混凝土结构承载能力及耐久性评估

1、混凝土结构承载能力及耐久性评估讲授教师：章韵 2-1 2-1 在役混凝土结构的承载能力与在役混凝土结构的承载能力与耐久性评估的基本概念耐久性评估的基本概念 2-2 2-2 考虑钢筋腐蚀影响的承载能力考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法评估方法 基本内容基本内容2-1 2-1 在役混凝土结构的承载能力与耐在役混凝土结构的承载能力与耐久性评估的基本概念久性评估的基本概念 混凝土结构受到损伤后，需要对结构混凝土结构受到损伤后，需要对结构损伤的原因和程度进行分析，对损伤对结损伤的原因和程度进行分析，对损伤对结构承载能力及耐久性的影响进行评估，其构承载能力及耐久性的影响进行评估，其主要内容是：主要内容是：

2、 考虑结构损伤影响的承载能力评估考虑结构损伤影响的承载能力评估 在役结构剩余使用寿命评估在役结构剩余使用寿命评估 第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-1 2-1 在役混凝土结构的承载能力在役混凝土结构的承载能力与耐久性评估的基本概念与耐久性评估的基本概念 在评估分析的基础上，根据经济技在评估分析的基础上，根据经济技术条件，制定科学的维修加固方案，提术条件，制定科学的维修加固方案，提出结构处理措施。出结构处理措施。 评估现有结构的安全可靠性的评估现有结构的安全可靠性的核心核心问题问题是确定考虑结构病害损伤后的结构是确定考虑结构病害损伤后的结构承载能力。桥

3、梁结构的承载能力评定通承载能力。桥梁结构的承载能力评定通常采用以下三个常采用以下三个途径途径： 第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-1 2-1 在役混凝土结构的承载能力在役混凝土结构的承载能力与耐久性评估的基本概念与耐久性评估的基本概念根据相关规范要求对照桥梁的存在的缺根据相关规范要求对照桥梁的存在的缺陷及病害进行综合评定陷及病害进行综合评定现场荷载试验评估方法现场荷载试验评估方法 通过现场荷载试验（静载试验和动通过现场荷载试验（静载试验和动载试验）可直接检测结构的实际承载力。载试验）可直接检测结构的实际承载力。荷载试验与理论计算分析相结合是比较荷载试

4、验与理论计算分析相结合是比较符合实际的承载力评定方法。符合实际的承载力评定方法。第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估理论计算分析评估方法理论计算分析评估方法 在现场调查和病害检测分析的基础在现场调查和病害检测分析的基础上，考虑结构病害、损伤的影响，按现上，考虑结构病害、损伤的影响，按现行规范计算结构承载力是国内采用的承行规范计算结构承载力是国内采用的承载力评估的主要方法。载力评估的主要方法。第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-1 2-1 在役混凝土结构的承载能力与在役混凝土结构的承载能力与耐久性评估的基本概念耐久性

5、评估的基本概念桥梁结构工作状况评定（插入章）桥梁结构工作状况评定（插入章） 1 1、实验结果整理分析、实验结果整理分析对原始资料的整理分析，应力求做到去对原始资料的整理分析，应力求做到去伪存真。伪存真。 一、静载试验结果的整理分析一、静载试验结果的整理分析 （一）试验资料的修正（一）试验资料的修正 、测值修正、测值修正 （）根据各类仪表的标定结果进行测试（）根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正。数据的修正。 （）当这类因素对测值的影响小于（）当这类因素对测值的影响小于时可不予修正。时可不予修正。 、温度影响系数、温度影响系数 （）加载试验前进行的温度稳定观测数（）加载试验前进行的温度稳定观

6、测数 据，建立温度变化的线性关系。据，建立温度变化的线性关系。 （）温度变化量的观测对应变宜采用构（）温度变化量的观测对应变宜采用构 件表面温度，对挠度宜采用气温。件表面温度，对挠度宜采用气温。 、支点沉降影响的修正、支点沉降影响的修正 当沉降量较大时，应考虑其对挠度值当沉降量较大时，应考虑其对挠度值的影响。的影响。 （二）测点变形与应变的计算（二）测点变形与应变的计算 根据量测数据做下列计算：根据量测数据做下列计算： 、总变形（或总应变）、总变形（或总应变） 总变形加载时稳定值加载前测值总变形加载时稳定值加载前测值 、弹性变形（或弹性应变）、弹性变形（或弹性应变） 弹性变形加载时稳定值卸载后

