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桥梁加固设计研究

摘要:交通行业近年来随着我国社会经济的不断发展而得到了快速的提升。桥梁作为交通行业中的重要部分,其承载能力直接决定了交通工程的安全性以及工程的使用寿命。本文就主要分析了桥梁承载能力的检测评定以及加固技术。

关键词:桥梁承载;加固设计;能力检测;评定技术

1桥梁承载能力系数的影响因素

1.1结构完整性

桥梁经过长时间的运行,部分构件会出现一定程度上的损伤,受力结构发生变化导致失去其合理性,从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象,这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力,也就削弱了桥梁的安全性。

1.2裂缝

裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性,从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种,即非结构裂缝以及结构裂缝。非结构裂缝只要就是指混凝土桥梁自身并不能够满足周围的环境的要求或者是自身性能不达标等原因而导致的一种裂缝。而结构裂缝则是由于桥梁结构的整体承载力明显下降而导致的裂缝。桥梁裂缝问题大多是在其结构受力之后出现,因此在处理桥梁裂缝的过程中要先通过其实际的情况来判断其属于哪一种裂缝问题,之后再采取合理的措施来进行处理。

1.3钢筋锈蚀

桥梁钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀严重的损坏了其构件的承载性能以及抗压能力。钢筋锈蚀的原因有多种,但其主要原因为混凝土密实性不足和钢筋保护层厚度不足。钢筋锈蚀对结构构件的损坏主要表现为降低了构件的截面面积、降低了钢筋与混凝土的咬合力以及桥梁结构的承载能力等。

1.4混凝土施工质量

桥梁施工过程中,如对水泥品种的选取、混凝土水灰比和保护层厚度的控制不严格,浇注完成的钢筋混凝土构件内部会存在着严重的质量问题,从而降低了混凝土结构的抗侵蚀能力,尤其是抗锈蚀能力,从而降低了其桥梁结构的承载能力。

2桥梁承载能力检测的评定方法

2.1经验法

经验法主要指的就是在评定桥梁承载能力时,需要具有丰富的工作经验的专家对结构抗力效应考虑引入不超过1.2的结构检验系数,并根据对桥梁现象调查的裂缝、桥台沉陷、挠度以及水平位移等缺陷和病害情况来对桥梁结构的强度以及稳定性进行验算。该方法主要应用于我国“十二五”之前。随着经济以及科学技术的发展,由于该方法受专家主观因素影响较大、其评定指标较为单一、难以把握其检算系数和评定标准以及无法定量化应用检测结果等缺点,其应用频率不断的下降。

2.2承载能力衰减时变模型法

变模型法要根据工程所处的地域以及桥梁结构的类型来确定是否使用,并且该方式对于钢筋强度、混凝土的强度和粘结性、碳化深度等方面的取值较为粗糙。但是该方式的应用为预测桥梁寿命以及旧桥承载能力的评定提供了有力的依据。应用该方式来建立不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型时要对其混凝土强度、结构的耐久性参数以及钢筋的锈蚀程度进行充分的考虑。

2.3荷载试验方法

荷载试验方式能够直接获取在荷载作用下的桥梁结构的校验系数,并且能够保证系数的客观性以及准确性,从而准确的推断出桥梁的安全储备区间。但是在实际的应用过程中,该方式的耗时较长,并且其试验场地规模相对较大,同时还需要大量的试验资金,因此该方式适用于大型的、资金较为充足的桥梁工程当中。在桥梁承载能力的评定当中应用该方法可能会对其结构造成新的损伤,并且其结果反应的都是结构短期内的现象,若想要检测结构的疲劳特桥梁承载能力检测评定技术在桥梁加固设计中的应用赵鹏山东东泰工程咨询有限公司山东淄博256140性以及耐久性指标等就不能够使用该方法。

2.4基于动测参数的评定法

其承载能力的评定主要是通过结构在激振、荷载以及振动的作用下桥梁结构出现的反应来进行的。动测参数评定方式能够将结构在动力荷载的作用下的力学性能以及受力状况准确的反映出来,其结果与桥梁实际的状态较为切合。但是由于技术的限制,该方式还未形成一个较为完善简便的方法,并且也需要建立于承载能力和动态测试参数相关的计算模型。

2.5基于检测结果定量化的评定法

结果定量化评定法是在我国旧桥承载能力检定方法的基础上进行了修订。该方式能够在评测的过程中对桥梁的缺损状况、自振频率以及材质强度等方面的影响进行综合考虑,提高了评定结果的客观性。但是该方式的应用仍有部分的不足,主要有以下几点:(1)通过回弹法、钻芯取样法以及超声回弹法等方式来判断构件材质的强度,其结果与实际的差异较大。(2)由于工程计算模型的尺寸、边界条件以及施工原因等,通过实测自身频率和理论计算频率的实测值来确定分项标度的时候,其结果与实际的差异相对较大。(3)其规程针对的主要都是钢筋混凝土桥梁,对于钢筋混凝土的组合结构还有许多地方未得到明确。(4)在评测过程中考虑到了耐久性的影响,因此其构件强度、钢筋锈蚀程度以及电阻率的测区等方面的真实性是否能够代表构件的情况还有待证实。

2.6基于原始指纹评定法

原始指纹指的就是在桥梁刚建成时,通过对桥梁进行细致的检测而得到的资料,可将检测的桥梁状态作桥梁的初始状态。在进行桥梁承载能力的评测时可以将桥梁的原始指纹作为其结构的参照标准,并且能够将原始指纹与检测的结果进行对比。采用该种方式要以参数随着时间的衰减模型为参考来判断桥梁的剩余承载能力。原始指纹评定法能够使其检测结果与桥梁的初始状态进行对比,以此来获得结构的损伤程度。其思路相对明确,在评定的过程中能够避免计算模型与实际差异的影响,能够保证计算结果的真实性。但是该方式的主要缺点就在于其初始状态的调查需要大量的精力来进行测评,并且其承载能力的检测参数衰减关系不明确。

3基于桥梁承载能力的加固设计措施

3.1加装钢板

在桥梁加固工程当中,将钢板加装在桥梁外能够大幅度的增加桥梁的抗承载能力,而且桥梁横截面也不会大量增加。目前这种加固方式并未得到广泛的应用,其主要原因还是钢板的加工工作难度较大,在加装的过程中需要一定的支护设备,在其投入使用后还要不断的进行钢板维修与保养。当前加装的钢板的主要方式是在桥梁表面进行玻璃钢的粘贴。这种方式由于其材料的弹性模量不能够满足混凝土的要求,因此在加固之后一旦受力就极易产生变形。因此只能够在应用于临时加固以及没有大客车通行的桥梁当中。

3.2加装钢筋

加装钢筋的方式就是在桥梁的表面进行二次钢筋加装,固定桥梁表面,从而达到在不增加桥梁自身的重量的前提下有效的提高桥梁的抗弯性。该方式通常不用于城市的桥梁加固工程中,主要是因为该种方法会对桥梁的外观造成一定的影响。

4结束语

在桥梁工程当中,其承载能力的测评以及加固设计是重要的组成部分。在进行桥梁工程加固设计过程中要对其影响承载能力的因素进行充分考虑,同时要选择合理的测评方式,这样才能够保证加固设计以及措施的合理性。

作者:赵 鹏 单位:山东东泰工程咨询有限公司

参考文献:

[1]赵魁魁.刘波.桥梁加固设计中桥梁承载能力检测评定技术的应用探析[J].建筑•建材•装饰,2016(19).

[2]张劲泉.我国公路桥梁承载能力检测评定技术的现状与发展[C]//2005中外桥梁病害诊治大会.2005.

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