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摘要：本文以我国公路常见混凝土桥梁为对象，通过分析我国现行《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)的规范内容，旨在依据质量检测结果，旧桥检算系数等相关数据，并结合实例对桥梁现有的承载力进行初步评定，以保障桥梁的运营安全。
关键字：公路混凝土桥梁承载能力评定
中图分类号：U445文献标识码： A
一、引言
随着我国的交通事业的不断发展，交通事业发展迎来了一个辉煌的时代，为公路的桥梁建设提供了良好的发展机遇。在加快公路桥梁建设的同时，对既有桥梁的承载能力进行科学评估显得尤为重要。而根据桥梁外观情况和相关信息而进行的承载能力评定，具有简单、方便、不受环境因素影响，受到普遍的应用。
二、一般规定
对于在役桥梁，应从结构或构件的强度、刚度、抗裂性和稳定性四个方面进行承载能力检测评定。其中包括持久状况下承载能力极限状态和正常使用极限状态，持久状况下承载能力极限状态主要针对的是结构或构件的截面强度和稳定性，正常使用极限状态主要针对的是结构或构件的刚度和抗裂性。
三、混凝土桥梁承载能力评定
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，采用引入检算系数Z1或Z2、承载能力恶化系数、截面折减系数和的方法进行修正计算。
3.1 评定方法
计算其抗力效应和作用效应，采用引入桥梁检算系数、承载力恶化系数、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进行修正，对桥梁进行实际承载力检算评定。结构检算方程式如下：
式中：——结构的重要性系数；
——荷载效应函数；
——抗力效应函数；
——材料强度设计值；
——构件混凝土几何参数值；
——构件钢筋几何参数值；
——承载能力检算系数；
——承载能力恶化系数；
——配筋混凝土结构的截面折减系数；
——钢筋的截面折减系数。
3.2 分项检算系数确定
分项检算系数主要包括混凝土桥梁承载能力检算系数、承载能力恶化系数、桥梁截面折减系数、钢筋截面折减系数和活载影响系数。
⑴ 承载能力检算系数Z1
① 计算确定结构或构件承载能力检算系数评定标度D。
式中：—某一项检测指标的权重值，，见表3.1；
—结构或构件某项检测指标的评定标度值。
表3.1 推荐用于确定桥梁承载能力检算系数的检测指标权重值
② 根据结构或构件技术状况评定值，按表3.2选用桥梁承载能力检算系数值。
表3.2 砖、石及混凝土与配筋混凝土结构桥梁的承载能力检算系数值
2、检算系数值，可按技术状况评定值D线性内插。
⑵ 承载能力恶化系数
承载能力恶化系数是考虑评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，通过承载能力恶化系数来反映这一不利影响可能造成的结构抗力效应的降低。
对配筋混凝土结构，根据桥梁结构或构件表观缺损状况、构件材质强度、钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土中氯离子含量、混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度等的检测评定结果，采用考虑各检测指标影响权重的综合评定方法，按表3.3计算确定桥梁结构或构件的恶化状况评定值E。然后根据不同环境条件，按表3.4取用承载能力恶化系数值。
表3.3 推荐的配筋混凝土桥梁结构的恶化状况评定值计算方法
表3.4配筋混凝土桥梁的承载能力恶化系数值
⑶ 截面折减系数（、）的确定
截面折减系数主要是考虑配筋混凝土结构由于材料风化、碳化、物理与化学损伤以及由于钢筋腐蚀剥落造成的钢筋有效面积损失对结构构件截面抗力效应的影响。在检算结构抗力效应时，可用截面折减系数计及这一影响。
① 配筋混凝土结构的截面折减系数
通过对桥梁进行检测，确定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。材料风化的评定标度见表3.5，物理与化学损伤的评定标度见表3.6，碳化的评定标度见表3.7。
根据各检测指标的评定标度，按计算确定结构或构件截面损伤的综合评定值。
式中：—某项检测指标的评定标度值，见表3.5、3.6、3.7；
—某项检测指标的权重值，，见表3.7；
—对混凝土及配筋混凝土结构，＝3。
然后，依据截面损伤的综合评定值，按表3.8取用截面折减系数。
