公路旧桥承载力评定方法研究

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公路旧桥承载力评定方法

1 引 言

公路旧桥承载力评定方法研究项目是西部交通建设科技项H《公路旧桥评定与加固技术研究及推广应用》的第4专题。本研究以我国公路常见桥梁为对象，通过分析我国现行《公路旧桥承载能力鉴定方法》(交通部部颁标准，1988年，试行)存在的过于注重对承载力的挖潜、质量检测结果难以应用，、旧桥检算系数准确定值困难、承载力鉴定过分依赖荷载试验、试验结果评定指标残缺等方面的不足。以改进承载力鉴定方法为研究出发点，在分析旧桥承载力影响因素的基础上，基于专家经验评定方法和权重理论，利用专家调查法、层次分析法、影响因素敏感性分析和数理统计分析方法，通过对近300座实桥荷载试验鉴定资料的总结分析，以及在十几个省市近130座桥梁十的试验验证，研究提出了：在对桥梁现状进行检查的基础上，依据桥梁结构质量(缺损状况、材质状况与耐久性指标)检测结果、结构固有模态参数测定结果以及使用荷载调查分析情况等，确定旧桥检算系数Z1、截面折减系数ξc、恶化系数ξs以及活载影响修正系数ξe，并将它们反映在荷载效应最不利组合计算值小于或等：广结构抗力效应设计值的方程中，借助桥梁结构设计或竣工资料，通过结构检算分析，进行荷载效应和抗力效应的比较，对桥梁承载力进行评定的方法。只有当采用基于检查和检测结果的、以检算分析为主的评定方法尚不足以评定桥梁承载力时，如：检算得到的荷载效应最不利组合计算值高于结构抗力效应设计值，超过幅度介于5％～25％之间，才可进一步用荷载试验的方法评定桥梁结构的承载力。

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2 国内外概况及发展趋势

附桥的原没汁标准偏低、、结构构件老化、各种材料强度降低，早已是世界各国普遍关注的问题，它促使世界各国口益重视对旧桥枪测评定与加固技术的研究。

在我国，为厂使旧桥的技术状况评价和承载力评定工作有规可遵，交通部在1988午曾颁布了《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)，它主要是基于荷载试验评定方法，其对帼桥承载力的检算基本上是按现行的柯关公路桥梁设计规范进行，并根据桥梁的调查、检算及荷载试验情况，采用旧桥检算系数Z1和Z2对检算结果进行适当的修下。近20年来，国内外一些学者在旧桥承载力评定方法方面曾做过大量的潜心研究，先后提出了“以计算为主的评定方法”、“基于桥梁质量检查的评定方法”、“动态法测定桥梁承载力”以及“荷载试验与计算分析相结合的方法”等多种方法，其中有些方法已被有关国家如日本、加拿大等列人旧桥承载力评定规范。1980年以来，交通部公路科学研究所曾先后承担了交通部科技攻关项日：“大跨径混凝土桥梁荷载试验方法”、“双曲拱桥上部结构承载力评定方法”、“钢筋混凝土组合梁桥承载力评定方法”、“公路桥梁使用功能评定方法”等的研究。通过这些研究，缩短厂我国公路桥梁检测试验技术与国外水平的差距，开使具有我国特色的量大、面广的双曲拱和组合梁桥等有了专门的完整评定方法。 目前，对旧桥承载力评定，日本、加拿大采用的足荷载效应的修正计算的方法，并正在向专家系统评估的方向发展。英、美等国则主要采用根据计算分析结合无损荷载试验评定的方法，英国还在从事桥梁结构寿命评估的研究工作，美国则针对中小跨径桥梁提出了一种“半静力”荷载试验与简化有限元模拟分析相结合的评定力-法。前苏联在桥梁营运评价和寿命评估方面做过不少研究工作，并提出厂一些评定标准。

3 研究内容及解决的主要问题

本研究确定的公路旧桥承载力评定的基本思路是，在桥梁现状检查的基础上，依据桥梁结构材质状况检测结果、结构固有模态参数测定以及荷载调查分析情况等，确定检算系数Z1、折减系数、恶化系数以及活载修正折减系数的合理取值，并将其反映在结构抗力表达式中，然后借助桥梁结构设汁或竣工资料，通过结构检算分析，进行荷载效应和抗力效应的比较，对桥梁承载力作出评定。只有当采用上述基于检查和检测结果并以检算分析为主的评定方法，尚不足以评定桥梁承载力时(如检算出的荷载效应高于抗力效率，但超出幅度又不太大时)，才可进一步用荷载试验的方法加以评定。

