公路和城市桥梁检算方法对比分析

器桥梁工程　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　公路和城市桥梁检算方法对比分析　夏兴佳　（中交基础设施养护集团有限公司，北京　１０００１８）　摘要：分别采用ＪＴＧ／Ｔ　Ｊ２ｌ一２０ｌｌ《公路桥梁承载能力检测评定规程》和ＣＪＪ／Ｔ２３３—２Ｏ１５《城市桥梁检测与评定技术规　范》对沙窝桥进行结构检算，通过对比检算结果，分析了公路桥梁规范和城市桥梁规范中检算方法的区别和联系。两种检　算方法都是模拟桥梁的实际损伤状态，公路桥梁规范引入了桥梁承载能力检算系数、恶化系数及其他折减系数，而城市　桥梁规范是直接在计算模型中计人构件缺陷或损伤实测值：两种检算方法均考虑了活载的影响，公路桥梁规范引入了活　载影响修正系数，而城市桥梁规范则是将特殊或重型车辆作为检算荷载考虑：两种检算方法都考虑到了混凝土强度、混　凝土截面、钢筋截面、活载等变化对结构的影响，在此基础上，城市桥梁规范又将结构几何参数实测值、结构自重的变异、　约束条件的变化等直接用于模型的修正；按城市桥梁规范采用实测结果计算的抗力值比按公路桥梁规范折减后的抗力值　小得多，城市桥梁规范更加保守；对于正常使用极限状态评定，公路桥梁规范的检算方法是将修正后的效应值与修正后　的限值进行对比，而城市桥梁规范的检算方法是将采用实测结果计算的效应值与规范规定的限值进行对比。通过对两本　规范中检算方法的对比分析，可以清楚地了解两本规范关于桥梁结构检算的异同点，对桥梁承载能力评估具有借鉴意义。　关键词：公路桥梁；城市桥梁；承载能力评定；检算方法；损伤　中图分类号：Ｕ　４４６　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１８）０２—００７０—０４　Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｈｅｃｋｉｎｇ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｕｒｂａｎ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　ＸｉａＸｉｎｇｊｉａ　１研究背景　合北京市朝阳区坝河沙窝桥加固设计项目，采用公路桥　近年来，随着基础设施的大规模投资建设．我国　梁规范和城市桥梁规范的检算方法分别对桥梁进行结　对比分析两本规范关于桥梁结构检算的异同点。　交通建设方面有了较大的发展。桥梁作为交通线路的　构检算，枢纽．在路网建设中有着十分重要的地位。桥梁建成　２工程概况　通车后，由于设计施工缺陷、结构老化、交通量增加等　梁做出恰当的承载能力评估显得尤为重要。　沙窝桥位于北京市朝阳区焦沙路，跨越小坝河，为　１０１．９　ｍ．全宽９．８　ｍ，共５跨，跨径组合为５×１８．５４　ｍ。　因素会导致桥梁的承载能力逐渐降低【ｌｊ，如何对在役桥　１座钢筋混凝土简支Ｔ梁桥。双向２车道。桥梁全长　桥梁的承载能力评估方法主要有根据外观调查　上部结构为钢筋混凝土宽腹Ｔ梁，梁高０．９　ｍ，宽１．１　Ｉｌｌ　进行评估『２ｊ、基于桥梁检算的评估【３＿　、荷载试验方法评　（见图１）；下部结构为双柱墩，桥台为轻型桥台。桥面　估［５Ｊ、依据可靠度分析评估【６Ｊ、基于专家经验的专家系　为０．１　ｍ厚钢筋混凝土铺装层。桥梁原设计荷载为汽　统评估［７］、基于模糊数学的评估ｌ８．　】。目前最常用的桥梁　车一２０级，加固设计荷载为城一Ｂ级　承载能力评估方法为基于桥梁检算的评估法，其评估　结果较为准确且评估成本相对较低。　我国公路桥梁和城市桥梁分别依据ＪＴＧ／ＴＪ２１—２０１１　《公路桥梁承载能力检测评定规程》＿ｌ３　（以下简称公路桥　梁规范）和ＣＪＪ／Ｔ　２３３－－２０１５（（城市桥梁检测与评定技术　规范》ｌｌ４　（以下简称城市桥梁规范）对桥梁进行结构检　算，两本规范中规定的桥梁结构检算方法不同。