表3.5 配筋混凝土结构材料风化评定标准
表3.6 配筋混凝土结构物理与化学损伤评定标准
表3.7 配筋混凝土结构材料风化、碳化及物理与化学损伤影响权重值
表3.8 配筋混凝土结构的截面折减系数（）
② 配筋混凝土的钢筋截面折减系数
配筋混凝土结构中，发生腐蚀的钢筋的截面折减系数，可按表3.9选用。
表3.9 配筋混凝土的钢筋截面折减系数值
⑷ 活载影响修正系数（）
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，因此我们在评定桥梁承载能力时，有必要对其荷载特征进行分析，找出与标准荷载的差异，研究这种差异对桥梁承载能力的影响。
通过实际调查重载交通桥梁的典型代表交通量、大吨位车辆混入率、轴荷分布，按公式确定活载影响修正系数值：
式中：—活载影响修正系数；
—对应于交通量的活载影响修正系数；
—对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数；
—对应于轴荷分布的活载影响修正系数。
根据实际调查的典型代表交通量与设计交通量之比，按表3.10选用对应于交通量的活载影响修正系数值。
表3.10 对应于交通量的活载影响修正系数（）
依据实际调查的大吨位车辆的交通量与实际交通量之比，即大吨位车辆混入率。按表3.11取用对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数值。
表3.11 对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数（）
备注 活载影响修正系数可按大吨位车辆混入率值线性内插
根据实际调查的轴荷分布，确定后轴重超过14t所占的百分数，按表3.12取用对应于轴荷分布的活载影响修正系数值。
表3.12 对应于轴荷分布的活载影响修正系数（）
3.3 工程实例
本次桥梁承载能力评定依托天津市塘沽区某做桥梁，该桥梁建成于1992年，建成年代久远，上部结构为跨径6.5m和8m钢筋混凝土板梁，下部结构为双柱式墩柱上接盖梁，墩柱直径为0.8m。桥面横向布置为0.3m（护栏）+4.5m（车行道）+0.3m（护栏）；桥面铺装层为6～8.5㎝厚C30水密性混凝土。
通过现场的实际检测情况，并综合考虑技术状况最不利和受力状况最不利的情况，选择6-1#板梁为承载力检算对象。根据桥梁定期检测结果（常规定期检测和结构定期检测），确定6-1#板梁的检测指标的评定标度，具体如下：
⑴ 混凝土电阻率、混凝土碳化状况、钢筋保护层厚、钢筋锈蚀电位和混凝土强度5项检测指标的评定结果分别为4、2、1、3、1。
⑵ 缺损状况、结构材料风化和结构物理与化学损伤3项检测指标，根据桥梁定期检测结果，按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG /T H21-2011）和《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）进行评定，结果见表3-13。
⑶ 氯离子含量和自振频率2项指标未进行检测，技术状况评定标度值取1。
⑷ 計算承载能力恶化系数值的环境条件为 “干、湿交替，冻，有侵蚀介质”。
桥梁分项检算系数计算过程及结果见表3-13。
表3-136-1#梁分项检算系数计算表
按照上述方法，对检算对象的承载能力极限状态下正截面抗弯承载力进行修正，计算得出桥梁实际承载能力，结果见表3-14。
表3-146-1#梁实际承载力检算结果
根据计算结果，桥梁上部结构实际承载力比设计值降低了11%，且不满足设计荷载“汽车-15级，挂车-80级”的要求。
四、结语
桥梁承载能力评定可以根据桥梁结构技术状态的基本信息，通过对桥梁结构外观状态，病害表现特征等方面，对桥梁的适应性状态进行评估，为既有桥梁维修和养护提供技术支持，在一定的条件下，通过合理的技术手段，达到桥梁承载能力的预测效果。相对于荷载试验这种特殊检测方式，基于桥梁检测的桥梁结构承载能力预测方法的研究与实践，具有一定的工程应用价值和普遍性意义。
参考文献
(1) 陈亚亮；缪锋．公路桥梁承载能力评定方法的探讨．福建建筑，2012.10．
(2) 交通运输部公路科学研究院．公路桥梁承载能力评定规程．北京：人民交通出版社，2011．
(3) 蔡明．公路旧桥承载能力评估方法．桥梁建设，2005年第4期．
(4) 钟曙亮．公路既有桥梁承载能力评定方法研究(硕士学位论文)[D].西南交通大学.2010．
(5) 胡开建. 预应力混凝土旧桥承载能力评定方法研究(硕士学位论文)[D].浙江大学.2012．