3．1 研究的主要内容

(1)研究制订桥梁固有模态系数测定方法和结果判读标准，并通过研究桥梁固有模态参数与桥梁结构缺损状况以及桥梁刚度之间的关系，提出利用比较实测桥梁固有模态参数与设计计算值间的差异确定检算系数z，取值的方法。

(2)根据桥梁结构承重构件混凝土强度的检测方法和结果评定标准，通过研究其与结构原设计强度之间的相互关系，提出检算系数Z1取值的另一个重要依据。

(3)依据桥梁主要承重构件碳化深度、钢筋锈蚀活化、保护层厚度和氯离子含量等枪测方法和结果评定标准，研究上述指标对结构承载力的影响程度，引入考虑结构使用耐久性因素的“恶化系数”和直接反映结构截面损伤的“折减系数”以更准确地进行承载力评定。

(4)鉴于我国超限超载运输问题严重，桥梁疲劳损伤问题突出，对经常通行超载车辆或大吨位车辆的桥梁，在承载力检算时引入一个“活载修正折减系数”。通过对典型路段桥梁运营荷载和桥梁技术状况的调查和比较分析，研究提出运营荷载调查的数理统计分析方法以及活载修正折减系数的取值方法。

(5)研究制定公路旧桥承载力荷载试验鉴定的评价指标体系，初步考虑在广泛收集分析以往实桥试验资料的基础上，分桥型确定出应力和挠度结构校验系数的限值范围、结构工作应力控制评定指标和动载试验结果辅助性评定指标等。对裂缝从加载扩展宽度、发展性状(形态与分布)和卸载闭合等方面研究其评定方法，合理确定旧桥检算系数z2。 3．2 研究的一个关键点和四大难点

(1)研究建立的基于结构检查、检测结果的以计算分析为主，必要时再进行荷载试验的结构承载力检测评定方法体系，是本方法研究的关键点。 (2)在桥梁现状检查的基础上，结合桥梁结构材质状况检测结果、结构固有模态参数测定合理确定检算系数(z1)，是本次研究的—大难点。 (3)如何依据桥梁现状检查和结构材质状况检测结果，综合确定结构检算折减系数(ξc、

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ξs)和恶化系数(ξe)，是本次研究工作的第二大难点。

(4)基于汽车活载调查分析结果，准确确定活载影响修正系数(ξq)，以更加准确地分析桥梁结构的荷载效应，是本次研究工作的第三大难点。 (5)研究制订公路旧桥荷载试验指标评价体系，是本次研究工作的第四大难点。

4 研制思路及方法理论综述 4．1 研制思路

(1)分析影响公路旧桥承载力的桥梁技术状况影响因素，确定承载力评定各项修正系数(Z1、ξc、ξs、ξc)，构架基于检测结果以检算分析为主的承载力评定方法体系。通过层次分析法、专家调查法、理论推导或技术数据统计分析的方法，研究建立由桥梁技术状况影响因素确定承载力评定各项修正系数的具体方法和过程，进行承载力检算评定。

(2)通过专家调查法或技术数据统计分析的方法修订完善现有公路旧桥荷载试验指标评价体系，确定鉴于荷载试验结果的检算系数Z2，进行修正后的承载力检算评定。 4．2 研制方法理论综述

确定某项技术指标参数中各影响因素权重值的方法——德尔菲(Delphi)专家评分法和层次分析法(AHP)。 4．1．1 德尔菲(Delphi)专家评分法

德尔非专家评分法是专家会议预测法的一种发展，最早出现于20世纪50年代末，1964年美国兰德(RAND)公司的赫尔默(Helmer)和戈登(Gordon)发表了“长远预测研究报告”，首次将德尔菲法用于技术预测中。德尔非专家评分法以匿名的方式通过几轮函询征求专家对同一问题的意见(即打分)，每一轮意见由题目组进行汇总分析，并作为参考资料反馈给每个专家供其分析判断，在下轮填表中作出新的论证。如此多次反复，最终获得满意结果；得到对此问题的较为准确的答案。 (1)德尔菲法的基本特征

