路桥工程师评职范文浅谈城市桥梁承载能力检测

　　摘要：城市桥梁检测是维护其使用安全和设计寿命的先决条件。对结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行承载能力检测，是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判时最直接和有效的方法和手段。对现役城市桥梁进行承载能力检测，可以给城市桥梁使用状况和承载能力的评价提供数据参数，了解掌握城市桥梁结构的承载情况，找出城市桥梁结构的实际安全储备，避免在日常使用中产生灾难性后果。本文对城市桥梁承载能力检测的含义、目的及方法进行了系统的阐述，志在为城市桥梁的管理维护者提供理论借鉴和指导。

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　　城市桥梁检测是维护其使用安全和设计寿命的先决条件，即通过对城市桥梁技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势的检查和测定，搞清其出现缺陷和损伤的原因和机理;分析和评价既存缺陷和损伤对城市桥梁质量和使用承载能力的影响，为城市桥梁的维护与加固提供可靠的技术数据和依据。城市桥梁检测通常包括城市桥梁的表观检查、城市桥梁结构材料的损害检测、城市桥梁承载能力的检测和城市桥梁的健康度检测。其中，城市桥梁承载能力检测是城市桥梁检测的关键之举、重中之重。

　　一、城市桥梁承载能力检测的含义

　　城市桥梁承载能力的检测，即通过分析计算、荷载实验和实物调查，测出桥梁结构的动力特性，结合实际交通情况，进行城市桥梁结构对比分析，检验出城市桥梁的实际承载能力，从而评定城市桥梁的安全承载能力的检测活动。主要包括对桥梁结构的强度、稳定性及耐久性、地基和基础、桥梁结构的刚度要求、裂缝等项目的检测。

　　二、城市桥梁承载能力检测的目的

　　全国每年都有一大批结构新颖、雄伟壮观、形式多样的桥梁建成，无论在桥梁单跨跨度、结构复杂程度和施工技术难度方面，我国桥梁建设技术水平已进入世界先进之列。随着科学技术的进步，桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化，然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在，对于建成后的桥梁工程质量，人们更希望了解和掌握其使用性能和效果。对那些影响较大、结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行承载能力检测，是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判时最直接和有效的方法和手段。同时亦为设计理论、施工技术总结积累经验，为桥梁建设的整体水平提高创造条件，为今后桥梁的养护管理提供科学依据。对现役桥梁进行承载能力检测，可以给桥梁使用状况和承载能力的评价提供数据参数，了解掌握桥梁结构的承载情况，找出桥梁结构的实际安全储备，避免在日常使用中产生灾难性后果。有明显质量衰退或有较严重病害和损伤的桥梁、需提高承载能力及使用功能的桥梁、需通行特种荷载的桥梁、缺失技术资料和安全运营资料的桥梁、发生意外事故并经技术处理后的桥梁和运营条件发生较大变化的桥梁，在正常使用前必须进行承载能力检测，确保城市桥梁的使用安全。

　　三、城市桥梁承载能力检测的方法

　　城市桥梁承载能力的检测方法包括分析计算法、荷载实验法以及实物调查比较法。众所周知，分析计算与实际工程是具有一定差别的，必须通过经验系数折算评定出桥梁的安全承载能力，再运用相似模拟等静载实验和动载实验对桥梁结构的工作状态进行测试，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。因此，城市桥梁承载能力检测的三种方法是相辅相成、互为一体。

　　(一)分析计算法。

　　分析计算法包括经验系数折算和理论计算两个部分。经验系数折算是以城市桥梁原有设计荷载等级为基础，同时考虑桥梁损坏程度，材料老化程度，桥面行驶条件，实际交通情况，桥梁建造使用期限等因素，经过广泛的调查研究确定出各项对应的系数，从而折算出城市桥梁的安全承载能力。理论计算是当原桥荷载等级不清楚，或上述的各种系数较难确定时，应用结构计算理论，估算出桥梁结构可能承受的最大外力;然后再与实际检定的荷载相比较，从而判定出城市桥梁安全承载能力的方法。

　　分析计算法通常按两个步骤进行。

　　一是对被检定的桥梁结构进行资料搜集、现状检查、材质与地基的检验;

　　二是运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数对检查所得的有关资料和检验测量结果进行分析计算，从而评定出桥梁的安全承载能力。此法应注意的问题是:荷载计算应根据实际荷载，即采用需通过的荷载等级进行验算;材料强度以实测结果为准;应正确地把结构的缺陷估计到计算中去。

