1. 结构的强度和稳定性
桥梁承载能力鉴定的重点是结构的强度和稳定性。当结构主要构件强度及稳定性检算符合要求时,即使非主要构件,如拱桥的拱上建筑、梁桥的横隔板、桥面板等,局部不符合检算要求,也只需进行局部的补强处理。所以判定桥梁承载能力时以主要构件作为评定依据,非主要构件的问题可在使用条件中予以规定。
桥梁的病害,除在桥梁检算中,已经以旧桥检算系数的方式予以考虑外,为了保证桥梁安全营运,病害较严重时,作为评定时的使用条件,应对桥梁采取有效的修复或补强措施。
2. 结构的刚度要求
对于砖、石、混凝土桥及钢筋混凝土和预应力混凝土桥,一般结构的刚度远大于规范要求,所以除结构刚度遭到严重削弱的旧桥,一般可不进行刚度要求的评定工作。
3. 裂缝控制
根据许多文献的报导和我们对一些桥梁所作的实地调査,发现一些桥梁在恒载作用下裂缝宽度虽然超过“桥规”允许的0. 2〜0. 25mm,但并没有发生比较严重的镑蚀现象。尤其是简支梁桥,主要受力钢筋大部分分布在梁底,风雨侵蚀影响较小。又由于活载中控制荷载相对来说作用的机率较小,时间较短暂,同时恒载裂缝 宽度又便于进行观测,因此我们以恒载裂缝宽度作为控制标准,根据公路桥梁的特点并参考“铁路桥梁检定规范”的要求,规定了恒 载作用下不同结构各部位的允许裂缝宽度,并与公路养护技术规范相一致。采用本表的规定时,各地可根据桥位的地理位置,气候等自然条件适当地掌握。对裂缝发展较 严重的桥梁应定期进行观测,并检查内部钢筋的锈蚀情况,以便掌握更为可靠的观测资料,保证桥梁的安全营运。
二、荷载试验及其分析
1. 试验的控制荷载
(1) 静载试验
通过检算,当汽车荷载、人群荷载与恒载的组合对主要控制截面产生最不利内力时,汽车荷载成为静载试验时的控制荷载。为了 保证静载试验的效率,静载试验采用的实际荷重应包括汽车荷载的冲击力和人群荷载,即应选用重量大于标准汽车荷载作试验荷载。
(2) 动载试验
动载试验的主要目的是测试汽车荷载对桥梁的动力作用,因此可采用接近于标准汽车荷载的汽车进行试验,仅仅采用动力法 鉴定桥梁承载能力目前还没有成熟的经验,因此本方法中没有列入。
2. 静载加载分级与控制
(1) 加载分级
旧桥承载能力鉴定试验往往由于车辆交通量大,交通管制较 困难,现场对加载物称重也有困难,为了缩短加载试验时间,我们适当地减少了加载分级的数量,但强调了加载过程的控制,以确保试验安全。加载分级减少后,主要测点弹性变位(或应变)与相应理论计算值的关系曲线难以绘制,因此这部分资料不作分析的依据, 重点以控制加载程序时主要测点的相对残余变位(或应变)情况,分析结构的弹性工作状况。
(2) 加载控制
根据荷载试验的经验,每次加载或卸载达到稳定的持续时间, 要满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的最后5mm变位增量小于前一个5mm内变位增量的15%,是很难达到的。而且在达到这个要求之前,温度对变位造成的影响往往已经成了主要变化因素,因此我们采取加(卸)载后每隔2min的读数差AS,与加(卸)载时总变位(或应变)Sg进行比较的办法来控制加卸载稳定时间,可以较快地达到稳定,缩短试验周期。根据我们室内所作的钢筋混凝土梁的对比试验来看,由此所造成的误差一般不大于5%,对于旧桥来说此项误差当会更小。
3. 控制截面横向应力增大系数的测定