德尔非法个质上是一种反馈匿名函询法。其做法是，在对所要预测的问题征得专家的意见之后，进行整理、归纳、统计，再匿名反馈给各专家，再次征求意见，再集中，再反馈，直至得到稳定的意见。其过程可简示如下：

匿名征求专家意见一归纳、统汁一匿名反馈一归纳、统计……，若于轮后，停止。

总之，它是一种利用函询形式的集体匿名思想交流过程。它有别于其他专家预测方法的三个明显的特点足：匿名性、多次反馈、小组的统计回答。

①匿名性。匿名是德尔非法的极其重要的特点，从事预测的专家彼此互不知道其他有哪些人参加预测，他们是在完全匿名的情况下交流思想的。 ②多次有控制的反馈。小组成员的交流是通过回答组织者的问题来实现的。它一般要经过若十轮反馈才能完成预测。

③小组的统计回答。以往，—个小组的最典型的预测结果是反映多数人的观点，少数派的观点至多概括地提及一下。但是这并设有表示出小组的不同意见的状况。

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(2)德尔非法的步骤

①编制专家咨询表。按评价内容的层次、评价指标的定义、必需的填表说明，绘制咨询表格。 ②分轮咨询。一般需要经过四轮咨询，内容比较简单的或进行过程比较顺利者，也可少于凹轮。 第一轮：将咨询表发给各位专家，让他们根据自己的知识和对评价对象的了解情况，填写表格。

第二轮：收回表格，对结果进行统计处理。将前轮的结果填写在咨询表中新增的“前轮结果”栏内，再将新的咨询表发出，让各专家根据反馈信息，对自己的判断作出调整』口果评价的结果和反馈的信息差距较大，应叙述理由。 第三轮、第四轮重复第二轮的上作。

③对专家的最后意见进行分析、处理，得出调查结果。

对专家的意见整理汇总，用统计的方法求出中位数、下四分位数和上四分位数。中位数反映了专家的集体意见，上、下四分位数之间的四分位数区反映了专家意见的分布情况。四分位数区包含了一半专家的意见，四分位数区越小，说明专家的意见集中程度越高，预测结果的可信度也越大。设专家数量为n，对于第i个问题专家回答的定量值为Pji(j=1，2，3，…，n)，Pij按递增序列排列，则Pj为中位数，Pi为下四分位数，P为上四分位数。

最终的预测结果用最后一轮专家意见的算术平均值来表示。即：

并不是所有被预测的事件都要经过四轮，可能有的事件在第二轮就达到统一，而不必在第三轮中出现。在第四轮结束后，专家对各事件的预测也不一定都达到统一，不统一也可以用中位数和上下四分点来作结论。 4．2．2 层次分析法(AHP)

层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP)是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策力-法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂(T.L.Saaty)于20世纪70年代初，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的—种层次权重决策分析方法。它的特点是将决策问题的目标、多种层次因素及对方案等的分析，构造出层次结构，结合主观判断信息作山定量分析的方案优序排列，它将决策者的思维过程实现数量化、模型化，既简化了问题的系统分析计算，又有助于使决策者保持其思维过程的一致性。具体步骤简述如下：

5 旧桥承载力评定方法的研究

5．1 既有旧桥承载力评定体系及其不足

目前我国公路旧桥承载力评定的主要依据为1988年交通部颁布的《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)(以下简称《试行方法》)，该鉴定方法确立的㈩桥承载力评定方法主要是在结构检算的基础上进行荷载试验鉴定，其对旧桥承载力的枪算基本上是按现行的有关公路桥梁设计规范进行，并根据桥梁的调查、检算及荷载试验情况，采用旧桥检算系数Z1和Z2对检算结果进行适当的修正。该方法规定的旧桥承载力评定基本步骤如图1-5-1

所示。

5．1．1 《试行方法》规定的承载力检算基本公式 (1)对于砖石、混凝土桥梁

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6 基于检测结果的旧桥检算系数Z1的研究制定 6.1 构件技术状况影响因素

反映桥梁结构构件技术状况的主要影响因素有三个方面：一是构件外观质量；二是构件混凝上强度；三是固有模态参数。外观质量直接反映构件的表观缺陷、损伤及病害的程度，构件混凝土强度反映的是主要材料的基本材质状况，固有模态参数则能反映构件内在的损伤状况。这三方面因素均反映的是构件的总体技术状况，其层次结构如图1-6-l所示。

