑，该桥总体技术状况等级为2类。
3 桥梁材质状况与状态参数检测评定
3.1桥梁几何形态参数检测评定
对该桥纵向线形进行测量，测点横向布置在桥梁纵轴线处，纵向布置在桥跨等分点处，每跨测量断面为5个。测量过程按二等工程水准要求进行闭合测量。桥梁线型测量结果如图1。
图1 纵轴线高程测量结果
根据测量数据分析可知：实测线形和理论线形基本吻合，桥面纵向线形良好。
3.2桥梁恒载变异状况调查评估
该桥恒载变异状态调查主要包括桥梁的长度、桥宽、跨径等，构件的长度与截面尺寸等。经测量，该桥的长度、宽度、跨径以及各构件截面尺寸与设计吻合，判断桥桥梁恒载状况无变异，成桥状态良好。
3.3桥梁材质强度检测评定
依据混凝土桥梁结构或构件实测强度推定值或测区平均换算强度值，计算其推定强度匀质系数或平均强度匀质系数。依据桥梁缺损材质状况检查结果，结合该桥T梁最不利受力构件位置，考虑连续梁受力的对称性，选取1-1#梁~1-3#梁、2-3#梁~2-5#梁、3-1#梁~3-3#梁作为该桥主要承载能力检算构件。经检测，所选构件材质强度评定标度均为1。
3.4混凝土桥梁钢筋锈蚀电位检测评定
采用半电池电位法，电极采用硫酸铜电位电极，对上文各构件钢筋锈蚀电位进行检测。经检测，各构件混凝土钢筋锈蚀电位评定标度为1。
3.5混凝土桥梁碳化状况检测评定
根据测区混凝土碳化深度平均值与实测混凝土保护层厚度平均值的比值，确定混凝土碳化评定标度。经检测，各构件混凝土碳化状况标度为1。
3.6混凝土桥梁钢筋保护层厚度检测评定
根据检测构件或部位的钢筋保护层厚度特征值与设计值的比值确定钢筋保护层厚度评定标度。经检测，各构件钢筋保护层厚度标度为2。
3.7桥梁结构自振频率检测评定
根据实测自振频率与理论计算频率的比值，确定自振频率评定标度。利用Midas Civil软件计算该桥自振频率为2.754Hz，实测自振频率为3.174Hz，确定桥梁自振频率评定标度为1。
4 桥梁承载能力检算及评定
4.1桥梁结构检算
混凝土梁桥应检算梁的跨中正弯矩、墩顶截面负弯矩及支点截面最不利剪力。结构检算时，应根据桥梁的调查和检测情况确定检算所取用的技术参数与桥梁实际的符合性。必要时，应根据结构的预应力状况、恒载分布状况、几何线形、结构尺寸和开裂状况等方面的检测评定结果，对模型的边界条件、结构初始状况等进行调整。图2、图3为利用Midas Civil计算的移动荷载、预应力荷载下的梁单元内力图。
图3 预应力荷载工况下梁单元内力图
4.2桥梁承载能力评定各项系数
该桥为预应力混凝土桥梁，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，引入检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数进行修正计算。
（1）承载能力检算系数Z1
根据桥梁的表观缺损状况、材质强度和桥梁结构的自振频率的检测评定结果，确定该桥主要验算受弯构件，桥梁结构承载能力检算系数评定标度D=1.4，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）表7.7.1-2可得，Z1=1.13。
（2）承载能力恶化系数ξe
根据桥梁缺损状况、钢筋锈蚀电位、混凝土碳化状况、钢筋保护层厚度等指标的评定标度，计算各构件的恶化状况评定标度为E=1.2（由于混凝土钢筋锈蚀电位评定标度为1，因此混凝土电阻率、氯离子含量两项检测指标依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）不需要进行检测评定，其评定指标应取1），结合该桥所处环境干湿交替且处于冷冻环境，无侵蚀性物质，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）表7.7.4-2进行线性内插可得，该桥主要构件承载能力恶化系数ξe为0.05。
（3）截面折减系数ξc
桥梁结构或构件截面折减系数ξc依据结构或构件截面损伤的综合评定标度R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，该桥主要构件截面损伤综合评定标度R均为1.0，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）表7.7.5-4，构件截面折减系数ξc为1.0。
（4）钢筋截面折减系数ξs
根据桥梁外观检测结果，构件裂缝均未超限，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）表7.7.6，评定标度为1，钢筋截面折减系数ξs取0.99。
（5）活载影响修正系数ξq
依据现场实际调查情况和《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG／T J21-2011）相关规定，确定交通量影响修正系数、大吨位车辆混入影响修正系数，确定活载影响修正系数ξq为1.31。
4.3 桥梁承载能力评定
该桥为钢筋混凝土结构，不考虑桥面铺装混凝土参与共同作用，依据评定标准，计入恶化、折减的情况，最终检算结果见表3。
表3 计入恶化、折减后主要构件弯矩、剪力检算结果
5 结论
（1）依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）4.1.8条的规定，结合“重要部件最差缺损状况评定方法”及“桥梁技术状况评定标准”综合考虑，该桥总体技术状况等级为2类。
（2）承载能力极限状态下，计入恶化、折减后该桥主要构件截面最大正弯矩、墩顶截面最大负弯矩、支点附近截面最大剪力作用效应与抗力效应的比值均小于1，桥梁安全储备充足，该桥实际承载能力满足设计要求。
参考文献：
[1] JTG/T J21-2011.公路桥梁承载能力评定规程[S].北京：中华人民共和国交通运输部，2011.
[2] JTG/H21-2011.公路桥梁技术状况评定标准[S]..北京：中华人民共和国交通运输部，2011.
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[4] 张劲泉.公路旧桥承载能力评定方法及工程实例[M].北京：人民交通出版社，2007.
[5] 杨晓强.公路混凝土中小桥梁承载能力评定探析[C].北京：科技产业发展与建设成就研讨会.2015.
论文作者:耿江玮1,刘屺阳2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
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