笔者结　堕１．　１６ｏ　主０＿鹃　凹　ｌ　卫　　ｉ１６ｏ　ｉ　１６ｏ　Ｉ　髀　固旦　１６ｏ　ｌ　１６ｏ　ｉ　１６０　＋　图１　沙窝桥上部结构横断面图（Ｃｍ）　７０，；｝荔故木２０１８Ｎｏ．２（Ｍａｒ．）Ｖｏ１．３６　桥梁工程器　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　３主要检测结果　剥离，混凝土破损以及湿接缝渗水、泛碱等。横隔板主　因桥梁结构检算主要针对上部结构进行，故仅列　要存在竖向裂缝和破损露筋等病害。全桥共６０个支　出上部结构相关病害和检测结果。　座．其中２４个支座存在不同程度的变形、鼓包、老化　３．１外观检查结果　开裂等病害。　钢筋混凝土宽腹Ｔ梁主要存在结构受力裂缝（底　３．２实体检测结果　板、腹板处的Ｕ形裂缝，底板横向裂缝），　昆凝土收缩裂　为了更清晰直观地了解桥梁的实体检测结果，参　缝（腹板的竖向、斜向裂缝），其中２条结构受力裂缝宽　考公路桥梁规范给出了检测结果和评定标度，在城市　度超限。Ｔ梁其他病害包括钢筋锈蚀导致混凝土发生　桥梁规范检算中同样采用该检测结果，见表１。　表１桥梁检测及评定结果　按照公路桥梁规范规定，对钢筋锈蚀电位评定标　结构自重荷载根据实际调查的自重变异情况对　度值为３、４、５的主要受力构件，应进行混凝土氯离子　原设计结构自重荷载进行修正，活载取特殊或重型车　含量、混凝土碳化深度及混凝土电阻率检测。该桥钢筋　辆荷载作为桥梁的检算荷载。　锈蚀电位评定标度最大为２，因此不对上述３类项目　计算桥梁的抗力时需考虑多种不利影响附加值。　进行检测．评定标度取１［１３］。　除实测材料性能、几何参数外，同时考虑了损伤造成的　３．３荷载试验结果　有效截面损失；钢筋锈蚀引起的有效面积减小；钢筋　１）该桥在与设计荷载等效的荷载作用下，满载时　混凝土梁开裂较大或变形较大时，纵筋与混凝土间出　关键测点实测挠度校验系数和应变校验系数均大于　现滑移，受压区混凝土部分进入塑性状态，桥梁支座　１，因此桥梁不能满足设计荷载等级要求。　失效使结构约束条件改变：考虑以上不利影响附加值　２）实测ｌ阶振型与理论计算１阶振型吻合较好，　对计算模型或原设计模型进行修正，以评定桥梁的实　但实测１阶频率略小于理论计算１阶频率值．桥梁整　际承载能力。　体振动特性较差；桥梁整体竖向刚度小于原设计刚度。　４．２检算参数　不满足原设计荷载等级要求。　结合该桥检测结果，确定承载能力检算相关参数，　４结构检算　见表２、３。　４．１检算方法　对比表２和表３可知：　１）公路桥梁规范检算方法　１）由于两种检算方法的思路不同．公路桥梁规范　根据桥梁的外观检查和实体检测结果，引入承载　引入了桥梁承载能力检算系数和恶化系数的概念．　能力检算系数　、承载能力恶化系数　、混凝土截面折　并且有量化计算的标度，而城市桥梁规范并未引入此　减系数　、钢筋截面折减系数￡、活载影响修正系数　概念。　等，分别对极限状态方程中的结构抗力和荷载效应进　２）两种检算方法都考虑了活载的影响，但是公路　行修正，通过比较判定桥梁的承载能力状况。　桥梁规范是从实际调查的典型代表交通量、大吨位车　２）城市桥梁规范检算方法　辆混入率和轴荷分布情况等方面确定活载影响修正　城市桥梁规范承载能力评定采用直接计入构件　系数，而城市桥梁规范是将桥梁临时需要通过的特殊　缺陷或损伤实测值的检算方’法【　】。　或重型车辆作为检算荷载考虑。　２０１８￣２期（３一）第３６卷啼荭故】Ｉ：７１　器桥梁工程　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　表２公路桥梁规范承载能力检算参数　３）两种检算方法都分别从混凝土强度、混凝土截　筋截面折减系数的区别，并且城市桥梁规范考虑了约　面、钢筋截面、活载影响等方面考虑模拟桥梁的损伤　束条件的变化．两种检算方法修正后的抗力值也略有　状态．城市桥梁规范直接将混凝土强度实测值、结构　区别。