通过对构件技术状况的判定，引入承载力检算系数Z1，对结构或构件的抗力进行折减或提高，以综合反映构件技术状况对承载力的影响。 6．2 构件技术状况评定

根据对构件技术状况影响因素(即各检测指标)的分析，通过对构件外观质量、混凝土强度和固有模态参数的评定综合确定构件的技术状况。在桥梁技术状况的评定时，引入了模糊评判中状态特征值的概念，通过对各影响因素权重进行专家调查，应用层次分析法，确定各影响因素的最终权重值，然后根据各影响因素的指标评定值和权重值，确定构件技术状态的特征值D和技术状态的类别。 6．2．1 各检测指标等级划分及评定

构件技术状况的评价指标包括构件外观质量、混凝土强度和结构模态参数，将各指标分为良好、较好、较差、差和危险五种状态，对应的评定标度分别为1、2、3、4、5。 (1)构件外观质量评定

桥梁结构构件的表观缺损情况是判断构件承载力的一个直观的评价指标，为了便于分析和辨别构件表观技术状况的不同程度，根据缺损状况的不同将其分为5个级别。实际操作时，根据桥梁检查的结果，判定构件的技术等级，从而实现对其缺损状况的评定。评定标准的制订是根据病害对结构的影响程度和影响的不同方面来考虑的。良好状态时，桥梁结构和构件基本没有明显病害，有些病害只需口常维护便可消除其影响；较好状态时，有轻微的病害，桥梁结构和构件所存在的病害对其使用功能未产生明显影响，对桥梁耐久性有——定影响；较差状态

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时，病害已经影响到结构和构件的使用功能，如不及时处理将严重影响其耐久性；差的状态时，桥梁结构承载力有明显下降的趋势，已不能满足正常的使用功能，必须进行必要的维修和加固措施；危险状态时，桥梁结构本身已存在相当程度的安全隐患，必须由专门的机构进行承载力评定。 参照《公路桥梁养护技术规范》制定的桥梁结构构件技术状况评定标准，详见表1-6-1～表1—6-5。

7 基于检测结果的承载力恶化系数(ξe)的研究制啶

桥梁结构处于一定的使用环境和自然环境之中，环境中的各种介质会对结构发生非结构(环境)作用。非结构作用主要是指对桥梁的材质状况和使用功能的劣化作用，一般属于耐久：性研究的范畴。公路旧桥承载力与其耐久性是不可分割的，两者在研究内容上有所重合，但研究的侧重点不同。桥梁结构耐久性是指在自然环境及材料等内部因素的作用下，一段时间内：(目标使用期内)保持其安全、使用功能和外观要求的能力。而桥梁的承载

力是指在正常使用条件下桥梁结构在使用期内承受荷载的能力，包括安全性、适用性和耐久性。目前，对非结构作用的研究主要是从结构耐久性的角度进行的，研究的内容主要是影响耐久性的各要素如碳化、钢筋锈蚀和混凝土质量等方面的评定，评定的方法主要是应用模糊评仙、层次分析法、专家调查法等。从耐久性角度对桥梁的承载力进行评仙对公路旧桥承载力评定具有很重要现实意义。

公路桥梁绝大多数是混凝上结构，近年来的调查研究表明，大量的配筋混凝土由于各种原因而提前失效，达不到预定的服务年限，这其中有相当一部分是由于耐久性不足导致的，在沿海及近诲地区这一现象尤为突山。就混凝土结构耐久性角度而言，非结构性作用可以归结为6个方面：①混凝土的碳化；②氯离子刘结构的侵蚀；③混凝土的抗渗性和抗冻性；④混凝土碱集料反应；⑤钢筋锈蚀；⑥混凝土强度劣化。现有配筋混凝土桥梁非结构性作用对结构承载力的影响叫归结为钢筋锈蚀、混凝土强度下降和截面缺损三方面造成的不利影响。通过研究钢筋锈蚀、混凝土强度变异和截面缺损对桥梁承载力的影响，可评价既有桥梁承载力的耐久性指标。

