桥梁承载能力检测评定(程寿山)

钢筋和钢结构截面的损伤状态主要考虑锈蚀的影响，根 据构件或结构中的锈蚀状态加以评定。
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截面折减系数的确定
¾ 截面折减系数主 要是考虑砖、石 及混凝土结构与 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。
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2 目的意义
桥梁承载能力反映了结构抗力效应与荷载效应 的对比关系，就桥梁结构而言这种关系往往是 不确定的，是不断变化的。 评定的主要目的是为了维持现有桥梁安全或可 靠水平在规范的要求之上或能满足当前荷载的 要求，了解桥梁的真实承载性能，综合分析判 断桥梁结构的承载能力和使用条件。
检测评定结果 维修处治措施建议 加固措施建议
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主要内容
• 第一章 概述 • 第二章 桥梁承载能力检算评定 • 第三章 荷载试验及分析 • 第四章 危桥判定方法
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第二章 桥梁承载能力检算评定
（1）结构构件技术状况评定
评定指标分为良好状态、较好状态、较差状态、差 （坏）的状态和危险状态，相应的评定标度1~5。
构件技术状态
外观质量
混凝土强度
结构模态参数
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检算系数的确定
• 承载能力检算系数是根 据结构或构件的实际技 术状况，对结构或构件 的抗力进行折减或提 高。
• 砖、石及混凝土结构与 配筋混凝土结构的承载 能力检算系数，应综合 考虑桥梁结构或构件表 观缺损状况、材质强度 和桥梁结构固有模态等 的检测评定结果加以确 定
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桥梁承载力鉴定与危桥判定
报告人：程寿山
主办单位：交通运输部公路局 承办单位：交通运输部公路科学研究院
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主要内容
• 第一章 概述 • 第二章 桥梁承载能力检算评定 • 第三章 荷载试验及分析 • 第四章 危桥判定方法
⎪ ⎪
⎧
⎧荷载效率
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
⎪⎪静力荷载试验 ⎪⎨校验系数
⎪ ⎪
⎪⎩相对残余变形
⎪ ⎪⎪(5) 桥梁荷载试验 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎩
⎪ ⎪ ⎨
⎪⎧行车试验 ⎪
⎧动力增大系数 ⎩⎨冲击系数
⎪ ⎪⎪动力荷载试验 ⎪ ⎪ ⎪ ⎩
⎪⎪⎨跳车试验 ⎪
⎧冲击系数 ⎩⎨阻尼比
⎪⎪刹车试验
⎪⎩其它激振试验
3、基于检测结果的桥梁承载力评定方法体系
⎧ ⎪ ⎪
⎧ ⎪砖石结构 ⎪
⎧材料风化 ⎩⎨物理与化学损伤
⎪⎪混凝土截面损伤 ⎪⎪ ⎨ ⎪
⎪ ⎨
⎧材料风化
⎪⎪混凝土结构 ⎪⎩
⎪⎨碳化 ⎪⎩物理与化学损伤
⎪ ⎪ ⎪钢筋折减 ⎪ ⎪⎩
⎧有效截面折减 ⎪⎨粘结性能退化 ⎪⎩钢筋坑蚀不均匀性
⎪ ⎪ ⎪(4) 活载变异的影响 ⎪ ⎪
⎧交通量的活载修正系数 ⎪⎨大吨位车辆混入率的活 载影响修正系数 ⎪⎩轴荷分布的活载影响修 正系数
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1、桥梁承载能力评定方法存在的问题
基于 专家 经验 的承 载能 力评 定方 法
承载能力鉴定的途径是，先对桥梁现状进行检查，确定
出旧桥检算承载能力的折减或提高系数，即确定旧桥旧检算 系数Z1，再接现行的桥梁设计规范，根据检查获得的桥梁基 础位移、结构变形、构件开裂及其它破损等情况，对结构抗 力效应考虑引入不大于1.2的结构检算系数进行结构强度和稳 定性检算。
拱 桥 Z1 值 表
Z1
梁 桥 Z1 值 表 桥梁状况
1.0～1.1 0.9～1.0 0.9 以下
桥梁各构件混凝土质量完好，裂缝宽度未超限，桥梁未 产生病害，桥梁各部分均能正常工作 桥梁构件混凝土质量较差，少数裂缝宽度超限，桥梁产 生一般病害，桥梁各部分基本能正常工作 桥梁构件混凝土及钢筋产生严重质量问题，较多裂缝宽 度超限，桥梁产生严重病害，带病工作
Z1
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（2）材质状况与耐久性检测评价体系与方法
混凝土强度
