0 引言
由于结构自然老化、车辆荷载增加、不利环境影响以及养护维修欠缺，桥梁结构不可避免地会出现各种病害，各病害的发展状况和严重程度将会引起桥梁结构承载能力和耐久性降低，甚至导致桥梁结构使用功能衰退、运营状况不能满足规定的要求。因此，分析桥梁结构的病害并对桥梁状态进行全面、准确地评定，是桥梁维修和加固的首要问题之一。
目前公路行业广泛应用的旧桥承载能力评定方法是交通部在1988年颁布的“公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）”，该方法在过去近二十年中对我国的桥梁承载能力评定起到了十分重要的指导意义。可是随着环境的变化和检测技术的提高，该方法在桥梁承载能力评定工作中逐渐反映出一些缺陷和不足，具体为：（1）在检算要点、检算方法等方面规定得过于原则。（2）该方法主要是在结构检算的基础上进行荷载试验鉴定，但由于其对桥梁检查和检测结果在检算中如何应用、检算系数取定以及试验结果评定等方面存在明显不足，使得基于检测结果的评定方法应用困难。
文献在此基础上，对现有桥梁承载能力的评定方法进行了改进。该方法结合现场检测工作和现行养护规范，考虑了结构构件的表观质量、结构振动特性及强度等指标，针对不同类型的桥梁，考虑具体的检测结果分别引入了恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数，用于修正结构构件承载能力检算结果，分桥型给出了结构检算分析方法，并且增加了动力荷载试验结果的评价分析，使承载能力评定结果能比较全面地反映桥梁的实际情况。
本文以某高速公路上的一座立交桥为例，通过桥梁调查、检测、检算分析、承载能力评定及荷载试验，运用公路桥梁承载能力检测评定规程（报批稿） 的方法，全面、系统地对桥梁进行承载能力综合评定。
1 桥梁病害简述
该桥是京珠高速公路广珠段上的一座立交桥，主跨30m+55m+30m，为预制预应力混凝土分体箱梁+现浇预应力混凝土箱梁（图1），现已运营7年多。2006年检测时发现T构的悬臂段出现了下挠现象，该桥T构的线形监测结果与竣工时的结果相比，左右幅T构悬臂端下挠变形值最大达到8.9cm.现场检测发现，左右幅4个T构悬臂段牛腿内外侧端部横梁下方均出现斜向开裂，且裂缝宽度较大；而且与以往检测结果相比，部分裂缝有增长的迹象。边跨的跨中存在通长的横向裂缝，裂缝削弱了截面的刚度，使得边跨的整体性差。为了确定该桥的现状是否满足运营需求，并为进一步养护维修措施提供必要的依据，通过结构性状专项检测、结构验算和荷载试验相结合的方法，对该桥的实际承载能力进行评定。
2 静载试验与承载能力分析
桥梁荷载试验是对桥梁结构物整体工作状态进行直接测试的一种评定手段，对桥梁结构物的工作状态进行评定。针对本桥的结构形式以及所发现病害的特点，本次进行荷载试验主要目的是考察T构悬臂根部截面在各级荷载作用下的工作性能。根据该桥T构的检测结果，选择右幅8 墩的T构进行荷载试验。试验工况为墩顶截面的最大负弯矩工况。本次试验采用横向偏载加载，墩顶悬臂根部的荷载效率系数为0.99.
在试验过程中对于T构在各级荷载作用下的挠度、应变和既有裂缝宽度变化情况进行跟踪测量，主要测试结果如下所述。
2.1 挠度测试结果
该T构的实测挠度均小于理论挠度，其校验系数基本上在0.6-0.7之间，满足有关规定的要求，这说明结构整体上有一定的变形富裕量，具有一定的安全储备。
2.2 应变测试结果
试验过程中，测试结果经过传感器自身温度的变化修正，混凝土与传感器之间的温度变化差异通过在同环境条件下不受力混凝土测点上传感器的测试结果进行修正。图2是箱梁腹板的整体应变图。（略）
测试曲线显示，由于受偏载影响较小，箱梁腹板整体应变曲线基本呈直线分布，各级荷载作用下的整体应变曲线基本上交汇于截面的型心，说明结构基本上处于弹性工作阶段。测试截面的最大理论拉应变大于实测最大拉应变，应变校验系数为0.55，说明结构的整体应变尚有一定的安全富裕量。
2.3 裂缝监测结果
监测结果表明，箱梁负弯矩区局部出现的裂缝受外部荷载的影响较大，裂缝宽度随荷载的增加而增大，满荷作用下裂缝宽度最大增长量0.09 mm，卸载后部分裂缝宽度出现约10％ -13％的相对残余变形，说明箱梁局部负弯矩区附近的裂缝受到荷载的影响较大，但T构箱梁总体上仍处于弹性工作状态。
2.4 基于静载荷试验的桥梁承载能力分析
T构的荷载试验结果表明，该桥T构箱梁总体上处于弹性工作状态，结构校验系数均小于1，具有一定的安全储备。 来
3 结构材料性状检测
桥梁是一个由多种材料、不同结构组合而成的大型综合系统，结构材料性状是决定桥梁系统承载能力能否满足要求的前提条件。为评价结构承载能力的降低程度，对该桥的结构材料性状进行了专项检查，根据各项检测结果，从而为桥梁承载能力评定系数的选取提供科学依据。
3.1 混凝土强度和碳化深度检测
随机选取的T构箱梁16个测区的混凝土强度均大于该桥混凝土设计强度；实际碳化深度基本上在0.5-1.0mm之间，均小于T构混凝土净保护层厚度的最小值。由此可知，构件中的混凝土碳化情况对T构内钢筋的碱性混凝土环境影响不大。
3.2 钢筋保护层厚度