由于城市桥梁规范中的钢筋截面折减系数比公　几何参数实测值、结构自重的变异、约束条件的变化　路桥梁规范小．并且公路桥梁规范引入检算系数的概　等用于模型的修正。两种检算方法对钢筋截面的折减　念．按城市桥梁规范采用实测结果计算的抗力值比公　程度也不一致．同样的钢筋缺损程度在城市桥梁规范　路桥梁规范折减后的抗力值小得多，城市桥梁规范更　中的折减程度比在公路桥梁规范中大。　４．３承载能力极限状态检算（见表４、５）　表４公路桥梁规范承载能力极限状态评定　加保守。　４．４正常使用极限状态检算（见表６、７）　表６公路桥梁规范正常使用极限状态评定　跨中正截面抗弯，（ｋＮ·ｍ）　２　１２３．９１　２　２１７．４８　２　１　１７．８３　不满足　跨中挠度／ｍｍ　裂缝宽度／ｍｍ　１３．１２　０．１４　１７．０３　３０：９　３３．０６３　０．２１　０．２　０．２１４　满足　满足　支点斜截面抗剪／ｋＮ　５０４．６６　６７１．８６　６４５，４３　满足　表５城市桥梁规范承载能力极限状态评定　表７城市桥梁规范正常使用极限状态评定　跨中挠度『ｍｍ　裂缝宽度／ｍｍ　１３．１２　０．１４　１６．９６　ｏ．２ｌ　３０．９　Ｏ．２　满足　不满足　跨中正截面抗弯／　（ｋＮ２　１２３．９１　２　２１７．４８　ｌ　９９０．８５　不满足　·ｍ１　支点斜截面抗剪　Ｎ　５０４．６６　６７１．８６　６０３．２　满足　从表６和表７可以看出，由于两种检算方法中钢　筋截面折减系数的区别，并且城市桥梁规范考虑了约　从表４和表５可以看出．由于两种检算方法中钢　束条件的变化，两种检算方法修正后的效应值也略有　７２，｛；ｊ５＝故木２０１８　Ｎｏ．２（Ｍａｒ．）Ｖｏ１．３６　桥梁工程器　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　区别。公路桥梁规范的检算方法是将修正后的效应值　承载能力均不满足规范要求．判定结果与荷载试验结　与修正后的限值进行对比．而城市桥梁规范的检算方法　果较为吻合。　是将采用实测结果计算的效应值与规范规定的限值进　行对比，确定正常使用极限状态是否满足规范的要求。　参考文献：　５结论　［１］张劲泉，李万恒．我国公路旧桥存在的问题及技术评价状况　【ＪＪ．交通建设与管理，２００６（１２）：５９—６３．　笔者分别采用公路桥梁规范和城市桥梁规范中的　分析得到结论如下：　２】向木生，赵小乐．预应力混凝土旧桥的承载能力分析评估［Ｊ】．　检算方法对朝阳区坝河沙窝桥进行结构检算，经对比　［交通科技，２０１７（１）：７６—７８．　［３］朱金华，艾军，蔡晨宁，等．基于结构检算方法的梁式桥梁结　１）两种检算方法都是模拟桥梁的实际损伤状态。　公路桥梁规范引入了桥梁承载能力检算系数、恶化系　数及其他折减系数，对各构件的几何参数、承载力和　应力、挠度、裂缝宽度限值进行折减，近似模拟桥梁的　构快速安全性综合评估系统　交通运输研究，２０１５，５（１０）：　８２－８８．　［４Ｊ张劲泉，李万恒，任红伟，等．公路１日桥承载力评定方法及工　程实例［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００７：１５—４２．　损伤状态：而城市桥梁规范是直接计人构件缺陷或损　［５】唐峰．某连续箱梁桥静载试验分析［Ｊ］．公路工程，２０１２，３（６）：　伤实测值，在模型中直接模拟桥梁的实际损伤状态。　１９１－１９４．　６】李文杰，侯天宇，赵君黎，等．基于可靠度理论的混凝土桥梁　２）两种检算方法都考虑了活载的影响，公路桥梁　［规范是从实际调查的典型代表交通量、大吨位车辆混　入率和轴荷分布情况等方面确定活载影响修正系数：　而城市桥梁规范是将桥梁临时需要通过的特殊或重　安全性评估方法研究［Ｊ】．公路交通科技，２０１７，３４（４）：８７—９２．　［７】余天庆，陈开利，彭苗．桥梁结构的损伤现代检测与评估［Ｊ］．　世界桥梁，２００４（２）：５２—５５．　型车辆作为检算荷载考虑。　