1、概述
隨著我國公路橋梁事業(yè)的發(fā)展，新建高速公路及橋梁越來越多，同時既有的許多橋梁亦逐漸進入了養(yǎng)護維修階段，有關專家認為橋梁使用超過25年則進入老化期，據統(tǒng)計，我國橋梁總數的40%已經屬于此范疇，均屬“老齡”橋梁。而且隨著時間的推移，其數量還在不斷增長，橋梁管理者對橋梁的養(yǎng)護已日益重視。為了適應公路運輸載重量不斷發(fā)展的要求，充分利用現有的公路橋梁，使之能繼續(xù)安全地為公路運輸服務，根據交通部頒布的《公路橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》和《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》要求，必須對橋梁進行鑒定。本文主要針對重慶市主城區(qū)28座橋梁檢測評估中遇到的一些問題進行研究。
2、舊橋檢測的內容
舊橋結構檢測的目的主要是為了檢驗橋梁的工作狀態(tài)，并為橋梁后續(xù)維修加固以及對通行車輛的噸位控制提供依據，因此橋梁檢測主要包括以下內容。
2．1 資料收集
資料收集內容包括：設計資料、施工資料以及有關的養(yǎng)護、維修、加固資料。資料收集涉及的細節(jié)很多，如設計資料有計算書、設計圖紙、修改圖紙以及地質資料等；施工資料包括各個階段的竣工圖紙、竣工說明書、材料試驗資料及施工記錄、竣工驗收資料等；其他養(yǎng)護、維修資料則包括歷史上通過的車型、載重、交通量狀況、維修的資料等。還有一些與之有關的自然環(huán)境或者自然災害（洪水、地震、凍土、泥石流等）的資料如有必要也應向有關部門收集。這些歷史資料都需要在以后的檢測報告中反映，并通過和設計、竣工資料對比對橋梁的承載能力做出評價。
2．2 橋梁的外觀檢測
主要是對橋梁上部結構、下部結構和橋面系三大組成部分進行細致的檢測。其中特別需要說明的是檢測時必須仔細地檢查橋梁關鍵部位的病害，如梁式橋跨中底板的受力裂縫情況，拱式橋拱腳處墩臺不均勻沉降引起的拱圈開裂等。
2．3 橋梁的無損檢測
對橋梁的梁體、墩柱、橋臺等主要構件進行無損檢測，主要包含以下內容：
（1）檢測混凝土的強度、碳化深度。
?。?）檢測裂縫的寬度和深度。
?。?）探測混凝土保護層厚度。
?。?）根據橋梁外觀檢查結果，必要時對鋼筋的銹蝕情況進行檢測。
進行橋梁裂縫檢查時，在對裂縫普查的同時，有必要對裂縫產生的原因及裂縫的分布情況進行一些必要的分析，同時做好記錄，以便在撰寫報告時對裂縫作出詳細的分析，并通過分析對橋梁提出加固建議。
2．4 橋梁的動靜載試驗
現今對橋梁進行承載能力評定有效而最直接的方式便是對橋梁結構進行動靜載試驗。通過靜載試驗可以檢驗橋梁結構的承載能力和彈性工作性能；通過動載試驗了解橋梁結構的動力性能。
3、舊橋檢測評估方法及關鍵問題
3．1 既有橋梁的檢測評估方法
橋梁結構評估以檢測為基礎，而檢測又以實際量測的數據為主，其主要內容包括前面的外觀檢測和無損檢測，必要時結合荷載試驗。從力學的角度分析橋梁實際的承載能力狀態(tài)，最終達到對橋梁進行檢測評估的目的。由于影響橋梁結構承載的因素較多，因此用精確的方法計算出橋梁結構的承載力比較困難。目前對于橋梁承載力的評估判定，國內外尚無統(tǒng)一的方法，總體來說，主要包括以下3種方法 。
3．1．1 調查比較法
調查比較法，也稱實物調查比較法，即由實際交通情況來評估橋梁承載力的動態(tài)方法。其具體方法如下。