钢筋保护层的测试结果显示，该桥T构箱梁的保护层厚度特征值与其测区钢筋保护层厚度设计值之比大于0.85，表明结构钢筋耐久性的影响程度为轻度。
3.3 钢筋锈蚀状态判定
采用半电池电位试验方法评定钢筋锈蚀状况，利用混凝土中钢筋锈蚀的电化学反映引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态。检测结果表明，各测区的钢筋锈蚀状态基本上为无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定。
3.4 混凝土氯离子含量测试
各测区混凝土粉末试样中氯离子含量的测试结果显示，该桥的混凝土中氯离子含量基本上小于0.15％ ，表明氯离子诱发钢筋锈蚀的可能性很小。
3.5 混凝土电阻率
混凝土电阻率测试结果显示，各测区的混凝土电阻率均大于20kO？cm，说明混凝土电阻率对钢筋锈蚀影响很慢。
4 基于检测结果的T构承载能力评价
桥梁结构承载能力评价的主要指标分为：结构承载能力恶化系数ξe、截面折减系数（ ξc、ξs ）以及活载影响修正系数ξq 等。下面分别给出在上述结构性状检测结果的基础上各指标的确定值，并初步分析了该桥梁结构的承载能力。
4.1 承载能力恶化系数
该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，反映这一不利影响可能造成的结构抗力效应的降低程度。
根据上述对T构混凝土的钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土碳化深度、混凝土保护层厚度、氯离子含量及混凝土强度推定值等测试结果，以及结构表观病害状况的调查结果，综合分析出结构恶化状况评定值。
该桥桥址的环境条件为“干燥、不冻、无侵蚀性介质”，其承载能力恶化系数ξe取0.015.
4.2 T型刚构箱梁截面折减系数
截面折减系数主要是%考试大%考虑钢筋混凝土构件由于材料风化、碳化、物理化学损伤以及钢筋锈蚀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。根据本次检测结果，确定T型刚构箱梁的截面损伤评定标度R，以此分析确定截面折减系数ξc取0.975.
同时，根据对该桥T型刚构箱梁内钢筋的锈蚀状况的检测结果，以及结构所出现的病害状况分析，即尽管沿着钢筋出现裂缝，但裂缝短细，宽度小于限值，推定T构箱梁截面发生钢筋腐蚀的截面折减系数ξs取1.0.
4.3 活载影响修正系数
活载影响系数是为了考虑实际桥梁所承受的汽车荷载与标准汽车荷载之间的差异，并对比分析其对桥梁承载能力的影响。从实际运营车辆的现场调查来看，该桥上运营的超载车辆较少，而且桥梁设计为单向4车道，出现同时并排超载车辆通过的可能性极小。综合考虑各种因素，可取活载影响修正系数ξq=1.0.
4.4 承载能力检算系数
承载能力检算系数是根据结构或构件的实际状况，对结构或构件的抗力进行折减或提高，该系数综合考虑桥梁结构或构件的表观缺损状况、材质强度和桥梁结构固有模态等的检测评定结果进行确定。具体确定方法是当结构工作状况、裂缝及其扩展情况等的评定分析结果满足相关规定时，采用荷载试验实测的主要挠度测点和主要应力测点的校验系数（两者中取较大者）确定桥梁承载能力检算系数z2.
本次检测未进行结构的自振频率检测，根据经验按保守估计，按该T构的实测自振频率与理论频率相同考虑，按照评定规程的有关规定，取模态参数的评定标度为2.
根据以上的评定结果，取承载力检算系数z2= 1.12.
4.5 承载能力检算
4.5.1 计算模型
该桥使用MIDAS软件进行计算分析，全桥共71个节点，62个单元。
4.5.2 计算荷载
桥梁在横向分为3个车道，分别施加汽车-超20、挂车-120级荷载，并考虑1.15的偏载系数，4个车道折减系数为0.67.
4.5.3 折减系数与检算系数
折减系数与检算系数如表2所示。（略）
4.5.4 验算结果
该桥的极限%考试大%承载能力状态组合弯矩验算结果显示：边跨跨中附近其抗弯承载力验算不通过，其它截面均满足规范要求。验算结果与实际中边跨跨中处出现下挠和较多裂缝的检测结果相吻合。
该桥的正常使用极限状态组合应力验算结果显示：边跨跨中附近截面应力超过规范规定的拉应力，最大为-1.369 3MPa；T构梁墩顶处截面应力超过规范规定的拉应力，最大为-0.814 8MPa，其它截面应力均满足规范要求。
5 结论
本文通过荷载试验、结构性状专项检测和结构验算相结合的方法对桥梁的结构承载能力进行评定。结果表明，T构的整体刚度和承载能力基本能满足设计荷载要求，但从桥跨结构型式看，T构中跨的跨径与两边跨跨径之和相当，而中跨采用的是悬臂加挂梁的结构，其整体刚度较边跨差，T构箱梁在各种因素的作用下出现开裂等缺陷，降低了结构的整体刚度，这些缺陷都是导致T构不断下挠的原因。
该方法与《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》的评定方法相比，考虑了结构性状的折减等因素，用修正后的参数进行结构构件承载能力的验算，更全面、准确地反映了桥梁的整体状况，与实际的检测结果吻合较好。
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