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公路双曲拱旧桥承载能力评定的方法

第32卷第18期

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274?2006年9月
山西建筑

SHANXIARCHITE(vrURE

V01.32No.18

Sep.2006
文章缩号:1009—6825(2006)18.0274.02
公路双曲拱旧桥承载能力评定的方法
姜静
摘要:针对我国现有双曲拱桥梁使用功能逐步老化的现状,介绍了几种有效评定双曲拱桥的方法,并着重对荷载试验
法加以阐述,指出应及时准确地评价旧双曲拱桥的承载能力,以便及时维修,改造,改建.
关键词:双曲拱桥,承载能力,荷载试验
中图分类号:U448.221文献标识码:A
影响旧桥承载力的因素很多,主要有桥梁原来的设计荷载等
级,施工方法与质量以及桥梁结构完好状况与结构材料性能好坏
等方面.桥梁原设计荷载及施工资料一般可以通过查阅有关技
术资料得到,但是桥梁经过多年运营后对其结构的完好程度,材
料老化程度和强度降低程度的评价则是一件很困难的工作.
总结国内外的研究成果,对现有桥梁的承载能力进行检定,
通常采用的方法有以下几种.

1根据桥梁存在的缺陷加以评定
我国交通部《公路养护技术规范》中列出了桥梁技术状况评
定标准见表1(在此仅列出与拱桥有关的标准)以对桥梁进行评
定.
表1拱桥技术状况评定标准
一
类二类三类四类

I)tit台各部I)墩台基本完I)桥台不稳定.有滑动,下
分完好好仅表面局部I)tit台出现缺陷沉’倾斜

,冻害现象.圬工
桥台2)浅基已作缺陷;有失稳现象发严重松动

.裂缝有开合现
防护处理,2)浅基未作防生:象

,变形值大于计算值:
护处理,但无2)桥基出现局部2)桥基冲尉大于计算值

.并效果良好冲尉
冲尉现象被严重冲空

I)I-部结构I)I-部结构基1)钢筋混凝土集1)钢筋混凝土粱,拱有永久严
砖,石,完好.无簟本完好.仅表拱有捌落,露筋;重变形,顾主筋方向有纵向裂
混凝土水,无污染;面有部分缺2)石期拱■部分蕤,钢筋已严重锈蚀.其他部

2)裂麓宽度陷;变形;位的裂缝已超过0.4m;上部结构
在容许范田2)裂蕤宽度在3)裂麓宽度已超2)石期拱■裂麓大于2rlma
以内容许宽度以内过最大限值或发生开合现象
栏杆完整清洁欠清洁,有个严重歪斜残缺,危及人身安
人行遭别杆件脱落多处有明显损坏垒
载重符合设计要达到设计要求达到设计要求的在设计要求的75%以下
能力求75%以上
用这种方法评定桥梁比较直观,但只是初步的方法,一般根
据桥梁存在的缺陷评定桥梁的承载能力时常根据裂缝,挠度和桥
台水平位移三个指标进行评定.

2用调查与分析计算相结合的方法进行评定
这种方法是主要应用的方法,国内外都是这样做的,对于拱
桥,英国运输部对跨径l8rn以下的单跨拱桥提出了如下评定方
法:

P允=F矢.F纵.F材.F缝.F状’P.
式中:P允——桥上允许的轴荷载;

——
理论评定值,为质量良好的评定值,可根据跨径,拱
圈厚和覆盖层的厚度查出;

F矢——矢跨比系数,小于1/4时乘以该系数;

F纵——纵断面系数,拱四分点矢高不大于拱顶矢高3/4时
乘以该系数;

F材——材料系数,根据圬工材料与填料质量,加权求得,一
般小于1;

F缝——砌缝系数,根据砌缝宽度与质量求得;

