在干線公路養(yǎng)護(hù)和升級改建的實(shí)踐工作中，為充分利用現(xiàn)有公路橋梁，使之安全、經(jīng)濟(jì)地為公路交通運(yùn)輸服務(wù)，根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》、《公路工程設(shè)計(jì)文件編制辦法》要求，需對橋梁進(jìn)行檢測評估。評估橋梁技術(shù)狀況，鑒定橋梁承載能力及其使用性能，為制定橋梁養(yǎng)護(hù)對策或公路橋梁改建提供科學(xué)依據(jù)。在過去許多檢測評估實(shí)踐中，首先采用的方法是進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)。筆者通過對湖南干線公路50多座公路舊橋梁檢測評估實(shí)踐，認(rèn)為檢測評估一般可通過規(guī)范細(xì)致的質(zhì)量檢測及基于檢測結(jié)果的結(jié)構(gòu)檢算進(jìn)行，必要時(shí)才進(jìn)行費(fèi)用昂貴的荷載試驗(yàn)。
1、干線公路舊橋概況
湖南省干線公路橋梁大部分修建于20世紀(jì)60、70年代，80％的橋梁為各種類型的拱橋。由于這些橋梁營運(yùn)時(shí)間較長，且受當(dāng)時(shí)建設(shè)條件的制約，設(shè)計(jì)、施工存在一定缺陷，更由于近十年來重載車輛等因素的影響，許多橋梁都出現(xiàn)了不同程度的病害。這些橋梁大部分設(shè)計(jì)圖、竣工圖等技術(shù)資料缺失，給橋梁檢測評估帶來困難。
2、檢測評估的依據(jù)及工作流程
交通部頒布的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH11—2004），是進(jìn)行橋梁技術(shù)狀況一般性評定的依據(jù)。交通部于1988年頒布的《公路舊橋承載力鑒定方法》（試行稿）一直是進(jìn)行舊橋適應(yīng)性評定的主要依據(jù)。目前，交通部有關(guān)研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行“公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程”的編制，并已形成了“征求意見稿”。“征求意見稿”詳細(xì)規(guī)定了橋梁調(diào)查、質(zhì)量檢測、結(jié)構(gòu)檢算、荷載試驗(yàn)、技術(shù)狀況評定、承載能力鑒定的方法和程序，更符合當(dāng)前干線公路舊橋的檢測評估的需要，可作為主要參考。
公路舊橋檢測評估流程如下：結(jié)構(gòu)歷史與現(xiàn)狀調(diào)查一檢測規(guī)劃一現(xiàn)場檢測一試驗(yàn)室分析一檢測結(jié)果評定一檢測報(bào)告與維修加固建議。
3、橋梁調(diào)查與檢測
3．1 橋梁調(diào)查
首先要對橋梁進(jìn)行實(shí)地考察，初步了解橋梁的技術(shù)狀況和主要存在問題，然后全面收集有關(guān)橋梁勘察設(shè)計(jì)資料、施工資料、竣工資料、維修加固資料等，走訪管養(yǎng)人員調(diào)查橋梁病害歷史、交通狀況。由于干線公路技術(shù)資料的缺失現(xiàn)象嚴(yán)重，實(shí)地考察和走訪調(diào)查的工作要十分細(xì)致，還應(yīng)包括使用中的特別事件、限速限重原因、水文、地質(zhì)、使用環(huán)境等。
3．2 幾何形態(tài)參數(shù)測定
干線公路橋梁幾何形態(tài)參數(shù)的測定重點(diǎn)和難點(diǎn)是測定拱式結(jié)構(gòu)的拱軸線和拱腳的水平變位。拱式結(jié)構(gòu)的拱軸線與原設(shè)計(jì)發(fā)生變化或拱腳發(fā)生位移超過一定范圍將是十分危險(xiǎn)的，對評估結(jié)論影響很大。拱軸線按橋跨的l2分點(diǎn)分別在拱背、拱腹設(shè)測點(diǎn)，用精度為2”的測距儀進(jìn)行測量。布點(diǎn)和測量要細(xì)致準(zhǔn)確，真實(shí)反映現(xiàn)實(shí)狀態(tài)。通過測量拱頂下沉，依據(jù)下述公式計(jì)算拱腳的相對水平位移：
式中：
， 分別為推力影響線在l/4和l/2截面的坐標(biāo)值；
分別為實(shí)測拱軸線在l/4和l/2截面的撓度值。
3．3 橋梁結(jié)構(gòu)檢測
干線公路舊橋結(jié)構(gòu)檢測的重點(diǎn)在裂縫檢測和基礎(chǔ)檢測。結(jié)構(gòu)裂縫是橋梁病害的直觀表現(xiàn)和預(yù)兆，檢測人員要優(yōu)先考慮采用橋梁檢測車或通過搭設(shè)支架進(jìn)行近距離觀測，準(zhǔn)確區(qū)分表面裂紋和結(jié)構(gòu)裂縫，對裂縫進(jìn)行標(biāo)識(shí)和準(zhǔn)確記錄。
