[最新]論文 范文【 精品】淺談在役橋梁承載力快速評(píng)估技術(shù)

1、淺談在役橋梁承載力快速評(píng)估技術(shù)淺談在役橋梁承載力快速評(píng)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(jì)施工的失誤以及橋梁后期養(yǎng)護(hù)管理不到位，隨著時(shí)間的推移，橋梁在材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)三個(gè)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(duì)國(guó)內(nèi)外橋梁承載能力評(píng)定主要方法進(jìn)行論述和總結(jié)，對(duì)比各種橋梁承載能力評(píng)定方法的優(yōu)缺點(diǎn)，然后討論了當(dāng)今幾種橋梁承載能力評(píng)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(píng)定方法的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：橋梁承載力；評(píng)定；光纖傳感技術(shù)；裂縫；擬靜態(tài)撓度法 中圖分類號(hào)：k928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章

2、編號(hào)： 引言 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)也處于大發(fā)展中，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(guó)和日本等國(guó)家修建的橋梁大部分是在經(jīng)濟(jì)騰飛時(shí)期建造，這些橋梁性能衰退最快，美國(guó)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(guó)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(chǔ)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(duì)現(xiàn)役橋梁承載力常用的檢測(cè)和評(píng)估方法進(jìn)行探討總結(jié)具有深遠(yuǎn)意義。 現(xiàn)有橋梁承載力評(píng)定方法現(xiàn)狀 目前在役橋梁承

3、載能力評(píng)定方法有四種：基于外觀檢查的方法基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法基于荷載試驗(yàn)的方法基于專家系統(tǒng)的方法。 根據(jù)外觀檢查結(jié)果進(jìn)行直接評(píng)定 公路橋涵外觀檢查結(jié)果評(píng)定方法的基本原理：對(duì)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(jìn)行檢查；對(duì)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(píng)定公式計(jì)算。此方法比較直觀，但結(jié)果很大程度上取決于評(píng)定者的工作經(jīng)驗(yàn)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(hù)維修的橋梁。 結(jié)合外觀檢查與分析計(jì)算相結(jié)合的評(píng)定 通過外觀檢查結(jié)合建模計(jì)算對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行評(píng)定，此方法有較好的理論基礎(chǔ)，比較符合設(shè)計(jì)人

4、員的思維。但設(shè)計(jì)與評(píng)定之間存在差異，對(duì)某些參數(shù)的取值在一定程度上依賴于評(píng)定者的經(jīng)驗(yàn)和判斷，主管隨意性比較大。適用于大部分在役橋梁。 實(shí)橋荷載試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定 通過實(shí)橋靜、動(dòng)載試驗(yàn)來評(píng)定，此法直觀可靠，但費(fèi)用高，時(shí)間長(zhǎng)，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(píng)定方法 專家系統(tǒng)評(píng)定方法就是利用具有相對(duì)于專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)定，它主要是依靠其經(jīng)驗(yàn)和思路，專家系統(tǒng)評(píng)定可歸于模糊評(píng)價(jià)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(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)承載力主要采用靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)相結(jié)合的方

5、法。通過靜載試驗(yàn),測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和撓度,并與相應(yīng)的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較得到校驗(yàn)系數(shù),進(jìn)一步計(jì)算結(jié)構(gòu)承載力來判斷其安全性。通過動(dòng)載跑車試驗(yàn)或跳車試驗(yàn),測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、阻尼以及沖擊系數(shù),比較實(shí)測(cè)值與理論值之間的關(guān)系,評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度和整體受力性能。但是靜載試驗(yàn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、橋下工作量大。而動(dòng)載試驗(yàn)只能在一定程度上反映結(jié)構(gòu)的整體剛度,不能定量評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。為此,從動(dòng)力角度研究快速評(píng)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(píng)定新方法 為了準(zhǔn)確快速檢測(cè)評(píng)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(píng)定新方法。 基于光纖傳感技術(shù)的橋梁承載力快速評(píng)定法(實(shí)載試

6、驗(yàn)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(cè)物理量變化時(shí),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(hào)的波長(zhǎng)位移,通過監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)位移情況,就可以獲得待測(cè)物理量的變化情況。 以簡(jiǎn)支梁橋?yàn)槔?介紹該方法的基本流程。 (1)對(duì)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(cè)的光纖傳感器,或在橋梁的運(yùn)營(yíng)期在這些端面外貼光纖傳感器。 (2)在需要通行試驗(yàn)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(jìn),每隔一段距離停車實(shí)測(cè)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(jìn)行橋梁安全性評(píng)估與預(yù)測(cè)。 (3)如果經(jīng)評(píng)估

7、橋梁是安全的,則繼續(xù)向前行進(jìn)一段距離,停車后再次進(jìn)行應(yīng)變信息采集與橋梁安全性評(píng)估。 (4)如果某次評(píng)估或預(yù)測(cè)出現(xiàn)橋梁不安全趨勢(shì),則橋梁不能通行該荷載,車隊(duì)按原行進(jìn)路線返回。 基于光纖傳感器具有良好耐久性的特點(diǎn),利用預(yù)先埋設(shè)光纖傳感器作為應(yīng)變測(cè)量手段、利用實(shí)際通行車輛作為實(shí)驗(yàn)荷載,提出了一種進(jìn)行混凝土橋梁通過安全性快速評(píng)定的方法。雖然該方法是以簡(jiǎn)支梁橋?yàn)槔茖?dǎo)的,但是對(duì)連續(xù)梁橋等結(jié)構(gòu)同樣適用。 通過裂縫特征快速評(píng)估橋梁承載能力的試驗(yàn)研究（外觀檢查方法） 通過小梁的破壞性荷載試驗(yàn),對(duì)裂縫的寬度、高度、間距、數(shù)量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),整理得到最大裂縫寬度與受彎承載率(當(dāng)前狀態(tài)下彎矩值m與結(jié)構(gòu)極限承載彎

8、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(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(duì)在役橋梁的承載能力進(jìn)行快速評(píng)定。 擬靜態(tài)撓度法評(píng)定梁式橋承載能力 在荷載試驗(yàn)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(jì)入車輛荷載對(duì)梁體的影響,也就是要計(jì)算荷載試驗(yàn)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(shí)可知在節(jié)點(diǎn)荷載作用下的簡(jiǎn)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)，從而可得到移動(dòng)荷載作用下的車輛撓度曲線。

9、由動(dòng)力學(xué)知識(shí)可知，在勻速動(dòng)常量力的作用下,勻速移動(dòng)常量下梁的動(dòng)力響應(yīng)可表示為(1) 式中：為常量力移動(dòng)的時(shí)間; 為梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的質(zhì)量; 為簡(jiǎn)支梁的固有振動(dòng)頻率, ;為移動(dòng)常量力的廣義擾動(dòng)頻率, ,為力移動(dòng)速度。 特殊情況下在力移動(dòng)速度非常小時(shí),令和分別得到兩個(gè)動(dòng)撓度值，試驗(yàn)中選用的動(dòng)荷載車速越接近0,動(dòng)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(shí)程撓度曲線與車輛撓度曲線最大撓度值點(diǎn)計(jì)算校驗(yàn)系數(shù)。 結(jié)語 隨著橋梁承載能力評(píng)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(yàn)法都優(yōu)越的方法顯得尤為重要。而在役橋梁處于真實(shí)環(huán)境中，是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)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很