F状——状况系数,根据纵,横裂缝,拱圈变形,侧墙状况及
渗水与否来决定.
一
般桥上可承受重量都为P允的两轴重,大一些跨径的拱桥
可以用无铰拱理论分析.还有些学者对拱的极限承载能力进行
了研究.
交通部科研所的《双曲拱上部结构承载能力的评定方法》,基
于充分挖掘双曲拱桥潜力的目的,认为双曲拱上部结构是超静定
结构,根据收集到的超载试验资料,双曲拱桥的承载能力有以下
三个方面的潜力可挖:

3结语参考文献:
高速公路施工时虽然会遇到很多困难,但只要施工单位运用[1]艾伦.哈里森,瑞莫克.万.胡可,物流管理与战略[M]-方海
现代物流中的有关理念,突出技术和协调工作,组织合理,管理得萍,魏清江,译?北京:电子工业出版社,2003-
法,加强成本意识,突出效益观念,整合好内外部各方关系,把整[2]宋华-物流供应链管理机制与发展[M],北京:经济管理出
个项目部集成为一个整体,围绕一个目标始终如一地为工程服版社,2002,
务,必定会有一个管理和效益的双丰收.[3]JTJ041—2000,公路桥涵施工技术规范[S],

[4]JTJ071—98,公路工程质量检验评定标准[S].

Constructionmanagementofhighwaybasedlogistics

LIYong-fei

A吲:Thistextmainlydiscussesthelogistics,SfunctionofsuperhighwayunderconstructionbytheJIT,costminimumintegralandspread

eompetitionandcooperationandSOon.Wetoattaintheconstructioncostminimumandthepurposeoftheconstructionprofitsmaximize

bythese.Thistexthasthestrongerfunctionandgeneraluse.

Keyw0n:logistics,superhighway,cost,gatherspreadintegral
收稿日期:2Oo6.03.22
作者简介:姜静(1977.),女,工程师.邯郸市交通局公路养护管理处.河北邯郸056005

第32卷第l8期

2006年9月姜静:公路双曲拱旧桥承载能力评定的方法?275?

1)按钢筋混凝土截面验算,承受活载能力能相应提高.

2)考虑拱上建筑联合作用,根据收集的试桥试验资料,弯矩
折减很大,使主要控制截面由拱脚转为拱顶.

3)考虑开裂的非线性计算,开裂后支承条件变化,成为非等
刚度拱.其内力与截面应力互相关联,需叠代计算.平铰拱是其
在特殊情况下的简化.

3用荷载试验法进行评定
荷载试验是现阶段较为理想的方法,带有直接检验的性质,
是其他方法所不及的.它与分析计算相结合,是比较符合实际的
方法,但是荷载试验法费时费力费钱,难以大规模应用,大多用在
难以确定性质或计算图式的,在一组相同桥梁中选取有代表性
的,有超载可能却无把握的,以及为科研积累资料时采用.荷载
试验分为静载试验和动载试验两种,目前主要使用静载试验;动
载试验在基桩等简单构件的承载力测定中已广泛使用,对整个桥
梁的承载力测定,尚在试验中.

3.1静载试验
静载试验时的加载量一般为0,8～1.0设计荷载,事先应先
估算,如旧桥缺陷大,可降低,要超载的可提高,但要谨慎,勤检
查.加载方式以时间短的加载方式,如车辆为好.测试一般是应
变,挠度,裂缝等值,控制截面为跨中,L/4,L/6截面,横向对称或
偏载.根据对测试结果的分析评定桥梁的承载能力.

3.1.1实测结构校验系数呀
试验的实测值与理论计算的应力或变形值之比,称为实测结
构校验系数,它反映结构的实际工作状态.对于应力,则:可应力=
杆件实测轴向应力/杆件理论轴向应力或可应力=截面实测竖向弯
曲应力/截面理论竖向弯曲应力.
对于跨中挠度与支座位移,则:强度=实测跨中挠度/理论跨
中挠度或r/支座位移=实测支座位移/理论支座位移.
挠度实测结构的校验系数呀是一个重要的评定指标,可以从
中判定桥梁结构的承载能力和工作状况.当可≤1时,说明理论
计算偏于安全,结构尚有一定的安全储备,当然,如果可<1过多,
则说明桥梁设计不合理,不经济,呀随着结构形式的不同而有所
差别,目前公路桥梁尚未有统一的评定指标.