地基與基礎(chǔ)是否穩(wěn)定對判定拱式橋梁是否安全十分重要。地基與基礎(chǔ)檢測采用井探、槽探、地球物理等方法進(jìn)行勘探；對原狀土進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)；進(jìn)行載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)等原位測試；必要時(shí)進(jìn)行鉆探。
3．4 材料檢測
橋梁結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的主要受力部位，應(yīng)檢測其材料強(qiáng)度。干線公路舊橋梁多為圬工砌體，石料強(qiáng)度可采取現(xiàn)場取樣、試驗(yàn)室試壓的方法進(jìn)行材料強(qiáng)度檢測。砌筑用砂漿根據(jù)當(dāng)年同年代橋梁情況及橋梁現(xiàn)狀取用。若為砼結(jié)構(gòu)，一般采取回彈法檢測砼強(qiáng)度。砼碳化深度用1%酚酞酒精溶液測量。
3．5 橋梁技術(shù)狀況一般評定
根據(jù)調(diào)查和檢測結(jié)果，按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》的評定標(biāo)準(zhǔn)和評定方法，分別計(jì)算出每個(gè)部件的技術(shù)狀況評分，綜合評定技術(shù)狀況等級。根據(jù)技術(shù)狀況等級確定養(yǎng)護(hù)對策和初步判定是否需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算和荷載試驗(yàn)。
可見，調(diào)查與檢測是進(jìn)行橋梁檢測評估的重要環(huán)節(jié)，為結(jié)構(gòu)檢算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對荷載試驗(yàn)提供參考。
4、橋梁結(jié)構(gòu)檢算
干線公路舊橋設(shè)計(jì)資料缺失，結(jié)構(gòu)檢算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要依靠檢測、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)查資料。檢算時(shí)幾何形態(tài)參數(shù)以現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)為依據(jù)，材料強(qiáng)度也以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。干線公路舊橋由于修建年代較早，設(shè)計(jì)荷載等級一般較低，不能適應(yīng)新規(guī)范的荷載等級要求，且設(shè)計(jì)、施工受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平限制，可能存在安全隱患。同時(shí)由于橋梁結(jié)構(gòu)理論研究的進(jìn)步，各種荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的影響模式有了新的研究成果，故一般而言，舊橋結(jié)構(gòu)檢算就是以現(xiàn)階段先進(jìn)的計(jì)算理論、方法對舊橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，在確保結(jié)構(gòu)安全的情況下充分挖掘舊橋的承載潛力，以達(dá)到確定舊橋承載能力的目的。同時(shí)計(jì)算模型應(yīng)與橋梁實(shí)際情況盡量接近。
舊橋結(jié)構(gòu)檢算時(shí)應(yīng)注意一些常見的問題。
4．1 施工過程及施工工藝的影響
雖然舊橋檢算時(shí)該橋已處于使用階段，不需考慮施工階段驗(yàn)算，但由于施工過程及施工工藝對結(jié)構(gòu)成橋后受力有影響，故舊橋檢算時(shí)仍應(yīng)考慮施工過程及施工工藝的影響，橋梁調(diào)查時(shí)應(yīng)走訪施工或管養(yǎng)人員，獲得相關(guān)信息，以便計(jì)算時(shí)正確考慮其影響。
4．2 橫向分布系數(shù)
板拱一般不考慮荷載橫向分布的影響；肋拱、雙曲拱應(yīng)考慮荷載橫向分布對各拱肋的影響，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果。肋拱可采用彈性支撐連續(xù)梁
法計(jì)算，雙曲拱可采用偏心壓力法計(jì)算；對全橋拱肋及拱上建筑也可均用空間有限元方法建模，直接計(jì)算各拱肋的受力，對大跨、重要結(jié)構(gòu)，采用空間有限元方法是必要的。
4．3 基礎(chǔ)變位