7、稳定值弹性变形加载时稳定值卸载后稳定值 、残余变形（或残余应变）、残余变形（或残余应变） 残余变形卸载后稳定值加载前测值残余变形卸载后稳定值加载前测值 （三）应力计算（三）应力计算 、单向应力计算、单向应力计算 、平面应力计算、平面应力计算 平面应力状态常采用应变花来测量。平面应力状态常采用应变花来测量。常用的应变花有直角形（常用的应变花有直角形（4545）、等边形）、等边形（6060） 、扇形、伞形等。如下所示：、扇形、伞形等。如下所示：E 直角形（直角形（4545） 等边形（等边形（6060） 扇形扇形 伞形伞形 （四）试验结果与理论结果的比较（四）试验结果与理论结果的比较 为了评定桥梁结

8、构受力整体受力性能，为了评定桥梁结构受力整体受力性能，需对桥梁荷载试验结果与理论分析值进行需对桥梁荷载试验结果与理论分析值进行比较，以检验新建桥梁是否达到设计荷载比较，以检验新建桥梁是否达到设计荷载标准，或判断旧桥的承载能力。标准，或判断旧桥的承载能力。 如将结构位移、应变等实测值与理论如将结构位移、应变等实测值与理论计算值列表进行比较。如下表：计算值列表进行比较。如下表： 静载试验位移结果整理表静载试验位移结果整理表 二、动载试验结果的整理分析二、动载试验结果的整理分析 桥梁结构动载试验结果主要包括桥梁桥梁结构动载试验结果主要包括桥梁结构的动力特性和动力反应。结构的动力特性和动力反应。 （一

9、）桥梁结构的动力特性（一）桥梁结构的动力特性 、桥梁结构的动力特性只与结构本身的、桥梁结构的动力特性只与结构本身的固有性质有关，而与荷载等其他因素无关，固有性质有关，而与荷载等其他因素无关，它是结构振动系统的基本特性，是进行结它是结构振动系统的基本特性，是进行结构动力分析所必须的参数。构动力分析所必须的参数。 、桥梁结构的动力特性包括结构的固有、桥梁结构的动力特性包括结构的固有频率、阻尼系数和振型等。频率、阻尼系数和振型等。固固有有频频率率 共共振振曲曲线线 阻阻尼尼系系数数 （二）桥梁结构的动力反应（二）桥梁结构的动力反应 、桥梁结构的动力反应除了可用来分析、桥梁结构的动力反应除了可用来分析

10、结构在动荷载作用下的受力状态，还可验结构在动荷载作用下的受力状态，还可验证或修改理论计算值，并作为结构工作状证或修改理论计算值，并作为结构工作状况评定的依据。况评定的依据。 、桥梁结构的动力反应包括结构的动应、桥梁结构的动力反应包括结构的动应变、动挠度和动态增量等。如下图：变、动挠度和动态增量等。如下图： 动动应应变变 动动挠挠度度 动动态态增增量量、桥梁结构工作状况评定、桥梁结构工作状况评定 经过经过外观检查外观检查、理论分析计算理论分析计算和和荷载荷载试验试验的桥梁，应根据所得资料分析结构的的桥梁，应根据所得资料分析结构的工作状况，进一步评定桥梁承载能力，为工作状况，进一步评定桥梁承载能力

11、，为新建桥梁做出鉴定结论，或作为旧桥承载新建桥梁做出鉴定结论，或作为旧桥承载力鉴定检算的依据，并纳入承载能力鉴定力鉴定检算的依据，并纳入承载能力鉴定报告。报告。、检测报告的编写、检测报告的编写 在全部试验资料整理与分析的基础上在全部试验资料整理与分析的基础上编写桥梁结构静载试验报告，其编写桥梁结构静载试验报告，其主要内容主要内容应该包括下列各项：应该包括下列各项： 一、桥梁概况一、桥梁概况 二、试验目的二、试验目的 三、试验方案三、试验方案 四、试验过程四、试验过程 五、各项试验达到的精度五、各项试验达到的精度 六、试验成果与分析六、试验成果与分析 七、试验记录摘录七、试验记录摘录 八、技术结