对配筋混凝土桥梁进行承载力评定时，应考虑鉴定期内桥梁结构质量状况进一步衰退恶化产生的不利影响，为此在承载力评定分析(主要是结构强度和稳定性验算)时引入承载力恶化系数(ξe)。引入承载力恶化系数的基本目的是为了使结构在质量状况进一步衰退到某一阶段时，评价结果仍能够维持在一定的可靠性水平之上。因此，承载力恶化系数反映的是鉴定期内桥梁结构质量状况进一步衰退恶化而对结构抗力效应产生的不利影响。 7．1 耐久性恶化状况评定

7．1．1 评价指标影响分析及评判标准

承载力恶化状况是一个很复杂的问题，其影响因素很多，包含结构自身因素、所承受的荷载和所处的环境因素等。经对承载力恶化状况影响因素的分析归类，结合桥梁检测的常规内容，确定了承载力状况影响因素的层次结构如图1—7—1所示。 各影响因素的影响机理与评判标准如下： (1)混凝十表观缺损

混凝土表观缺损状况基本反应了结构混凝土质量状况，包括蜂窝、麻面、剥落、裂缝等表观可见病害，从某种程度而言，混凝土表观缺损直接反应了桥梁耐久性状况。钢筋混凝土结构中

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钢筋与混凝十除了共同工作外，混凝土对钢筋还起着保护的作用。钢筋锈蚀发生的条件之一就是要有水分子和氧分子的存在，在露天和钢筋与空气直接接触的状况下，钢筋是很容易锈蚀的，混凝十构件的表观病害会严重降低其密实性，不能有效阻止有害物质的侵入，易发生钢筋锈蚀。混凝土表观缺损评定标准详见表1-6-1和表1-6—2。 (2)混凝土强度

混凝土材质强度盲接影响结构抗力，这在前面的技术状态中已经予以考虑，但从耐久性角度而言，其与抑制裂缝的产生和确保混凝土与钢筋的黏结性能足密切相关的，而这两者是在耐久性分析巾的两个重要方面：一则裂缝的产生会引起钢筋锈蚀的加剧和初始锈蚀时间的提前，二则混凝土与钢筋的黏结性能的F降会降低结构的极限承载力。混凝土强度评定标准详见表1—6—6。

(3)钢筋锈蚀电位

钢筋锈蚀是一个电化学过程，钢筋锈蚀的自然电位是把钢筋／混凝土看成一个半电池，是钢筋／混凝十与参考电极之间的电位差，反映了钢筋锈蚀的状态和活性。当锈蚀电位在—350rev以下时，此区域钢筋腐蚀的潜能达到90％以上。当锈蚀电位在-200mV以上时，该区域的钢筋几乎不可能发生锈蚀。推荐的评判标准见表1-7—1。

(4)混凝土电阻率

在配筋混凝土构件中，钢筋通过混凝土与周围介质间接接触，而钢筋锈蚀本身又是一个电化学过程，因此混凝土的电阻率的大小将直接影响其内部钢筋的锈蚀速率。通常若钢筋发生了锈蚀，混凝土电阻率大，则钢筋锈蚀发展速度慢，扩散能力弱；混凝土电阻率小，则钢筋锈蚀 8 基于检测结果的截面折减系数(ξc、ξs)的研究制定

折减系数卞要是反应桥梁构件截面在使用过程中被削弱的程度。桥梁结构构件在桥梁的运营过程中会由于外力作用，材料腐蚀、风化等原因而受到截面损伤和材质强度损失或削弱，这些损伤、损失都可以折合成截面的削弱。对砖石、混凝土及配筋混凝土构件而言，因外力作用而导致的构什外观缺损(如混凝土剥落、缺角等，即机械损伤)或丌裂，以及砖石、混凝土的风化、粉化和钢筋的锈蚀等，是具有效截面折减的主要因素。 对于机械损伤和开裂，理论上我们可以根据其不同的严重程度和分布数量等进行截面折减，并作统计性分析，相当于制定损伤定额，这种方法在机械和航空部门有所应用。但由于桥梁结构材质的非均匀性、鲇构的复杂性和损伤形式的多样性，这一方法在桥梁结构构件的损伤识别中很难应用，对截面损伤对承载力的影响很难进行定量的分析。此项评定将借鉴模糊评判的方法和专家经验调查评判法，对各种损伤状况对承载力的影响进行调查分析。