拱橋由于其結(jié)構(gòu)自重大，且存在相當(dāng)大的水平推力，基礎(chǔ)易發(fā)生變位，舊橋結(jié)構(gòu)檢算應(yīng)根據(jù)實(shí)測結(jié)果考慮基礎(chǔ)變位對結(jié)構(gòu)受力的影響，對于使用多年且實(shí)測未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)變位的橋，可不考慮基礎(chǔ)變位的影響；反之，對實(shí)測發(fā)生了基礎(chǔ)變位的橋梁則應(yīng)以實(shí)際發(fā)生的基礎(chǔ)變位考慮其影響，并應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)情況調(diào)查結(jié)果提出措施，防止繼續(xù)發(fā)生基礎(chǔ)變位或改善現(xiàn)已發(fā)生的基礎(chǔ)變位情況。
4．4 空腹式拱橋
對拱式腹拱，其腹拱形式對結(jié)構(gòu)的荷載響應(yīng)有很大影響，其采用的是單鉸拱、雙鉸拱或三鉸拱，應(yīng)在計(jì)算模型中準(zhǔn)確反應(yīng)；腹拱材料特性也應(yīng)與實(shí)際情況一致，不能簡單套用主拱材料。
4．5 實(shí)腹式拱橋
湖南西部、南部多山，干線公路上存在大量小跨徑實(shí)腹式拱橋，該類橋梁多按拱橋手冊或定型圖設(shè)計(jì)，其上部結(jié)構(gòu)多為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。該類橋梁，能收集到施工圖、竣工圖的按圖計(jì)算；無法收集到圖紙的可根據(jù)實(shí)測幾何形態(tài)參數(shù)，按圖索驥，找到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化圖紙，按圖計(jì)算，實(shí)腹式拱橋由于其護(hù)拱屬隱蔽工程，應(yīng)采用鉆孔等方式核對護(hù)拱情況，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)以換算截面的形式考慮護(hù)拱影響。筆者通過近20座實(shí)腹式拱橋的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)絕大部分實(shí)腹式拱橋由于年代較早，設(shè)計(jì)荷載等級低，均需進(jìn)行加固，加固方式以將拱背填料由填充式改為砌筑式為佳，同時(shí)為適應(yīng)荷載等級的提高，應(yīng)加厚橋臺(tái)背墻。
5、荷載試驗(yàn)
在舊橋檢測中，出現(xiàn)過荷載試驗(yàn)過程中壓跨橋梁或給橋梁造成損害的案例，且荷載試驗(yàn)費(fèi)用較高，需要較長時(shí)間。對于干線公路舊橋，如果在不充分了解橋梁技術(shù)狀況時(shí)就進(jìn)行荷載試驗(yàn)，很可能會(huì)給橋梁帶來難以恢復(fù)的損傷，加重病害。所以在進(jìn)行荷載試驗(yàn)之前，要明確荷載試驗(yàn)的目的，根據(jù)檢測結(jié)果分析荷載試驗(yàn)是否有必要，只有根據(jù)橋梁檢測和檢算尚不能確定橋梁承載力時(shí)，才進(jìn)行荷載試驗(yàn)。板拱類圬T拱橋通過幾何參數(shù)測定、結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測和材料強(qiáng)度檢測，獲取橋梁結(jié)構(gòu)信息，通過結(jié)構(gòu)檢算已經(jīng)可以準(zhǔn)確地確定橋梁的承載能力，可不進(jìn)行荷載試驗(yàn)。肋拱及雙曲拱橋由于拱上對荷載橫向分布系數(shù)影響較大，且由于拱上建筑病害對橫向分布系數(shù)的影響難以通過計(jì)算確定，建議進(jìn)行荷載試驗(yàn)。以下簡單介紹某干線公路改建工程十板村中橋（雙曲拱橋）荷載試驗(yàn)。
該橋?yàn)?—35m雙曲拱，建于1988年，設(shè)計(jì)荷載汽車一20t，掛車一100t；橋?qū)挘?．5m人行道+9．0m行車道+1．5 m人行道，橫向由6道拱肋組成；主拱兩側(cè)各有2個(gè)腹拱，其中邊腹拱按三鉸拱設(shè)計(jì)；矢跨比1/6，通過現(xiàn)場檢測，該橋拱軸線線形位于設(shè)計(jì)拱軸線與包含預(yù)拱度的設(shè)計(jì)拱軸線之問；橋臺(tái)基礎(chǔ)位于頁巖，為發(fā)生基礎(chǔ)；拱肋、拱波、拱板強(qiáng)度根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。
結(jié)構(gòu)檢算原則：①拱軸線以包含預(yù)拱度的設(shè)計(jì)拱軸線為準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)算時(shí)考慮結(jié)構(gòu)拱肋、拱波、拱板的施工順序，準(zhǔn)確的反應(yīng)不同齡期混凝土收縮徐變二次內(nèi)力對結(jié)構(gòu)受力的影響；②橫向分布系數(shù)按偏心壓力法計(jì)算；③不考慮基礎(chǔ)沉降；④建模時(shí)模型包含主拱圈、立墻、腹拱及虛擬橋面板，其中邊腹拱按三鉸拱建立模型，虛擬橋面板不計(jì)強(qiáng)度，僅為傳遞汽車荷載而設(shè)，該模型已考慮了拱上建筑聯(lián)合作用；⑤由于混凝土收縮徐變的理論計(jì)算方法已經(jīng)取得新得成果，故混凝土收縮徐變按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62—2004）》的計(jì)算方法計(jì)算，而不再按老規(guī)范規(guī)定的等效降溫的方法計(jì)算；⑥由于公路改建后汽車荷載改為公路一Ⅱ級，故檢算時(shí)汽車荷載按公路一Ⅱ級；⑦荷載組合方式按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60—2004）》進(jìn)行。