12、论八、技术结论 九、经验教训九、经验教训 十、图表信息十、图表信息2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法 结构的剩余使用寿命预测是耐久性结构的剩余使用寿命预测是耐久性评估的评估的核心内容核心内容。 结构的剩余寿命结构的剩余寿命系指在不加维修或系指在不加维修或正常维修及正常使用条件下，结构可能正常维修及正常使用条件下，结构可能继续使用的年限。继续使用的年限。 钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性和使用寿命的重要因素，因此，一般将和使用寿命的重要因素，因此，一般将钢筋锈蚀作为判断混凝土结构使用寿命钢筋锈蚀作为判断混凝土结构使用寿命终

13、结的终结的标准标准。第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法 1 1、钢筋锈蚀对结构承载力的影响、钢筋锈蚀对结构承载力的影响 混凝土中的钢筋腐蚀是造成混凝土混凝土中的钢筋腐蚀是造成混凝土结构损伤，影响结构承载能力的最主要结构损伤，影响结构承载能力的最主要因素，其因素，其主要表现主要表现是：是： 钢筋腐蚀后，使钢筋的有效截面面钢筋腐蚀后，使钢筋的有效截面面积减少；积减少； 钢筋腐蚀后，力学性能劣化，强度钢筋腐蚀后，力学性能劣化，强度降低；降低； 第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久

14、性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法 钢筋腐蚀后，混凝土保护层开裂甚钢筋腐蚀后，混凝土保护层开裂甚至脱落，使混凝土的有效断面减少；至脱落，使混凝土的有效断面减少； 钢筋腐蚀后，钢筋与混凝土之间的钢筋腐蚀后，钢筋与混凝土之间的粘结性能退化，影响钢筋与混凝土的共粘结性能退化，影响钢筋与混凝土的共同工作。具体表现形式如下：同工作。具体表现形式如下：第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法（1 1）腐蚀钢筋的屈

15、服强度和极限强度降）腐蚀钢筋的屈服强度和极限强度降低低 钢筋腐蚀对其力学性能的影响取决钢筋腐蚀对其力学性能的影响取决于腐蚀程度。试验研究表明，腐蚀钢筋于腐蚀程度。试验研究表明，腐蚀钢筋的屈服强度与相应的截面损失率之间的的屈服强度与相应的截面损失率之间的关系，基本上服从线性关系。关系，基本上服从线性关系。 第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法 （2 2）腐蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能）腐蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能退化对承载力的影响。退化对承载力的影响。 混凝土中的钢筋腐蚀后，在

16、钢筋与混凝土中的钢筋腐蚀后，在钢筋与混凝土接口上生成疏松的锈层，破坏钢混凝土接口上生成疏松的锈层，破坏钢筋表面与混凝土之间的化学胶结力，并筋表面与混凝土之间的化学胶结力，并降低了钢筋与混凝土之间的摩擦力，所降低了钢筋与混凝土之间的摩擦力，所有这些因素都将导致钢筋与混凝土之间有这些因素都将导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退化。的粘结性能退化。第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法2 2、考虑钢筋腐蚀影响的承载能力计算、考虑钢筋腐蚀影响的承载能力计算（1 1）正截面抗弯承载力）正截面抗

17、弯承载力 对使用多年的在役结构进行承载能对使用多年的在役结构进行承载能力评估时，应考虑钢筋腐蚀的影响。力评估时，应考虑钢筋腐蚀的影响。 如果受压区混凝土截面损失较大时，如果受压区混凝土截面损失较大时，则应考虑其对承载力的影响。则应考虑其对承载力的影响。第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估2-22-2考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评考虑钢筋腐蚀影响的承载能力评估方法估方法第二章第二章 混凝土结构承载能力及耐久性评估混凝土结构承载能力及耐久性评估图图2-1 2-1 考虑钢筋腐蚀影响的受弯构件考虑钢筋腐蚀影响的受弯构件正截面承载力计算简图正截面承载力计算简图 2-22-2考虑钢筋腐