刘钢筋混凝上中钢筋的截面折减，可以通过对锈蚀所引起的各种现象，从而对钢筋锈蚀程度作出判断，结合专家调查，确定钢筋的截面折减系数。

8．1 砖石、混凝土及配筋混凝土桥梁结构构件损伤状况评定

对砖石、混凝十及配筋混凝土桥梁结构，由于材料风化、碳化、物理与化学损伤(如混凝土剥落、疏松、掉棱、缺角、杭基与墩柱由于冲蚀引起的剥落缩颈等)引起的结构构件有效截面损失，以及巾于钢筋腐蚀剥落造成的钢筋有效面积损失，将对构件的截面抗力效应产生影响。在检算结构抗力效应时，可用截面折减系数计及这一影响。 8．1．1 评价指标影响分析及评判标准

砖、石及混凝土结构与配筋?昆凝土结构损伤状况的评价指标包括材料风化、碳化、物理与化学损伤。首先通过对桥梁进行检测，确定砖、石及混凝土结构与配筋混凝土结构材料风化、碳化、物理与化学损伤等三项检测指标的评定标度。评定层次结构如图1-8-1所示。

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材料风化的评定标度见表1—8—1，物理与化学损伤的评定标度见表1—8—2，碳化的评定标度见表1—7—4。

8．1．2 截面损伤的综合评定

对截面损伤的评定仍采用加权评估的方法，根据冬检测指标的评定标度，按下式计算确定结构或构什截面损伤的综合评定值R：

8．2 截面损伤状况影响因素权重调查

根据桥梁结构的材质状况的不同，截面损伤的影响因素是不同的。对砖石结构而言，其评定指标是材料风化和物理与化学损伤；对于混凝十及配筋混凝上结构，其评价指标为材料风化、混凝土碳化和物理化学损伤。 9 基于检测结果的活载影响修正系数(ζn)的研究制定

活载影响系数是考虑了实际桥梁所承受的汽车荷载与标准汽车荷载之间的差异，在桥梁的运营过程中，特别是在一些有特殊意义的路线上的桥梁，如在矿区以及港口地区，经常有一些大吨位的车辆通过，而且超载现象Ul很严重。我们对桥梁承载力评定的一个主要目的就是看它是否能满足当前状态下的交通荷载的要求，因此我们在评定桥梁承载力时，有必要对其荷载特征进行分析，找出与标准荷载的差异，并以此修正计算荷载效应，切合实际地进行桥梁承载力评定。

美国联邦公路总署(AASttTO)于1989年所颁布的桥梁耐荷(荷载)坪估准则

(GuideSPec—ificationsforStrengthEvaluationofExistingSteelandConcreteBridges)采用了荷载加成的概念，来评估桥梁在极限状态的承载力，其基本前提为：①在计算断面标称强度时，需考虑材料的劣化现象；②在计算荷载时，要能反应现场的交通状况。中国台湾地区根据本地情况参照美国这一标准，根据交通流量和是否允许超载的发生，制定了本上化的规范，以决定活载加成因子的取值。日本的学者提山了旧桥分析计算中采用荷载效应的修正方法，具体做法是根据交通阻滞情况、通行能力、今后的使用年限和大型车辆的混入率等情况，经交通调查和对活载进行可靠性分析，计算确定活载影响修正系数的大小。加拿大有学者提山同时对荷载效应和结构抗力进行修正的计算方法，应用活载变异系数考虑实际发生的活载状况。 本次研究考虑对频繁通行大吨位车或交通量偏大的桥梁，在调查实际交通状况的基础上，引入活载影响修正系数ζ。以适当提高汽车荷载效应，考虑实行运营荷载状况对结构承载力所造成的不利影响。 9．1 典型路线的交通荷载特征

公路桥梁运行的汽午荷载，其特征主要表现为桥面实际运行的交通流量、单位车辆的实际荷载量和实际交通量的单位荷载组成，这三个方面共同影响桥梁实际发生的最不利荷载效应、实际运行的状况。交通流量与车辆的密度主要和通行速度有关，它反映了桥上交通的频繁程度，直接反映桥梁的整体活载状况；单位午辆的实际荷载量对桥梁荷载效应的影响主要体现在典型荷载上，即它主要与最不利轴重和车辆的轴荷分布有关；实际交通量的单位荷载组成主要体现桥上交通的组成成分，对旧桥而言，主要考虑个利情况下的大吨位车辆混入率。

