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桥梁加固设计应用分析

1前言

桥梁的承载能力在很大程度上决定了其能够承受交通荷载和负荷的能力,不可否认的是,尽管我国目前的桥梁建造技术水平较高,但是因为桥梁承载能力的缺陷引发的交通安全事故在近几年来有所上升,这一方面是由于很多桥梁使用时间很长,交通运输的压力不断提升,以往的设计标准已经无法满足当期的交通运输需求;而另一方面也可以说明当前在桥梁加固的规划设计工作中还存在很多不足之处需要加强和优化。

2桥梁承载能力系数的影响因素

桥梁的承载能力强弱和具体的系数变化与其自身结构和主体部分出现的问题息息相关,首先从其结构来分析,在桥梁投入运营后的相当长的时间内,其结构会出现一些损伤或者缺陷,使得整体结构出现了薄弱环节,其整体性就受到了损害,因此某些部位承载能力的下降就会导致整体性能下降;其次,桥梁的某些主体结构施工所使用的材料大多是以混凝土这种混合型材料为主,但是这种材料由于多种影响因素很容易出现开裂的现象,导致局部结构的内部或者表面的强度和承载能力双双下降,难以支撑大桥庞大的体量,而且这类问题如果不及时进行修复和处理,还会造成承载性能的持续下降;再次,钢筋结构由于长期受到外界影响而出现的锈蚀也会影响到承载能力;最后,由于异常原因而导致的变形,并且已经超过了工程设计和使用标准范围,那么这种变形情况就会引发整体承载性能的下降。

3桥梁承载能力检测的评定方法

3.1经验法。这种方法主要是根据现场调查资料获取桥梁存在的裂缝、挠度、桥台沉陷及水平位移等病害及缺陷,由具有丰富工程经验的专家引入不大于1.2的检算系数进行结构强度和稳定性的检算。这种方法是我国“十二五”之前主要采用的评定方法,依据为1988年交通部第二公路勘察设计院主编的《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》。该方法受评定专家主观因素影响较大,检算系数评定标准难以把握,检测结果无法定量化应用,且检算方法等方面规定的过于原则,评定指标单一,可操作性差,缺乏统一的评定标准。3.2承载能力衰减时变模型法。该方法考虑混凝土强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度等结构耐久性参数的时变模型,建立了不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型,为评定旧桥的承载能力和预测桥梁的剩余寿命提供了依据。同时,该方法对于碳化深度、混凝土强度、钢筋强度以及与混凝土的粘结性能等取值范围较粗糙,且对不同地区、不同桥型结构的适用性尚有待进一步研究。3.3荷载试验方法。该方法的优点是客观、准确,能够直接得出桥梁在荷载作用下的结构校验系数,从而推断出桥梁的安全储备区间。但该方法通常规模较大,耗费时间较长,资金较大,需要较长时间封闭交通,甚至有可能对结构造成新的损伤。且其反映的是结构的短期行为,结构的极限性能、疲劳特性、耐久性检测指标等因素的作用不能通过该方法获取。3.4基于动测参数的评定法。这种方法通过测试结构在荷载、激振或脉动作用下结构产生的动态响应,如振幅、自振频率、振型等来评定结构的承载能力。动测法接近桥梁结构的实际运营状态,能够较好的反映结构在动荷载作用下的力学性能和受力状况。然而目前在动测评定法上还没有比较完善、合理、简洁的方法。也没有建立起动测特征参数与承载能力相关的计算模型。3.5基于检测结果定量化的评定法。该方法在原《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》的基础上全面修订编制了《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)。相比而言,该种方法在检算系数Z1取值上同时考虑缺损状况、材质强度、自振频率的影响,对配筋混凝土桥梁亦考虑耐久性的作用而引入承载能力恶化系数及截面折减系数的影响,提高了桥梁承载能力评定的客观性和操作性,且这些系数直接来源于检测结果,具体、量化、明确、标准统一。同时,该方法亦存在明显不足:①构件的材质强度的判定,采用回弹法、超声回弹法、钻取芯样法等得到的结果往往差异较大。②考虑检算系数Z1的评定标度时,通过实测自振频率与理论计算频率的比值确定该分项标度,而由于施工原因及计算模型的几何尺寸、边界条件和实际结构的差异,自振频率的理论值往往大于实测值。③活荷载影响修正系数精确计算操作起来比较困难,且需耗费大量的人力、物力、财力进行交通流量调查与分析。④考虑耐久性影响而检测的构件强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度、钢筋保护层厚度、氯离子含量、电阻率所选取的测区能否真实代表整个构件的情况有待商榷。⑤规程主要是针对钢筋混凝土桥梁,对钢筋混凝土组合结构,如钢管混凝土拱桥、斜拉桥、悬索桥等尚有诸多未明确的地方。3.6基于原始指纹评定法。所谓的原始指纹,其是指是在竣工后在这一关键阶段搜集整理而得到的各种施工信息材料和信息资源,它已经成为了当前检测评定工作的重要依据和参考指标,如果开展检测评定的相关工作,就会利用这些原始的信息资料对照当前的检测结论信息进行核对和检查,这种鲜明的对比检测方式可以很明确的发现问题所在,并分析桥梁的承载能力下降的真正原因所在,借此就可以判断并且断定到底是哪个部位或者可以追溯到哪一道施工程序出现了问题,这种方式可获得更为清晰的调查范围和目标,有助于及时发现安全隐患和问题。

4结束语

对桥梁承载能力的评估是桥梁加固设计应用中重要的组成部分。因此,在桥梁加固设计中,我们应该充分考虑桥梁承载能力系数的影响因素、检测评定方法等,这样才能合理的选择桥梁加固的设计方案和措施,以保证桥梁的结构安全。

参考文献

[1]孙学峰.公路桥梁承载能力评定方法探讨[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2014,16(1):28-30.

[2]徐小林,李国芬等.对桥梁结构承载能力评定方法的思考[J].交通标准化,2011,(10).

[3]张宏斌.特载桥梁的主梁承载能力设计及试验研究[J].北方交通,2015,(12).

作者:路庆 单位:黑龙江路运工程检测有限责任公司

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