作为现代交通的咽喉，桥梁在其运营期内，由于结构部件的逐渐老化、车载交通量的增加、恶劣环境因素的影响、维护管理的缺失，使得一些桥梁不可避免地出现各类结构性损伤状况。这将导致桥梁的承载力和材料的耐久性能不断降低，服务性能亦难以满足规定的要求。桥梁承载能力检测评估，既考量桥梁各组成构件的强度和刚度等方面是否满足现有运输荷载的要求，同时又对其能否适应未来的交通荷载的增长作出评定。桥梁的承载能力与桥梁结构构件的强度、稳定性等技术性能有关，对其进行评定旨在弄清结构的实际安全状况，避免桥梁在营运中发生灾难性的后果。
借“他山之石”定原则
顾名思义，桥梁承载能力为桥梁结构承担荷载作用的能力，是衡量桥梁结构所能承受的最大使用负荷的关键安全指标，是结构或构件的材料强度、结构刚度、稳定性等多方面性能指标的综合反映。
目前我国公路桥梁技术状况评价参照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）。该规范将桥梁技术状况分为5 类：1 类为完好、良好；2类为较好；3 类为较差；4 类为差；5 类为危险。桥梁评价按构件、部件、部位（桥面系、上部结构、下部结构）和全桥的顺序依次进行，采用分层加权综合与单项指标控制相结合的方法。《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）针对常见的梁式桥、拱式桥、悬索桥和斜拉桥，细化了不同的部件分类，并考虑了不同部件对桥梁结构安全影响程度的差异，将桥梁部件进一步分成主要部件和次要部件，赋以不同权重。同时，针对严重缺陷或病害，也规定了14 种可以直接评定为5 类桥的情况。
为了定量评定既有桥梁承载能力，国内外学者在用理论分析法检算评定桥梁承载能力方面也做了大量研究工作。例如英国桥梁评估文件以桥梁规范BS5400为基础，用条件系数进行判断评价。美国各州公路和运输协会（AASHTO）对现有公路桥梁承载能力的简算，建立在所编制的GSSE上，并用承载能力系数进行评价。该方法主要在实测材料性能，构件几何尺寸变化，外观缺陷及当前通行荷载调查的基础上，设法确定分项检算系数，包括桥梁承载能力检算系数、承载能力恶化系数、混凝土截面折减系数、钢筋截面折减系数、活载影响系数来同时对桥梁的结构抗力和荷载效应进行修正。通过对比修正后的结构抗力和荷载效应之间的关系来评定旧桥的承载能力，如抗力修正值大于或等于效应修正值，说明结构承载能力满足要求，反之则认为承载能力不足。该方法以设计资料和原有的设计规范为基础，结合桥梁实际检查及荷载调查结果进行承载能力评定，这种方法的优势在于：在考虑旧桥实际情况的同时，将既有桥梁承载能力和使用状况通过理论计算公式定量化，得到较为确定的桥梁评定结果。通过计算分析，不仅可以判断旧桥是否还具有原设计的承载能力，并且还可以判定旧桥是否存在一定的承载能力。目前我国交通运输部颁布的《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)中对承载能力的检算即采用此种方式，评定方法基本按照现行设计规范中的方法进行，在原有设计规范承载力计算公式的基础上，引入了旧桥检算系数、承载能力恶化系数、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加以修正，并通过比较判定结构或构件的承载能力状况。所以结构检算法是目前桥梁评定方法研究的主要方向，并且处于不断发展中。
检验“功力”的四种方法
评估方法综述
公路桥梁承载能力评估方法目前主要分为：外观调查法、荷载试验法、规范检算法和可靠度分析法，如图1所示。
图1 公路桥梁承载能力评估方法
1.外观调查法
我国采用的外观检测方法是根据交通部颁布的《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2015）所规定的内容，对在役桥梁进行检测，通常分为经常性检查、定期性检查以及特殊检查。通过对在役桥梁详细的外观检查和无损伤测试，根据我国颁布的《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H-2011）对在役桥梁进行评判标度。该评定标准将实桥的现有状态划为5类等级——整体完好（1类）、轻微病害（2类）、部分损坏（3类）、主体结构损伤（4类）、承载力丧失（5类）。并将桥梁整体划为多个部件，根据桥梁部件当前的损坏程度，服务性能及潜在病害等方面的状况，对桥梁各类部件分别进行鉴定，其分数阈值在0～5之间。然后根据桥梁构件的评分情况确定其对应的等级。针对评测之后的桥梁状况，分别采取不同措施的养护维修：1类进行正常保养；2类采取小修；3类则实施交通限制并进行中修；4类要对其大修或改造，情况严重时需关闭交通；5类必须通过结构加固或拆除新建，并立即封闭交通。