3.1.2实测最大应力
在试验荷载(即等于或接近于标准荷载)作用下,实测出结构
的最大应力,在考虑冲击系数并加上恒载应力后,与材料的容许
应力相比较,从而判断结构的实际工作状态,评价其承载能力.

3.1.3实际安全系数
如果对桥梁结构进行破坏试验,则实际的破坏荷载与试验检
定荷载的比值,即为桥梁的实际安全系数.试验时获得的实际安
全系数一般为:对于钢结构1.6--1.8,混凝土结构2.0～2.4.

3.1.4裂缝宽度
在试验荷载作用下观察裂缝的开展情况,将实测的裂缝宽度
与设计规范所规定的允许值进行比较,从而判断结构的工作状
态.

3.2动载试验
动载试验主要是测定结构在动荷载作用下的反应,即结构在
动荷载作用下强迫振动的特性,包括动位移,动应力,动力系数
等.试验时,一般利用汽车以不同的速度通过桥跨而引起的振动
来测定上述数据.
进行这项试验时,常常要确定出桥梁的动力系数,以判定桥
梁的工作状况.移动荷载作用于结构上所产生的动挠度,往往要
比静荷载时产生的挠度大,动挠度和静挠度的比值称为动力系
数.为求得动力系数,先将汽车以最慢的速度驶过桥跨,测得挠
度图,求出最大挠度;然后,使汽车按某个速度再驶过桥跨,这时
结构产生最大的动挠度(实际测试中,采取以各种不同的速度驶
过,找出产生最大挠度的某一速度),两者之比即为该桥跨的动力
系数.
对桥梁结构进行动载试验后,应根据试验所取得的各种振动
图形及有关数据进行整理和分析,从而得出桥梁结构振动的固有
频率和动力系数等重要资料.

1)根据振动图形分析得出结构的振动特性.
动载试验中,由试验仪器可以测得桥梁结构的振动图形,通
过分析不同的振动图形,可以得出结构的振动特征,如频率,振
幅,阻尼特性系数等.

2)动挠度,动应力及动力系数.
由试验可直接测得结构的动挠度和动应变,由动应变可以根
据前面静载试验中所述计算方法得出动应力,然后即可计算出动
力系数.

a.由动挠度计算动力系数:

1+=~(

rnax)

2

.
式中:如()——最大动挠度值;

(.)——最大静挠度值;

b.由动应力求算动力系数:

l+/z=.
式中:aa(m~广一最大动应力值;

()——最大静应力值.

4结语
双曲拱桥多修建于二十世纪六十年代末和七,八十年代,由
于公路桥梁长期在自然环境(大气腐蚀,温度,湿度变化)和使用
环境(荷载作用与频率的增加,材料与结构的疲劳)的作用,相继
产生各种损坏现象,应及时对现有旧双曲拱桥的承载能力作出准
确的评价,以便对承载力不足的桥梁及时采取维修,改造,改建等
工程措施以满足现代化交通运输的需要.

Bearingcapacityevaluationmethodofolddouble-curvedarchbridge

JIANGJing

Abstract:Inviewofthefunctionalagingsituationsofdouble-curvedarchbridgesinOLR”countryseveraleffectivemethodsareintroducedfor

bearingcapacityevaluationaswellasthemethodsforcheckingcalculationofloads.Authorpointsoutthatthebearingcapacityofolddouble-

curvedarchbridgeshouldbepromptlyandcorrectlyevaluatedinordertoprovidereferencesformaintenanceandreconstruction.

Keywords:double-curvedarchbridge,bearingcapacity,loadingtest