?。?）對被評估的橋梁進行長期的觀測，根據橋梁所通過的車輛荷載，并測定車輛通過時橋梁各主要部位的撓度（跨中或者產生撓度最大處）、應變、應力、裂縫開展情況等數據。
（2）對所觀測的這些數據（如車輛種類、載重，及其對應的撓度、應變、應力等）進行統(tǒng)計分析，從而得出橋梁可以承受多大的荷載（或承受的荷載等級）。
（3）我國交通部試行的《公路舊橋承載能力鑒定方法》提出的檢算公式如下。對于磚、石混凝土結構：
以上2式的左邊表示考慮荷載安全系數后的組合荷載效應，右邊表示考慮了材料安全系數后的結構抗力效應。Z 為舊橋檢算系數，根據橋型和橋梁實際狀況的好壞，由鑒定人員根據橋梁外觀的觀測選定。
3．1．2 分析計算法
首先對被檢定的橋梁結構進行檢查，然后將檢查所得的有關資料和結果，運用橋梁結構計算理論及有關經驗系數進行分析計算，從而評估橋梁的安全承載力。分析計算法一般又分為經驗系數折算和理論計算2種方法。
（1）檢驗系數折算法。是以橋梁原有設計荷載等級為基礎，同時考慮橋梁損壞程度、材料老化程度、橋面行駛條件、實際交通情況、橋梁建造適用期限等因素，折算求出橋梁安全承載力的方法。一般情況下，橋梁安全承載力可由下式求得：
式中，P為被檢定橋梁的安全承載力；P。為被檢定橋梁的基本承載力，即原設計承載力；K 為殘存承載力系數，根據橋梁結構損壞程度、材料老化程度而定的系數；K。為橋面行駛條件好壞的系數；K。為反映實際交通情況的系數；K 為橋梁建造使用年限的系數。
（2）理論計算。是當原橋荷載等級不清楚，或上述的各種系數較難確定時，應用結構計算理論，估算出橋梁結構可能承受的最大外力（如彎矩），再與實際檢定荷載相比較，從而判定出橋梁安全承載力的方法。
3．1．3 荷載試驗法
目前評定橋梁承載力最直接、最常用的方法是進行靜載試驗。通過對橋梁結構施加與設計荷載或適用荷載基本相當的外荷載，利用檢測儀器測試橋梁結構在控制部位的應變、位移和裂縫開展情況，橫向分布系數等，并與理論值進行比較，通過校驗系數（n一實測值／理論值）、變形、裂縫開展情況及殘余應變率等各種指標，綜合判斷該橋是否滿足設計及使用要求，從而類推出承載力。
3．2 舊橋檢測評估中存在的關鍵問題
上述3種方法各有優(yōu)缺點，針對其在舊橋檢測中的一些局限性，本文對一些關鍵問題進行探討。
3．2．1 恒載作用下的應力狀態(tài)和預應力度的量測
對于混凝土橋梁結構本身的設計荷載來說，其恒載所占比例約為70%，因此評價舊橋結構的承載能力，不僅要看活載的影響，同時也不能忽視恒載的影響。舊橋由于在外界自然因素和車輛荷載的影響下發(fā)生破損、露筋、裂縫等病害，其自身承受的恒載也會發(fā)生相應的變化，因此對于如何明確舊橋結構在恒載作用下的應力狀態(tài)是橋梁承載能力分析中的重要問題，而對于預應力混凝土橋梁來說，如何確切知道預應力的損失程度也是檢測評估中的關鍵問題。就目前來說，對恒載作用下應力狀態(tài)的測定，常用的方法主要是應力釋放法。應力釋放的原理主要是先測得局部鋼筋或混凝土在恒載作用下（無車載）的初始應力，然后將該部位鋼筋或混凝土與周圍結構斷開，放置足夠長的時間使其充分恢復到自由狀態(tài)，再量測其應力作為最終應力，兩者之差即為恒載作用下的應力。將實測值與設計值進行對比分析，從而可以知道預應力的損失情況。
3．2．2 鋼筋銹蝕與橋梁結構承載力的關系
鋼筋銹蝕對于橋梁結構承載力來說影響很大，加速了橋梁的損壞，因此橋梁需要進行鋼筋銹蝕的檢測。目前測試銹蝕主要是電位法和電阻率法，但都只是針對銹蝕的概率，無法對銹蝕速率和銹蝕程度進行量化，因此還需要進一步提高測試技術，以期能夠測得鋼筋銹蝕的量化指標。
