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既有桥梁结构承载力评估
中图分类号:U445文献标识码: A 文章编号:
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大量的公路桥梁在建成投入使用后,由于车辆荷载的作用,自然环境的侵蚀一级结构材料的老化等原因,会出现不同程度的损伤,进而导致其承载能力的下降。为了确保桥梁的运营安全,需要对桥梁进行经常性的检测、维护、养护,必要时要需要作加固处理,用可靠的方法鉴定其承载能力。
随着公路交通的迅速发展,车辆密度增加,吨位增大,对过去修建的大量桥梁如何有效而又方便,可靠的进行检测,评定其承载能力等问题摆在公路管理部门和公路桥梁工程师面前,也成为当今世界上大多数国家公路部门普遍引起重视的一大问题。
当前路网交通量激增与桥梁结构日趋老化的矛盾逐渐突显。同时今年来由于施工质量问题引起的多起重大事故也引起了世人对结构安全性的重视。如何在经济与技术许可的情况下确切了解桥梁的承载能力已成为桥梁安全性与耐久性研究的热点。
当结构设计强度小于实际所需强度,设计极限变形小于使用荷载引起的变形,以及设计的最高应力低于实际的应力水平时,结构的安全性与耐久性就存在问题。导致桥梁结构安全度不足的因素有很多,归纳起来主要有以下几方面:
结构设计与施工中人为的错误;
由于结构的老化,损伤以及铺装层维修引起的活载承载能力的下降;
结构承载极端荷载作用下(如地震、洪水、风暴等)发生累积损伤;
特种超重车辆通过以及当前使用荷载高于设计标准;
结构在使用荷载下稳定性盐酸不过关;
结构局部发生过度的塑形变形或破坏;
依据已遭淘汰的设计标准设计,但在新规范中结构的抗力明显不足;
基础沉降以及构件之间的连接条件发生改变。
如果对这些不利因素没有引起足够的重视,轻则降低桥梁的适用性,缩短结构的使用年限,重则导致桥梁的崩塌,酿成重大事故。因而针对上述情况,在现场检测,试验的基础上进行既有承载能力的评估是十分必要的。
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在通常情况下,按规范设计,施工的桥梁结构,由于在材料,荷载,使用条件等方面考虑了一定的安全系数,或由于材料强度的提高,结构整体工作性能的改善,使结构安全度比较大。故对完好的桥梁结构其实际的承载能力通常要比设计承载能力高。另一方面,桥梁在使用过程中,由于设计或施工中遗留下来的隐患以及自然环境(风、水)等不利因素的侵蚀破坏,材料的老化,造成结构不同程度的损伤,严重的导致桥梁承载能力下降,达不到原设计荷载标准。为了能恰当的表述桥梁由于客观原因而造成的承载能力的变化,由对桥梁的定性分析引入到定量的分析上来,在1988年颁布的中华人民共和国交通部标准《公路旧桥承载能力鉴定方法》中把这些影响组合用旧桥检算系数Z1表示。
在没有很好的可供评估各种桥梁承载力的规程和标准的情况下,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-04)的规定,荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应设计值的方程式可以表示为
Sd(rg •G;rq•ΣQ) ≤rb•Rd(Rc/rc;Rs/rs) •(Z1或Z2)(1-1)
其中:Sd——荷载效应系数;
G ——永久荷载(结构荷载);