因此，汽车荷载分布的特征主要表现在三个方面：①典型代表交通量；②车重代表值；③轴重(车重)的频遇值。以上三个方面基本可以反映山实际汽午荷载的分布特征，因此通过对这三方面的调查便能表征出实际汽车荷载与设计荷载分布模式之间的差别。 9．2 活载影响修正的评价模型

对于公路桥梁，根据所处的路线及设计荷载等级，桥梁需满足路线要求设计交通量与荷载标准。对交通量的要求，《公路工程技术标准》中作了相应规定，将桥梁实际发生的交通量与

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之比较。《公路桥涵设计通用规范》对荷载标准进行了划分，采用车队荷载形式，将桥梁荷载分成4个等级。车队是由主乍和重车构成的。主车表示的是桥梁荷载代表值，可以反应桥梁荷载的平均水平，引人大吨位车辆混入率来表示荷载超过主车的车辆在实际交通量中所占的比重。此外，重车代表了荷载的频遇值，通过轴荷分布情况，根据轴重超过汽车检算荷载的最大轴荷所占的比例，来分析判断轴重超过某一水平的频繁程度。根据交通量、大吨位车辆混入率和汽车轴荷分布三方面的分析比较，分别引入三个系数：对应于交通量的活载影响修正系数ζn1、对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数乙和对应于轴荷分布的活载影响修正系数ζn3，从而实现对汽车活载影响的修正，见图1—9—1。

对活载影响修正系数的三个指标对活载影响的评价中引入专家经验，分别进行专家调查，以确定它们对活载效应的影响程度。由于以卜三个因素对桥梁活载效应的影响并不是完全独立的，具有一定的相关性，因此在确定活载影响修正系数时，采用乘法评分法，即把n个影响因素对臼标的影响程度进行连乘后开n次方：

9．3 活载影响系数专家调查

对桥梁实际发生的交通状况进行调查，分析由于交通量的变化、大吨位车辆混入情况和袖荷分布情况对活载效应的影响，通过专家调查对这一影响加以定量化，便于计算分析。对应于交通量的变化、大吨位车辆混入率和轴荷分布的活载影响修正系数列于表1—9—1—表1-9-3中。 (1)交通量调查分析

根据实际调查的典型代表交通量Q，与设计交通量口，之比，对对应于交通量的活载影响修正系数ζa1值进行专家调查，调查结果整理如表1—9—1所列。 (2)车重调查分析

依据实际调查的重力超过汽车枪算荷载上午的大吨位车辆的交通量与实际交通量之比，即大吨位车辆混人率。，按表1-9—2取用对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数ζq2值。

10 公路旧桥承载力荷载试验评定的评价指标体系 10．1 荷载试验必要性分析

当通过桥梁调查检测与检算分析尚不足以评定桥梁承载力时，可采用荷载试验测定桥梁在荷载作用下的实际工作状况，结合桥梁调查、检测与检算来评定桥梁的承载力。对于是否有必要进行荷载试验，应根据检算的主要指标超限情况加以确定。一般在下列情况下才考虑进行荷载试验： (1)桥梁的施丁质量合格，使用状况良好，主要检算指标虽不符合要求，但超限幅度较小：钢结构在15％以内；配筋混凝土梁式结构在25％以内；砖石及混凝土与配筋混凝土拱式结构在30％以内。

(2)桥梁的施上质量很差，可能存在安全隐患，仪用调查、检测与检算分析难以确定其实际承载力。 (3)桥梁在运营过程中损坏严重，可能影响桥梁承载力。

(4)缺乏设计、施工资料或桥梁的结构受力不明确，不便准确进行桥梁承载力检算。 (5)为科研或积累资料的需要。 10．2 旧桥承载力荷载试验评定思路

荷载试验是公路旧桥承载力评定的最直接方法。一方面可通过荷载试验直接评定结构的既有承载力；另一方面，通过荷载试验实测技术参数可确定旧桥检算系数Z2，以通过荷载试验确定旧桥检算系数Z2代替通过检测评定确定旧桥枪算系数Z1，重新进行考虑结构耐久性恶化及截面损伤折减影响后的承载力检算分析，以评定桥梁在鉴定期内的承载力能否满足要求。

