[最新]論文 范文【 精品】淺談在役橋梁承載力快速評估技術(shù)

1、最新實用范文 精品文檔 論文文獻淺談在役橋梁承載力快速評估技術(shù)淺談在役橋梁承載力快速評估技術(shù) 摘要：由于自然環(huán)境、重交通量和嚴(yán)重超載、設(shè)計施工的失誤以及橋梁后期養(yǎng)護管理不到位，隨著時間的推移，橋梁在材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)三個層次上出現(xiàn)了不同程度的損傷，這些損傷的積累必然導(dǎo)致橋梁承載力下降、性能劣化、耐久性降低，影響了其正常使用。本文對國內(nèi)外橋梁承載能力評定主要方法進行論述和總結(jié)，對比各種橋梁承載能力評定方法的優(yōu)缺點，然后討論了當(dāng)今幾種橋梁承載能力評定新方法的基本原理及其適用范圍，并提出了以后橋梁承載能力評定方法的發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞：橋梁承載力；評定；光纖傳感技術(shù)；裂縫；擬靜態(tài)撓度法 中圖分類號：k9

2、28.78文獻標(biāo)識碼： a 文章編號： 引言 隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，各國交通運輸事業(yè)也處于大發(fā)展中，據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界近40萬余座特大橋由于損傷、超載和極端荷載（不包括地震）等原因發(fā)生倒塌，其中美國和日本等國家修建的橋梁大部分是在經(jīng)濟騰飛時期建造，這些橋梁性能衰退最快，美國近60余萬座橋梁，其中由于性能不足和功能缺陷的占到28.6%。在我國60與萬座公路橋梁中，各類病橋的數(shù)量已逼近10余萬座，其中危橋近2萬座，因此，深入地研究和鑒定橋梁的損傷程度、承載能力、安全儲備以及剩余壽命等問題是今后能否合理利用它們的關(guān)鍵所在。因此對現(xiàn)役橋梁承載力常用的檢測和評估方法進行探討總結(jié)具有深遠意義。 現(xiàn)有橋梁承

3、載力評定方法現(xiàn)狀 目前在役橋梁承載能力評定方法有四種：基于外觀檢查的方法基于設(shè)計規(guī)范的方法基于荷載試驗的方法基于專家系統(tǒng)的方法。 根據(jù)外觀檢查結(jié)果進行直接評定 公路橋涵外觀檢查結(jié)果評定方法的基本原理：對各部件（橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座、基礎(chǔ)等）的基本構(gòu)件的外觀現(xiàn)象（如缺陷、裂縫及位移過大等）進行檢查；對各部件外觀的缺損，根據(jù)部件的重要性，定出權(quán)重，用綜合評定公式計算。此方法比較直觀，但結(jié)果很大程度上取決于評定者的工作經(jīng)驗和判斷能力，結(jié)果比較粗糙。適用于所有已建成的公路橋梁；以及養(yǎng)護維修的橋梁。 結(jié)合外觀檢查與分析計算相結(jié)合的評定 通過外觀檢查結(jié)合建模計算對橋梁的承載能力進行評定，此方法

4、有較好的理論基礎(chǔ)，比較符合設(shè)計人員的思維。但設(shè)計與評定之間存在差異，對某些參數(shù)的取值在一定程度上依賴于評定者的經(jīng)驗和判斷，主管隨意性比較大。適用于大部分在役橋梁。 實橋荷載試驗進行評定 通過實橋靜、動載試驗來評定，此法直觀可靠，但費用高，時間長，影響交通，且具有一定的破壞性，主要適用于磚、石、混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土橋。 專家系統(tǒng)的評定方法 專家系統(tǒng)評定方法就是利用具有相對于專家知識和經(jīng)驗水平的計算機系統(tǒng)對橋梁進行評定，它主要是依靠其經(jīng)驗和思路，專家系統(tǒng)評定可歸于模糊評價的范疇。此方法準(zhǔn)確效率高，不受環(huán)境影響，但是受橋梁結(jié)構(gòu)的離散性和多樣性的影響較大。 然而，目前評定橋梁結(jié)構(gòu)承載力主要