根据以往的试验经验,梁桥横向应力增大系数的实测值一般与计算值相差不大,因此鉴定方法未要求一定要实测控制截面的横向应力增大系数,但实测起来不太困难,有条件时应实测。当限于设备条件或测点设置有困难时,测点应设置在控制截面的最大应力分布处,且规定测点不得少于3处。
无铰拱或两铰拱桥拱顶截面处由于拱上建筑较薄弱,加载时应力横向分布往往不均勻,应适当多布置一些。
4. 关于钢筋混凝土结构承受拉应力部位的应变观测
在荷载作用下测定钢筋混凝土结构承受拉应力部位的钢筋应力时,为了不破坏钢筋外面的混凝土保护层,可采用测定握裹钢筋的混凝土表面应变的方法来间接折算钢筋应力。然而当混凝土产生裂缝后其表面应变的分布是不均匀的,根据试验表明,混凝土表面相当于裂缝间距或裂缝间距数倍的两点间的平均应变最接近于钢筋应变,因此在附录3中给出能较好地满足这一条件的测试方 法以供参考。
5. 关于梁桥的最大剪应力测点位置
根据实际试验表明,由于局部应力分布的影响,最大剪应力测 点不在支点截面的中性轴处,而应该偏向于跨中一些。因此在进行 支点截面的最大剪应力观测时,也应该相应地移动测点位置和加 载点的位置。附录4具体地介绍了测点的布设方法,供参考。
6. 终止加载控制条件
(1)测点应力的控制条件
由结构的抗力效应设计值及恒载内力解算出截面能承担的最大活载内力,再按弹性理论计算测点应力,这应力即为荷载试验时测点的控制应力值。
(2)裂缝发展的控制条件
荷载试验时裂缝发展的控制,主要以不过分降低结构的刚度,损害桥梁的使用寿命为原则。可根据各地区,各种桥型的具体情况适当地掌握标准。
7. 结构工作状况分析
(1) 桥梁荷载试验的校验系数7
校验系数7是评定桥梁结构工作状况的一个重要指标,由于计算图式的简化、实际条件的#差等因素影响,一般7值小于1。为了便于对桥梁进行分析判定,《铁路桥梁检定规范》在附录中列出了实测结构校验系数常值表,我们根据所调查的20余座公路旧桥的资料,编列了公路桥梁校验赛数常值表,列人附录6中以供参考。由于搜集的资料不够丰富,尚有待今后进行修改和完善。
(2) 实测值与理论值的关系曲线
对于应力测点也可用加载内力和实测应力关系曲线来代替,但对挠度测点则一般只能整理实测值和理论值的关系曲线。
(3) 相对残余变位(或应变)
相对残余变位(或应变)的限值,取用《大跨径混凝土桥梁的试验方法》第3.19. 2条中的预应力与组合结构的限值。考虑到本试验方法的主要对象是旧桥,一般来说,旧桥的残余变形大部分已经完成,试验时采用较小的允许值较为合适,也是可以达到的。
8. 经过荷载试验桥梁承载能力的计算
经过荷载试验的桥梁,当各主要控制测点在控制荷载作用下,校验系数7小于1时,说明桥梁可能具有一定的承载潜力,现以桥梁通过荷载试验后旧桥检算系数厶的方式,适当地、偏安全地利用这个承载潜力。
使校验系数7减小的定的加载时间较短,因而结构变形不充分,取用材料弹性模量值的误差等因素影响,采用1.25倍实测值作为计算依据,则加载试验的校验系数也扩大1.25倍,未经折减的桥梁承载能力增大比值以此推算。
使校验系数7减小的因素很多,但当桥梁承载从检算荷载向破坏荷载过渡时,有些因素可能部分或全部地失去作用,如人行道板的先期破坏,随着裂缝扩大结构刚度的下降,拱上建筑与拱的联合作用减弱,结构受力图式发生变化使混凝土承受拉应力的面积减小等等。此外在考虑结构承载能力增大时,是以控制测点的校验 系数7作为计算依据的,但对整个结构而言,由于设计施工等原因 其各部分强度的安全储备会有一定的差异。由于上述原因,为使桥梁有足够的安全度,对由7值反算的桥梁承载能力增大比值进行折减是必要的。