【８】ＫＡＵＦＭＡＮＮ　Ａ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｆｕｚｚｙ　ｓｕｂｓｅｔｓ［Ｍ］．　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ａｃａｄｅｍｉｃ　ｐｒｅｓｓ，１９７５：７４７—７４８．　３）两种检算方法都考虑了混凝土强度、混凝土截　【９】ＪＩＡＮＧ　Ｑ，ＣＨＥＮ　Ｃ　Ｈ．Ａ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｆｕｚｚｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　面、钢筋截面、活载等变化对结构的影响，在此基础　ｆＪ１．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ｓｙｓｔｅｍ　ｓａｆｅｔｙ，２００３，８０（３）：２９９—　上，城市桥梁规范又将结构几何参数实测值、结构自　重的变异、约束条件的变化等直接用于模型的修正。　４）由于两本规范对钢筋截面的折减程度不一致，　３０７．　［１０】ｗｕ　Ｈ　Ｃ．Ｆｕｚｚｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｂａｙｅｓｉａｎ　ａｐｐｒｏａｃｈ　【Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，４６（３）：４６７　９３．　［１１】ＷＵ　Ｈ　Ｃ．Ｂａｙｅｓｉａｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ｆｕｚｚｙ　同样的钢筋缺损程度在城市桥梁规范中比公路桥梁　规范中的折减程度大，并且城市桥梁规范考虑了约束　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ｓｙｓｔｅｍ　ｓａｆｅｙ．ｔ２００４．　８３（３）：２７７－２８６．　条件的变化，两种检算方法修正后的抗力值也略有区　【ｌ２］张建仁，王磊．既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算方法ＩＪ】．　别；公路桥梁规范引入检算系数的概念，按城市桥梁　中国公路学报，２００６，２（３）：４９—５５．　规范采用实测结果计算的抗力值比按公路桥梁规范　【ｌ３］交通运输部公路科学研究院．公路桥梁承载能力检测评定　规程：ＪＴＧ／Ｔ　Ｊ２１—２０１ｌ［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１１．　折减后的抗力值小的多，城市桥梁规范更加保守　１４】中国建筑科学研究院，等．城市桥梁检测与评定技术规范：　５）对于正常使用极限状态评定，公路桥梁规范的　【检算方法是将修正后的效应值与修正后的限值进行　对比，而城市桥梁规范的检算方法是将采用实测结果　计算的效应值与规范规定的限值进行对比，确定是否　满足规范的要求。　ＣＪＪ／Ｔ　２３３—２０１５［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社．２０１６．　［１５】顾浩声，伊藤羲人．老化后天然橡胶隔震支座的性能预测［Ｊ】．　北京工业大学学报，２０１２，３８（１０）：ｌ５１５—１５２１．　收稿日期：２０１７—０９—２８　作者简介：夏兴佳，男，工程师，硕士，主要从事桥梁设计和检测工作。　６）采用两种检算方法对桥梁进行结构检算．桥梁　曲线连续梁步履式顶推纪录被中铁二院刷新　２０１８年１月１３日，由中铁二院承担勘察设计的广梅汕铁路龙湖南至汕头段增建二线厦汕右联络线特大桥采用步履式顶推　曲线连续梁工法成功跨越厦深高铁，创造了国内跨度最大、曲线半径最小的曲线连续梁顶推纪录，同时也为国家节约建设资金约　３００万元。　２０１８￣２期（３一）第３６卷啼荭投求７３