　　(二)荷载试验法。

　　城市桥梁结构荷载试验是对桥梁结构加载工作状态进行直接测试的一种检定手段，是对桥梁结构性能最直观，最可靠的检测方法，按施加荷载的类型可分为静载试验和动载试验两种，我国在这方面有成熟的方法或标准。

　　桥梁结构静载试验是通过对某项结构响应(位移，应变或应力等)实测值与理论计算值的对比，得到该项响应的校验系数，从而对桥梁的结构性能进行评价。通过桥梁静载试验可以直接了解桥梁结构承载情况，验证桥梁结构设计理论和计算方法，确定和判断桥梁结构实际的承载能力。

　　桥梁结构静载试验通常按三个步骤进行。

　　一是按照桥梁的设计荷载等级，根据荷载的最不利位置，布置静载(通常是载重汽车);或者根据桥梁结构的控制内力确定荷载及其位置，对桥梁结构进行加载。

　　二是对加载后桥梁结构的静位移、静应变、静转角等荷载响应进行测试。

　　三是根据测试结果推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。

　　此法应注意的问题是: 随着当前高新技术传感器的出现，可以实现桥梁结构响应的高精度量测，但试验前应先对桥梁结构的加载量进行估算。如果原桥的病害较大，初步判定其承载能力较低，则加载量可先低一点，逐步加载;若需要进行超载试验，可逐步提高加载量，但要谨慎小心，注意观察。静载试验的加载量一般为设计荷载的0.8～1.0倍。

　　桥梁结构动载试验是应用理论分析与试验测试结合的科学方法解决桥梁振动问题的必要手段，是城市桥梁检测工作中的重要环节，是动力测定评价方法的基本测试项目，其对桥梁使用状况和承载能力的评价提供了重要的数据参数。城市桥梁检测中，动载试验的内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析，量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动应力及动变形的控制截面。

　　桥梁结构动载试验通常按四个步骤进行。

　　一是采用重载车辆行驶等动载冲击或环境激振等加荷方式;

　　二是通过采集设备获得桥梁结构的振动响应信号;

　　三是分析处理采集到的响应信号，获取桥梁结构的频率、模态等动力特性参数;

　　四是通过动力特性参数的变化，对桥梁结构进行损伤识别与性能评价。此法应注意的问题是:桥梁的模态参数要准确。桥梁的模态参数是整个结构振动系统的基本特性，它是进行结构动力分析所必须的参数，其结果不仅可以用来分析结构动载作用下的受力情况，而且对桥梁承载能力状况评定提供重要指标。

　　(三)实物调查比较法。

　　实物调查比较法是在对被检定桥梁进行相当长期观测的基础上，根据通过的车辆荷载，测定桥梁各主要部位的挠度(跨中或产生挠度最大处)、应变、应力、裂缝开展情况等数据，然后对这些数据进行统计分析，从而得出桥梁可以承受的荷载等级。实物调查比较法是根据实际交通情况来检定桥梁承载能力的动态求法，对不同的桥梁构件，承载能力的表达方式也不仅相同。例如对于受轴向力为主的单元可采用轴力的标准，而对受弯构件则需采用弯矩(或弯矩和剪力的联合)作为判据。就目前来说，Taly提出的承载能力评估方法是比较合理的。

　　其分析步骤如下:

　　一是分析各桥梁构件在设计活载下的最大弯矩、剪力、轴力、变形等;

　　二是计算各桥梁构件的恒载内力(包括弯矩、剪力、轴力、变形等);

　　三是基于各桥梁构件的真实截面特性以及设计规范所给定的指标计算各单元的承载能力;

　　四是计算各桥梁构件的活载承载能力(由步骤3和步骤2的计算值相减即可);

　　五是步骤4和步骤1的计算值之比即可作为各单元的承载能力评价指标。

　　此法应注意的问题是: 实物调查比较法以普通的结构分析和现行的设计规范为基础，结合实桥检测的结果进行评估，易为评估者接受和理解，但在对结构失效模式的判断上，以及对结构非线性的处理上仍存在很大的困难。还有必要对设计准则调整、安全系数取值、结构损伤确定及分析方法选择等做进一步的研究。

　　参考文献：

　　1.《桥梁检测与维修加固》

　　2.《公路工程现场检测新技术》