公路双曲拱旧桥承载能力评定的方法.docx

公路双曲拱旧桥承载能力评定的方法第32卷第18期?274?2006年9月山西建筑SHANXIARCHITE(vrUREV01.32No.18Sep.2006文章缩号:10096825(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.3JTJ0412000,公路桥涵施工技术规范S,4JTJ07198,公路工程质量检验评定标准S.ConstructionmanagementofhighwaybasedlogisticsLIYong-feiA吲:Thistextmainlydiscussesthelogistics,SfunctionofsuperhighwayunderconstructionbytheJIT,costminimumintegralandspreadeompetitionandcooperationandSOon.Wetoattaintheconstructioncostminimumandthepurposeoftheconstructionprofitsmaximizebythese.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0,81.0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2.02.4.3.1.4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-curvedarchbridgeJIANGJingAbstract:Inviewofthefunctionalagingsituationsofdouble-curvedarchbridgesinOLR”countryseveraleffectivemethodsareintroducedforbearingcapacityevaluationaswellasthemethodsforcheckingcalculationofloads.Authorpointsoutthatthebearingcapacityofolddouble-curvedarchbridgeshouldbepromptlyandcorrectlyevaluatedinordertoprovidereferencesformaintenanceandreconstruction.Keywords:double-curvedarchbridge,bearingcapacity,loadingtest