結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果：根據(jù)以上計(jì)算原則，通過有限元分析，該橋截面拱頂及1/4L截面強(qiáng)度滿足規(guī)范要求，拱腳截面略有不足，其截面抗力與截面荷載效應(yīng)組合值之比為0．85，考慮到雙曲拱橋其荷載橫向分布系數(shù)的復(fù)雜性，且該橋截面強(qiáng)度于理論計(jì)算值差值較小，荷載試驗(yàn)是安全且有必要的，故對該橋進(jìn)行了荷載試驗(yàn)，荷載試驗(yàn)效率取0．85左右。
通過荷載試驗(yàn)，測量該橋、拱腳截面正應(yīng)力，拱頂、1/4L、拱腳處撓度，荷載試驗(yàn)結(jié)果顯示該橋應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)小于0．9，撓度校驗(yàn)系數(shù)小于0．6，根據(jù)《公路舊橋承載力鑒定方法》（試行稿）的規(guī)定，該橋承載能力可在計(jì)算值以上提高10％，最終該橋承載能力為拱腳截面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11—2004）的規(guī)定，承載能力較設(shè)計(jì)值降低10％以內(nèi)應(yīng)鑒定為三類橋。檢測結(jié)論確定的管養(yǎng)對策為：將橋面板改為鋼筋混凝土，提高結(jié)構(gòu)整體性，拱腳截面附近采用噴射混凝土等方式適當(dāng)加強(qiáng)。通過荷載試驗(yàn)準(zhǔn)確地鑒定了橋梁的承載能力，為橋梁管養(yǎng)提供了具體的對策，達(dá)到了荷載試驗(yàn)的目的。
6、橋梁承載力分析評定
6．1 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度與穩(wěn)定性評定
依據(jù)橋梁調(diào)查與檢測結(jié)果、結(jié)構(gòu)檢算結(jié)論及荷載試驗(yàn)結(jié)論可評定橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
6．2 地基與基礎(chǔ)評定
依據(jù)地基與基礎(chǔ)勘探結(jié)果、結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果及荷載試驗(yàn)結(jié)論可評定基礎(chǔ)穩(wěn)定性。
6．3 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件剛度評定
依據(jù)結(jié)構(gòu)檢算撓度計(jì)算結(jié)果及荷載試驗(yàn)撓度實(shí)測結(jié)果可評定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件剛度。
6．4 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件開裂狀況評定
依據(jù)現(xiàn)場裂縫測量結(jié)果對結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)狀進(jìn)行評定，同時(shí)依據(jù)結(jié)構(gòu)檢算裂縫寬度計(jì)算結(jié)果及荷載試驗(yàn)裂縫寬度實(shí)測結(jié)果可評定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在使用過程中的裂縫寬度。
6．5 承載力分析評定
依據(jù)以上4條評定結(jié)論，可評定橋梁在使用過程中的承載能力適應(yīng)性，確定橋梁的承載能力現(xiàn)狀，提出限載要求。
7、檢測評估結(jié)論及建議
橋梁檢測評估結(jié)論及建議關(guān)系到公路改建后舊橋結(jié)構(gòu)的安全性和使用性能，故橋梁檢測評估結(jié)論與建議應(yīng)包括一下幾個(gè)方面：①橋梁的承載能力現(xiàn)狀，對公路改建過程中該橋確定為直接利用、加固利用或重建做出明確的結(jié)論；②對能直接利用的橋梁應(yīng)對結(jié)構(gòu)缺陷提出管養(yǎng)對策；③對加固利用的橋梁應(yīng)明確指出結(jié)構(gòu)的缺陷部位、缺陷程度，提出加固方案，為加固設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；④對確定為重建的橋梁應(yīng)有充分的理由。
