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混凝土桥梁结构变形的检测评定---检测英才网  

2012-05-19 10:21:37|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 1 结构变形的检测评定

1.1 结构变形的检测可以通过两种方法获得两类变形数据

(1)通过水准仪、经纬仪、皮尺、钢卷尺、裂缝观察仪等工具,观测结构在使用一定年限后、在观察时刻仅在自重及其它恒载下的几何线形坐标和裂缝分布及宽度,与设计竣工线形和规范裂缝宽度限值进行对比得出差值,即反映出了观察时刻之前各种因素对结构永久变形和裂缝宽度的影响。对静定梁桥而言,桥梁结构较大变形不会引起次内力,但会影响正常使用性能;对超静定的梁桥和拱桥而言,桥梁结构的大变形就会产生二次效应,应进行几何非线性分析来计入相应的次内力。超限裂缝的存在会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀,缩短结构使用寿命,并将显著降低结构刚度,进一步放大结构变形;裂缝对结构刚度的影响分析可通过修改构件截面几何特性来实现。

(2)在实桥现场施加静、动力荷载,通过变形、位移和应变测量手段,观测结构对活载的实际变形、应变反应和自振频率,与相应设计计算值相比较,可以较确切地评定结构刚度特性,也能在一定程度上近似评定结构承载力。一般地,当结构在活载作用下挠度和应变实测值大于理论计算值,则认为结构刚度和承载力不足,应进行加固改造。详细的检测评定方法,可参看相关文献。现场静、动力荷载试验需耗费较高的经济成本,并会干扰交通、影响社会生活,因而只能在条件具备的情况下选用。

1.2 支座失效

(1)承载功能失效:即支座发生压屈、剪破或转动脱空、脱落破坏等,这类失效可直接通过现场观察发现。支座材料强度失效直接影响桥梁承载力,应在承载力评定时按照支座验算方法进行计算。

(2)位移功能失效:支座不能按设计要求提供应有的平动或转动位移,使得结构支承和边界条件发生变化,在温度变化、混凝土收缩徐变、基础沉降位移等情况下可能引起不利的结构附加次内力,应在结构荷载效应分析中对结构力学模型进行相应修正来加以考虑。

伸缩缝失效桥梁伸缩缝失效一般表现为不能提供设计要求的位移能力、使得结构体系增加多余约束并可能引起结构次内力,伸缩缝与相邻构件端头的连接失效以及伸缩缝防水和保护功能衰退等,应在结构荷载效应分析中对结构力学模型进行相应修正来加以考虑。

1.3 牛腿失效

牛腿是桥梁结构中应力集中、构造复杂的局部连接构件,其破坏机理和计算模式还有待完善。国内曾经发生过桥梁牛腿失效造成挂梁坠落、车毁人亡的悲剧,提醒工程界对牛腿这一连接形式的安全可靠性予以充分的重视。

根据牛腿形式、配筋和荷载特点的不同,牛腿可能的损伤和破坏模式有剪切破坏、弯曲破坏以及局部承压和锚固破坏等,在旧桥承载力评定过程中应按不同破坏模式对这一关键薄弱环节进行全面的承载力评定。

1.4 基础遭水流冲刷、淘蚀

基础埋置深度不够,洪水过猛、桥梁墩台截面形状不妥等原因均可能造成基础遭水流过度冲刷、淘蚀。水流淘蚀甚至会造成基础底面临空、基底有效承载面积减小,从而导致桥梁墩台沉降、倾斜,并直接削弱桥梁承载力。基础底面遭淘蚀后,其承载力复核可按参考文献有关资料进行。

1.5 地基不均匀位移

除了置于整体性较好的基岩之上的基础外,一般桥梁基础在成桥后的使用过程中都会有不同程度的沉降或位移。

对静定结构,基础不均匀位移一般不会造成结构次内力,但过大的基础不均匀沉降会使得桥面线形不适,影响正常的交通运行,同时还可能使支座在横向的荷载分担不均。

2 桥梁结构体系承载力折减的综合评定

总体来讲,由于桥梁承载力影响因素的多样性、影响机理的复杂性和不同因素影响效果之间的相互耦合性,要对各种因素影响桥梁承载力的效果进行综合分析评定、给出统一量化模式,是相当困难的。但是,针对具体的某座旧桥,其病害不可能在各个方面都发展得很显著,而是某些影响因素作用效果突出,某些因素作用微弱,某些因素并不存在或虽然存在但未发生作用,因而可以在一定程度上简化综合评定。此外,虽然某些影响因素的作用机理和不同因素影响效果之间的相互耦合规律目前尚不清楚,但它们综合作用的效果大都还是可以通过现代检测手段、数学建模或数值方法进行观察和计算而得到近似量值,如材料剩余力学指标、构件实际尺寸、构件实际边界和支承条件以及地基基础实际承载能力等。

3 小结

荷载作用、混凝土收缩徐变、温度变化、支承位移、地基冻胀融陷等都会引起结构变形,超出正常使用状态的变形则会在超静定结构内部产生不利的次内力,从而削弱相关构件的承载力和耐久性。基础的不均匀下降、冲刷、地基塑性破坏、地基冻胀融陷等形式的基础变异和支座失效会使结构自身承载性能下降。本节对引起结构变形和支座变异的原因做了简单介绍,对基础变位的检测评定进行了总结;提出了桥梁体系承载力折减的综合评定模式,定义了桥梁体系承载力折减的综合评定值cP,并据此制定了CP值和桥梁定级对应关系,推荐了相应于不同等级桥梁的应对处置措施。

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