2.荷载试验法
荷载试验是描述桥梁实际状况最直观的一种方法，该方法是根据预先制定的试验方案对结构构件试验之后的性能状况进行观测，并对测量的参数（如应力、位移、频率、振幅等）与理论计算结果进行比较，以便了解桥梁的实际运营状况，客观地对桥梁整体的使用性能和结构的承载力进行评价及其剩余使用寿命作出预测。桥梁的试验方案通常包括静载试验和动载试验。静力荷载试验用于对桥梁结构进行现场试验分析，而动载试验则作为静力试验一种辅助手段来补充和完善静力试验方案。
静载试验法具有可行性强等特点，多用于新桥的竣工验收或在无法判明桥梁的运营状况和承载力性能情况下的评测工作，但是采用静载试验的方法动用大量的人力物力，成本较高，试验周期较长，在实验过程中还有可能引起桥梁构件的严重损伤，影响正常交通，因而难以普及。与静载实验相比，动载实验规模较小、花费资金少、试验周期短、操作简单便捷。然而动载试验在应用过程中存在一定的局限性，由于动力测试水平相对较低，使得在试验中测得的相应数据与理论计算的数据有较大偏差，达不到规定的精度要求。
3.规范检算法
规范检算法是基于桥规而制定的，根据构件的材质性能、结构的形状大小、边界支承条件、外观缺损程度、交通荷载量的大小，按照桥梁的力学计算数值来分析评定其承载力。这一评定标准结合了理论计算、现场结构测试结果和实际工程实践等方面的内容，经过完善，该法已经被推广到桥梁评估的各个领域。
规范检算方法通过考虑桥梁的实际状况，并结合桥梁原有的设计、施工、养护及现场检测资料，基于规范理论，运用计算分析的方法来对桥梁当前的运营状况作出评判。该方法采用理论计算公式对桥梁的实际承载能力和运营状况进行定量化分析，能够得到相对准确的评估结论。采用检算，不仅可以鉴别桥梁能否满足现有荷载状态的承载力要求，并且还可以对桥梁的潜在承载力性能作出辨别。但该方法在实际操作过程中一些系数的取值存在一定的主观性，与实际的桥梁状态有偏差，故而在计算过程当中必须对桥梁的设计标准、安全修正系数、构件损坏状况的确定、结构分析模型的选取等进行深入讨论。
4.可靠度分析方法
在工程领域中，通常用结构的失效概率或可靠度指标来判断其安全状态。该方法以统计学概率理论为基础，根据实测和数据统计，计算分析结构的失效概率或可靠度指标，可以处理随机变化的荷载及抗力因素对结构的稳定性、安全性的影响。因此，该理论已经逐渐成为结构安全评估的理论基础。
基于统计概率理论的桥梁结构可靠度分析方法，最显著的优点是能够量化分析桥梁构件或系统中存在的不确定因素，并将这些因素作为随机变量而建立概率可靠指标模型，使恢复桥梁构件及系统的固有自然特征，并通过对现场测试结果的处理分析得到这种客观存在的变异性。因此，该方法作为桥梁安全性能评估的科学理论支撑，已被应用到评估规范的制定当中。但基于概率可靠度的评估方法本身需要大量数据作为依据，并且对于一些材料的失效模式、退化机理研究还不够充分，在评估桥梁适用性和耐久性方面涉及的干扰因素也十分复杂，很多指标含有人为主观假设因素，很难对其统一量化。
影响准确性的因素
围绕公路桥梁承载能力评估结果影响因素，主要进行以下几个方面的讨论：
1.时变性对评估结果的影响
图2 时变性对评估结果的影响
2.美国AASHTO规范的特点
美国AASHTO规范与我国规范显著的区别在于，美国规范规定了“三荷载类别、两安全等级”。三荷载类别即：设计荷载、法定荷载、允许荷载。两安全等级即：交付鉴定安全等级（β= 3.5）；运营安全等级（β= 2.5）。
图3 美国AASHTO规范规定的桥梁承载能力评定技术路线
3.设计和运营阶段的不确定性
在公路桥梁结构设计阶段,通过采用普适性较强的相关规范对荷载效应和结构抗力进行考量，与桥梁真实运营环境相比,其结构和作用荷载的不确定性较高；而在运营阶段，一般针对特定的结构个体和时间窗口，不确定性较低。
图4 设计和运营阶段荷载效应与结构抗力的不确定性
4.提高承载能力评估可靠性的途径
“瘦身法”，为提高承载能力评估可靠性的主要方式，它能减小结构荷载效应与结构抗力概率分布曲线的不确定性。其包括以下三种途径：
（1）提高无损检测技术的可靠性和精准度，减少承力构件及其材质物化性能的不确定性；
（2）利用荷载试验或模型修正技术，减少理论模型的不确定性；
（3）利用动态称重(WIM)建立车辆荷载谱，减少活载分布的不确定性。
图5 “瘦身法”提高承载能力评估的可靠性
桥梁承载能力检测评估是保障桥梁安全运营的重要支撑，也是危旧桥梁加固改造工作的技术基础。目前基于结构可靠性理论的桥梁承载能力检测评估技术发展相对成熟，对常规结构普遍适用，但针对新材料、新体系、新工艺的现代桥梁工程尚存技术空白。现代无损检测和监测技术的发展，对降低桥梁承载能力评估的不确定性、间接提高桥梁结构安全运营的可靠度具有重大意义。