内部缺陷
保护层厚度
表层损伤 电阻率
指标体系
钢筋分布 碳化深度
钢筋锈蚀电位
氯离子含量
承载能力恶化系数
¾ 承载能力恶化系数是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，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。
⎪⎪(1) 桥梁总体技术状态 ⎪⎨材质强度状态
⎪ ⎪
⎪⎩结构模态特征状态
⎪
⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪(2) 桥梁结构耐久性恶化状 况 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪
⎧构件混凝土表观缺损 ⎪⎪钢筋自然电位 ⎪混凝土电阻率 ⎪⎪⎨混凝土碳化深度 ⎪⎪混凝土保护层厚度 ⎪氯离子含量 ⎪⎪⎩混凝土强度推定值
⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪(3) 构件截面折减 ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪
承载能力鉴定基本概念 基于桥梁检测的承载能力评定方法 基于检测承载能力评定方法的改进 桥梁承载能力评定的具体实施
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一、桥梁承载能力鉴定基本概念
1、基本定义
安全性、适用性和耐久性
承载能力极限状态，在设计上体现的结构的安全性 正常使用极限状态，在设计上体现的结构的适用性和耐久性
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桥梁承载能力评定方法存在的问题
根据检算的主要指标超限情况（30%以内），确定 是否需进一步采用荷载试验进行承载能力鉴定。对经 荷载试验的桥梁，则需根据荷载试验结果重新确定旧 桥检算系数Z2，再进行结构强度和稳定性的校核。
砖石和混凝土桥：
S d (γ so ΨΣ
γ sl Q )
量借助昂贵的荷载试验对旧桥加以鉴定; 9 荷载试验鉴定比较直观，但费用高，需中断交通; 9 荷载试验不能反映结构的极限性能、疲劳性能以及在鉴定
期内今后材料强度和结构响应的不定性以及耐久性检测指 标等因素对结构承载能力的影响;
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三 基于检测结果的半概率承载能力评定方法的改进
在根据桥梁外观检查和有关无损检测结果对桥梁的承载能力作出 评定时，结合旧桥的特点，通过的各项检测结果的分析评价，在 公路桥梁设计规范的基础上，引入桥梁检算系数、耐久性恶化系 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，并通过比较加以判定结构或构件的 承载能力状况。
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（3）截面损伤综合评定
混凝土和砖石结构截面的损伤状态评价指标如下图所 示，综合个各指标的影响综合评定。
截面损伤状态
钢筋混凝土
砖石结构
材料风化
碳化
物理化学损伤
材料风化
物理化学损伤
水平。
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二、基于检测结果的半概率承载能力评定方法简介
在根据桥梁外观检查和有关无损检测结果对桥梁的承载能力作出 评定时，结合旧桥的特点，通过对各项检测结果的分析评价，通 过检算分析对结构或构件的承载能力进行评定。
根据检测结果对桥梁病害的成因进行分析 建立各项检测指标与承载能力之间的关系
≤
R
d
(Rj
γm
,α k ) × Z 2
钢筋混凝土及预应力混凝土桥：
Sd
(γ
g G ;γ
q
∑
Q)
≤
γ
bRd
( Rc
γc
; Rs
γs
)×
Z2
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桥梁承载能力评定方法存在的问题
以往评定方法中的不足
9 检算要点、检算方法等方面规定的过于原则 ; 9 评定指标单一,可操作性差; 9 基于检测结果的计算分析评定方法无法很好应用，而需大
各项检测指标的定量或定性评价 结合桥梁病害的特点对其成因进行反演分析 编写了《公路桥梁承载能力检测评定规程》
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1 检测指标体系的建立
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2、 检 测 指 标 体 系 的 建 立