3．2．3 裂縫開展與橋梁結構承載力的關系
裂縫是橋梁病害中最嚴重、最致命的病害，如果為結構裂縫，則在車輛荷載，特別是超重車輛的長期作用下裂縫會進一步擴展，最終導致橋梁的損壞；如果為非結構裂縫，由于大量的雨水會從裂縫中浸人橋梁體內，致使鋼筋銹蝕，導致橋梁的承載能力嚴重下降。因此如何對存在裂縫的橋梁進行評估是當前需要解決的一個難題。對于鋼筋混凝土結構來說，通常都是帶裂縫工作，但是裂縫的存在對于橋梁結構承載能力評估到底有何影響難以確定；對于部分預應力混凝土橋梁來說，允許橋梁存在不超過限值的裂縫工作，如何對橋梁承載能力評定也是一個難題。就目前而言，研究只是停留在裂縫與承載能力的統(tǒng)計關系，建立模型經驗公式上。
3．2．4 確定損傷結構的計算模型
結構損傷之后，出現了大量的裂縫，因此結構的應力路徑發(fā)生了變化，不再是保持平截面形式。如果按照平面桿系理論計算將產生巨大的誤差，因此有必要對帶裂縫的橋梁結構采用空間實體單元對裂縫和橋梁結構本身進行模擬，盡可能保證計算模型與實際橋梁結構相符合。
4、檢測評估中亟待解決的問題
現在工程師們對于舊橋的檢測評估及加固多半是在半理論、半經驗的基礎上進行的，雖然取得了一定的研究成果，但是在一些關鍵問題上，仍亟待解決。
4．1 舊橋結構損傷識別
橋梁結構的損傷會引起結構的剛度下降，承載能力降低，如何對損傷部位和損傷程度進行識別是當前損傷識別的重要問題。當前對于損傷識別的方法有頻率法、曲率模態(tài)法、柔度法、神經網絡法以及小波分析方法等。但是對于這些方法現今并未能很好地排除噪音的影響，致使測試的數據不能精確確定局部損傷較小的部位，因此橋梁結構損傷識別的進一步發(fā)展是檢測評估的關鍵。
4．2 剩余壽命的評定
在對橋梁結構進行剩余壽命評定時，需要建立橋梁結構的真實情況精確模擬，并考慮結構的各種損傷，在此基礎上建立結構損傷模型，并對各種非線性因素精確模擬，在此基礎上利用模態(tài)分析進一步更新結構的計算模型，分析橋梁結構的最終剩余壽命。
4．3 高精度檢測儀器的開發(fā)
目前，檢測評估面臨的主要問題是測量儀器的精度不足，使得一些好的識別理論和方法不能應用，因此有必要開發(fā)一些適于橋梁結構檢測的專用儀器。
4．4 建立橋梁檢測評估系統(tǒng)
就目前來說，檢測評估是橋梁運營一段時間后對橋梁進行一次綜合的“體檢”，只是為后續(xù)橋梁維修加固提供依據，并沒有形成實時跟蹤系統(tǒng)，及時作出分析和評估，因此有待為舊橋和新橋建立健康監(jiān)測系統(tǒng)，以便能夠及時發(fā)現問題，并及時解決。
5、結論
通過對舊橋，特別是一些鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁檢測評估中的一些問題進行了探討，分析了當前在橋梁檢測評估中出現的一些關鍵問題并提出了相應的措施。同時對橋梁檢測評估后期中亟待解決的問題作出了分析和展望，得出以下結論。
?。?）目前舊橋檢測評估還處于半經驗、半理論狀態(tài)，舊橋檢測評估結果太過粗略，并未形成細致的分析結果。
（2）檢測的手段受外界影響較大，測試數據還不能完全排除干擾。
?。?）舊橋檢測中關于損傷識別和剩余壽命理論方面研究較多，但是在實行過程中并未達到理想化，還有待進一步解決。
?。?）為橋梁建立健康監(jiān)測系統(tǒng)是未來橋梁實時檢測評估必備的環(huán)節(jié)，還需要在未來得到進一步發(fā)展。