作者简介 吴海波，材料科学与工程专业，学历本科，工作于天津生态城市政景观有限公司
金阳，工程管理专业，学历本科，工作于天津市市政工程研究院桥梁工程研究所
关键字：公路混凝土桥梁承载能力评定
中图分类号：U445文献标识码： A
一、引言
随着我国的交通事业的不断发展，交通事业发展迎来了一个辉煌的时代，为公路的桥梁建设提供了良好的发展机遇。在加快公路桥梁建设的同时，对既有桥梁的承载能力进行科学评估显得尤为重要。而根据桥梁外观情况和相关信息而进行的承载能力评定，具有简单、方便、不受环境因素影响，受到普遍的应用。
二、一般规定
对于在役桥梁，应从结构或构件的强度、刚度、抗裂性和稳定性四个方面进行承载能力检测评定。其中包括持久状况下承载能力极限状态和正常使用极限状态，持久状况下承载能力极限状态主要针对的是结构或构件的截面强度和稳定性，正常使用极限状态主要针对的是结构或构件的刚度和抗裂性。
三、混凝土桥梁承载能力评定
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，采用引入检算系数Z1或Z2、承载能力恶化系数、截面折减系数和的方法进行修正计算。
3.1 评定方法
计算其抗力效应和作用效应，采用引入桥梁检算系数、承载力恶化系数、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进行修正，对桥梁进行实际承载力检算评定。结构检算方程式如下：
式中：——结构的重要性系数；
——荷载效应函数；
——抗力效应函数；
——材料强度设计值；
——构件混凝土几何参数值；
——构件钢筋几何参数值；
——承载能力检算系数；
——承载能力恶化系数；
——配筋混凝土结构的截面折减系数；
——钢筋的截面折减系数。
3.2 分项检算系数确定
分项检算系数主要包括混凝土桥梁承载能力检算系数、承载能力恶化系数、桥梁截面折减系数、钢筋截面折减系数和活载影响系数。
⑴ 承载能力检算系数Z1
① 计算确定结构或构件承载能力检算系数评定标度D。
式中：—某一项检测指标的权重值，，见表3.1；
—结构或构件某项检测指标的评定标度值。
表3.1 推荐用于确定桥梁承载能力检算系数的检测指标权重值
② 根据结构或构件技术状况评定值，按表3.2选用桥梁承载能力检算系数值。
表3.2 砖、石及混凝土与配筋混凝土结构桥梁的承载能力检算系数值
2、检算系数值，可按技术状况评定值D线性内插。
⑵ 承载能力恶化系数
承载能力恶化系数是考虑评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，通过承载能力恶化系数来反映这一不利影响可能造成的结构抗力效应的降低。
对配筋混凝土结构，根据桥梁结构或构件表观缺损状况、构件材质强度、钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土中氯离子含量、混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度等的检测评定结果，采用考虑各检测指标影响权重的综合评定方法，按表3.3计算确定桥梁结构或构件的恶化状况评定值E。然后根据不同环境条件，按表3.4取用承载能力恶化系数值。
表3.3 推荐的配筋混凝土桥梁结构的恶化状况评定值计算方法
表3.4配筋混凝土桥梁的承载能力恶化系数值
⑶ 截面折减系数（、）的确定
截面折减系数主要是考虑配筋混凝土结构由于材料风化、碳化、物理与化学损伤以及由于钢筋腐蚀剥落造成的钢筋有效面积损失对结构构件截面抗力效应的影响。在检算结构抗力效应时，可用截面折减系数计及这一影响。
① 配筋混凝土结构的截面折减系数
通过对桥梁进行检测，确定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。材料风化的评定标度见表3.5，物理与化学损伤的评定标度见表3.6，碳化的评定标度见表3.7。
根据各检测指标的评定标度，按计算确定结构或构件截面损伤的综合评定值。
式中：—某项检测指标的评定标度值，见表3.5、3.6、3.7；
—某项检测指标的权重值，，见表3.7；
—对混凝土及配筋混凝土结构，＝3。
然后，依据截面损伤的综合评定值，按表3.8取用截面折减系数。
表3.5 配筋混凝土结构材料风化评定标准
表3.6 配筋混凝土结构物理与化学损伤评定标准
表3.7 配筋混凝土结构材料风化、碳化及物理与化学损伤影响权重值
表3.8 配筋混凝土结构的截面折减系数（）