鉴定方法的指标
⎧
⎧构件混凝土表观缺损
测评定：
有明显质量衰退或有较严重病害和损伤的桥梁； 按照《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）评定技术状
况为四类以上（四类）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； 运营条件和环境条件发生较大变化的桥梁。
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4、公路桥梁评定的常用方法
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4、公路桥梁评定的常用方法
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5 承载能力鉴定工作流程
工作 流程
桥梁 历史 与 现状 调查
检 测 规 划
现 场 检 测
实 验 室 分 析
对于砖石、混凝土结构承载能力校公式为:
S d ( γ so ΨΣ
γ sl Q ) ≤
R
d
R (
j
γm
,α
k )Z 1
对 于 RC、 PC 结 构 承 载 能 力 校 公 式 为
S d (γ
g G ;γ
q
∑
Q)
≤
γ
bR
d
(Rc γc
;
Rs γs
)Z
1
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桥梁承载能力评定方法存在的问题
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1、 结构检算参数的确定
检测指标--状态评定--检算参数--结构承载能力 检算参数确定：
检算系数 耐久性恶化系数 截面折减系数 活载影响修正系数
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主要内容
• 第一章 概述 • 第二章 桥梁承载能力检算评定 • 第三章 荷载试验及分析 • 第四章 危桥判定方法
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1、 适用范围
现有公路桥梁有下列情况之一时，须进行承载能力检
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3 桥梁养护工程师的资质和职责
公路桥梁管养单位的桥梁养护工程 师应具有三年以上从事桥梁养护管 理工作经历，具有工程师及以上技 术职称。 管养单位：提出须进行特殊检查的 桥梁的申请报告
桥梁养护管理监管单位的桥梁养护 工程师应具有五年以上从事桥梁养 护管理的工作经历，具有高级工程 师及以上技术职称。 监管单位：负责复核四、五类技术 状况桥梁的评定工作
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2 影响因素与鉴定的一般途径
影响因素
影响后果
鉴定途径
环境作用
荷载作用
材料时变特 性
内力变化
结构状态检测
结构内力检算
鉴
抗力变化
结构材质特性 检测
抗力检算
定 结
果
性能劣化
安全目标
承载能力鉴定的核心问题：对结构进行准确的检测，弄清结构当前 内力状态，建立检测结果与抗力之间的关系，合理确定结构的安全
Z1
桥梁状况
1.1～1.2 1.0～1.0 0.9～1.0 0.9 以下
墩台基础座落在硬地基上，未发生位移，拱轴线与设计 值吻合，主拱圈未发生风化、剥蚀、蜂窝、开裂等现象， 无裂缝或裂缝发展轻微 墩台基础未产生明显位移，拱轴线偏离设计值较少，主 拱圈发生轻微的风化、剥蚀、蜂窝等现象，裂缝数量较 少，裂缝宽度未超过规定值 墩台基础位移较小，拱轴线偏离设计值较多，主拱圈产 生较严重的风化、剥蚀、裂缝数量较多，裂缝宽度超过 规定值 墩台基础产生较大水平位移、转角，转角仍在继续发展， 主拱圈产生明显的不均匀沉陷，主拱圈风化、剥蚀、裂 缝发展严重，组合拱圈各部件联接较松散等
3、基于检测结果的桥梁承载力评定方法体系
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四、 承载能力评定具体实施
检算参数确定 基于结构状态的结构检算 圬工桥梁承载能力计算评定 配筋混凝土桥梁持久状况承载能力极
限状态计算评定 配筋混凝土桥梁正常使用极限状态评
定 桥梁地基与基础评定计算
检测 结果 评定
报 告 编 制
结构实地考察 （快速扫视检查）
收集基本 数据和资料
动态调查
确定检测目的 制定检测计划 建立检测组织 检查技术和设备的准备
照相
一般检查 详细检查
无损或半破损检测 取样检测
样品分析 （化学、物理）
室内材料试验
损坏原因评估
耐久性分析 损坏发展趋势研究
材料实际强度
结构评定
缺陷损坏评估