5、采用靜載試驗和動載試驗相結(jié)合的方法。通過靜載試驗,測量橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和撓度,并與相應(yīng)的理論計算結(jié)果進行比較得到校驗系數(shù),進一步計算結(jié)構(gòu)承載力來判斷其安全性。通過動載跑車試驗或跳車試驗,測量橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、阻尼以及沖擊系數(shù),比較實測值與理論值之間的關(guān)系,評定橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度和整體受力性能。但是靜載試驗準(zhǔn)備周期長、橋下工作量大。而動載試驗只能在一定程度上反映結(jié)構(gòu)的整體剛度,不能定量評定橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。為此,從動力角度研究快速評定橋梁結(jié)構(gòu)承載力的方法成為一種新的發(fā)展方向。 幾種橋梁承載力評定新方法 為了準(zhǔn)確快速檢測評定在役橋梁承載能力。介紹以下兩種種在役橋梁承載能力快速評定新方法。 基于光纖傳感技

6、術(shù)的橋梁承載力快速評定法(實載試驗法) 光纖光柵傳感器的基本工作原理: 當(dāng)光柵周圍的溫度、應(yīng)變等待測物理量變化時,將導(dǎo)致光柵周期或者纖芯折射率發(fā)生變化,從而產(chǎn)生光柵信號的波長位移,通過監(jiān)測波長位移情況,就可以獲得待測物理量的變化情況。 以簡支梁橋為例,介紹該方法的基本流程。 (1)對于重要的橋梁,建設(shè)過程中就在梁體關(guān)鍵截面的受壓區(qū)域埋設(shè)用于混凝土應(yīng)變監(jiān)測的光纖傳感器,或在橋梁的運營期在這些端面外貼光纖傳感器。 (2)在需要通行試驗汽車荷載的情況下,選擇最不利的荷載車輛組合,從橋端逐步向跨中間段行進,每隔一段距離停車實測橋梁光纖傳感器的應(yīng)變信息,并檢查重要部位的裂縫情況,利用這些信息進行橋梁安全

7、性評估與預(yù)測。 (3)如果經(jīng)評估橋梁是安全的,則繼續(xù)向前行進一段距離,停車后再次進行應(yīng)變信息采集與橋梁安全性評估。 (4)如果某次評估或預(yù)測出現(xiàn)橋梁不安全趨勢,則橋梁不能通行該荷載,車隊按原行進路線返回。 基于光纖傳感器具有良好耐久性的特點,利用預(yù)先埋設(shè)光纖傳感器作為應(yīng)變測量手段、利用實際通行車輛作為實驗荷載,提出了一種進行混凝土橋梁通過安全性快速評定的方法。雖然該方法是以簡支梁橋為例推導(dǎo)的,但是對連續(xù)梁橋等結(jié)構(gòu)同樣適用。 通過裂縫特征快速評估橋梁承載能力的試驗研究（外觀檢查方法） 通過小梁的破壞性荷載試驗,對裂縫的寬度、高度、間距、數(shù)量等相關(guān)參數(shù)進行統(tǒng)計,整理得到最大裂縫寬度與受彎承載率(當(dāng)

8、前狀態(tài)下彎矩值m與結(jié)構(gòu)極限承載彎矩值mu的比值)之間的關(guān)系、受彎承載率與最大裂縫高度間的關(guān)系、受彎承載率與平均裂縫高度間的關(guān)系。通過對試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計線性回歸分析建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，從而可以通過調(diào)查在役橋梁裂縫相關(guān)參數(shù)反算控制截面的承載能力，即可對在役橋梁的承載能力進行快速評定。 擬靜態(tài)撓度法評定梁式橋承載能力 在荷載試驗中采用車輛荷載加載前后的撓度變化值衡量橋梁承載能力的好壞，不考慮恒載的作用,只計入車輛荷載對梁體的影響,也就是要計算荷載試驗加載靜荷載作用下,梁體產(chǎn)生的撓度值。 由材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)知識可知在節(jié)點荷載作用下的簡支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)撓度曲線方程，由曲線方程可得撓度影響線函數(shù)，從而可得到

9、移動荷載作用下的車輛撓度曲線。 由動力學(xué)知識可知，在勻速動常量力的作用下,勻速移動常量下梁的動力響應(yīng)可表示為(1) 式中：為常量力移動的時間; 為梁單位長度上的質(zhì)量; 為簡支梁的固有振動頻率, ;為移動常量力的廣義擾動頻率, ,為力移動速度。 特殊情況下在力移動速度非常小時,令和分別得到兩個動撓度值，試驗中選用的動荷載車速越接近0,動載下產(chǎn)生的撓度值就越接近靜載的結(jié)果。所以,可以直接采用時程撓度曲線與車輛撓度曲線最大撓度值點計算校驗系數(shù)。 結(jié)語 隨著橋梁承載能力評定方法研究理論的不斷深入，為探索一種檢算法和荷載試驗法都優(yōu)越的方法顯得尤為重要。而在役橋梁處于真實環(huán)境中，是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，影響結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的因素