② 配筋混凝土的钢筋截面折减系数
配筋混凝土结构中，发生腐蚀的钢筋的截面折减系数，可按表3.9选用。
表3.9 配筋混凝土的钢筋截面折减系数值
⑷ 活载影响修正系数（）
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，因此我们在评定桥梁承载能力时，有必要对其荷载特征进行分析，找出与标准荷载的差异，研究这种差异对桥梁承载能力的影响。
通过实际调查重载交通桥梁的典型代表交通量、大吨位车辆混入率、轴荷分布，按公式确定活载影响修正系数值：
式中：—活载影响修正系数；
—对应于交通量的活载影响修正系数；
—对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数；
—对应于轴荷分布的活载影响修正系数。
根据实际调查的典型代表交通量与设计交通量之比，按表3.10选用对应于交通量的活载影响修正系数值。
表3.10 对应于交通量的活载影响修正系数（）
依据实际调查的大吨位车辆的交通量与实际交通量之比，即大吨位车辆混入率。按表3.11取用对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数值。
表3.11 对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数（）
备注 活载影响修正系数可按大吨位车辆混入率值线性内插
根据实际调查的轴荷分布，确定后轴重超过14t所占的百分数，按表3.12取用对应于轴荷分布的活载影响修正系数值。
表3.12 对应于轴荷分布的活载影响修正系数（）
3.3 工程实例
本次桥梁承载能力评定依托天津市塘沽区某做桥梁，该桥梁建成于1992年，建成年代久远，上部结构为跨径6.5m和8m钢筋混凝土板梁，下部结构为双柱式墩柱上接盖梁，墩柱直径为0.8m。桥面横向布置为0.3m（护栏）+4.5m（车行道）+0.3m（护栏）；桥面铺装层为6～8.5㎝厚C30水密性混凝土。
通过现场的实际检测情况，并综合考虑技术状况最不利和受力状况最不利的情况，选择6-1#板梁为承载力检算对象。根据桥梁定期检测结果（常规定期检测和结构定期检测），确定6-1#板梁的检测指标的评定标度，具体如下：
⑴ 混凝土电阻率、混凝土碳化状况、钢筋保护层厚、钢筋锈蚀电位和混凝土强度5项检测指标的评定结果分别为4、2、1、3、1。
⑵ 缺损状况、结构材料风化和结构物理与化学损伤3项检测指标，根据桥梁定期检测结果，按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG /T H21-2011）和《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）进行评定，结果见表3-13。
⑶ 氯离子含量和自振频率2项指标未进行检测，技术状况评定标度值取1。
⑷ 計算承载能力恶化系数值的环境条件为 “干、湿交替，冻，有侵蚀介质”。
桥梁分项检算系数计算过程及结果见表3-13。
表3-136-1#梁分项检算系数计算表
按照上述方法，对检算对象的承载能力极限状态下正截面抗弯承载力进行修正，计算得出桥梁实际承载能力，结果见表3-14。
表3-146-1#梁实际承载力检算结果
根据计算结果，桥梁上部结构实际承载力比设计值降低了11%，且不满足设计荷载“汽车-15级，挂车-80级”的要求。
四、结语
桥梁承载能力评定可以根据桥梁结构技术状态的基本信息，通过对桥梁结构外观状态，病害表现特征等方面，对桥梁的适应性状态进行评估，为既有桥梁维修和养护提供技术支持，在一定的条件下，通过合理的技术手段，达到桥梁承载能力的预测效果。相对于荷载试验这种特殊检测方式，基于桥梁检测的桥梁结构承载能力预测方法的研究与实践，具有一定的工程应用价值和普遍性意义。
参考文献
(1) 陈亚亮；缪锋．公路桥梁承载能力评定方法的探讨．福建建筑，2012.10．
(2) 交通运输部公路科学研究院．公路桥梁承载能力评定规程．北京：人民交通出版社，2011．
(3) 蔡明．公路旧桥承载能力评估方法．桥梁建设，2005年第4期．
(4) 钟曙亮．公路既有桥梁承载能力评定方法研究(硕士学位论文)[D].西南交通大学.2010．
(5) 胡开建. 预应力混凝土旧桥承载能力评定方法研究(硕士学位论文)[D].浙江大学.2012．
作者简介 吴海波，材料科学与工程专业，学历本科，工作于天津生态城市政景观有限公司
金阳，工程管理专业，学历本科，工作于天津市市政工程研究院桥梁工程研究所