对于旧桥的承载力鉴定，一方面要求结构的既有承载力必须满足要求，另一方面，要求在桥梁鉴定期内考虑结构耐久性恶化及截面损伤折减影响的承载力也要满足要求，前一项评定要求通过直接分析比较试验测试结果即可达到，而后一项评定要求则必须结合结构检测结果经综合检算分析后才能实现。这主要是因为荷载试验测试结果是试验荷载作用下的结构短期响应，其反映的是结构承载力现状，通过荷载试验确定的旧桥检算系数Z2，也主要是为了在由于特殊原因而无法行效确定检算系数Z1或对通过检测和检算分析评定的承载力结果表示怀疑的情况下，能更准确地确定旧桥检算系数。而对于旧桥，材料恶化和截面损伤均将长期导致结构使用耐久性的降低，并将造成结构承载力的降低，因此，须重新引入旧桥检算系数z：进行考虑结构耐久性恶化及截面损伤折减影响后的承载力检算分析。

10．3 旧桥承载力荷载试验评定方法

(1)桥梁的荷载试验是一种比较直观的评定桥梁承载力的方法，而且比较为广大工程技

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术人员所接受。荷载试验目的是了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析判断桥梁结构的承载力和使用条件。

(2)荷载试验分为静力荷载试验与动力荷载试验。一般情况下，桥梁荷载试验应按三个阶段进行，即计划与准备阶段、加载与测试阶段、分析与总结阶段。

(3)静载试验，主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方法，利用检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性的变化，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值与有关规范规定值作比较，从而评定除桥梁结构外的承载力。通过校验系数来说明结构潜在的承载力，而相对残余变形则反映了结构的工作状态。但是静载试验费时、费钱、费力，而且还必须中断交通，因此多在特别需要时才使用。

(4)动力荷载试验主要是通过对结构进行脉动测试、汽车的行车、跳车、制动激振或其他方式的激振试验，测试桥梁结构上各控制部位的动挠度、动应变、模态参数(自振频率、振型、振型阻尼比、应变模态)，然后通过模态参数识别结构的损伤。如结构的构件机械磨损，结构的刚度损失以及构件的裂缝等。动载试验反映了桥梁的整体工作性能，它是由桥梁结构的振型、自振频率、校验系数、阻尼比等表现出来的。 10．3．1 静力荷载试验及分析 10．3．1.1 制定试验计划

(1)试验前应收集研究试验桥梁的有关技术文件，考察试验桥梁的现状和试验环境条件，制订荷载试验计划，确定试验组织及人员组成，确定测试系统的构成、仪器的组配及标定等。

(2)荷载试验计划的主要内容包括：①试验日的与任务；②试验准备工作；③加载方案与实施；④观测方案与实施；⑤加载试验的控制与安全措施；⑥加载试验资料的整理；⑦试验成果分析与评定。 10．3．1．2 试验准备工作

(1)试验孔的选择通常与桥梁凋查与检算下作一并进行。对多孔结构中跨径相同的桥孔(或墩)可选择1～3个具有代表性的桥孔进行荷载试验。选择时应综合考虑以下条件： ①该孔(或墩)计算受力最不利；

②该孔(或墩)施工质量较差，缺陷较多或病害较严重； ③该孔(或墩)便于搭设脚手架及设置测点或试验加载实施。

(2)试验前应对观测脚手架搭设及测点附属设施设置、静载试验加载位置的放样与卸载位置的安排和试验人员的组织ii分丁作详细的计划安排。 (3)根据加载进行的项日和桥址处的交通状况应做好加载试验的安全措施、加载方式的选择、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通管制等方面的准备上作。

10．3．1．3 静载试验加载方案与实施

(1)试验控制截面主要根据具体的测试项目而定，在满足评定桥梁承载力的前提下，加载试验项目应抓住重点，不宜过多。主要桥型的加载试验项目可参照表1—10—1进行确定。对桥梁的薄弱截面、损坏部位，可根据桥梁调查与检算情况，确定是否设置内力控制截面及安排加载试验项目。桥梁结构或构件的薄弱截面、损伤严重的部位往往是结构或构件失效的关键断面，阅此根据桥梁检查、检算情况，对那些有怀疑但又不能明确对其承载力作出判断的截面，在进行荷载试验时安排加载项日以进一步确定其承载力，比如那些具有明显受力裂缝、混凝土剥

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