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文档简介
震后交通基础设施重建技术系列指南之五美国肯塔基州震后公路桥梁性能快速评估手册目 录1 概述12 震后桥梁性能快速评估流程12.1 准备工作12.2 现场检查22.3 后续工作23 装备34 现场检查44.1 总则44.2 出发前准备工作54.3 现场作业54.4 桥梁64.5 护坡损坏84.6 混凝土桥跨破坏104.7 钢桥破坏134.8 桥面破坏164.9 桥台破坏184.10 支座破坏214.11 桥墩破坏255 震后桥梁检查表326 震后桥梁检查张贴标志35震后公路桥梁性能快速评估手册1 概述桥梁工程是重要的生命线工程。本文是震后公路桥梁性能快速评估的指南,指南以不同的损坏水准来评价桥梁结构的性能。对结构的安全性和可用性进行快速评价是恢复生命线工程的关键。指南通过对不同桥梁采取不同的应对措施(如“完全开放”,“小心驾驶”,“限速通行”,“救援车辆通行”,“关闭”)来确保行车和行人的安全;并以不同颜色标识不同应对措施,区分结构的危险等级,绿色代表结构的损伤很小,蓝色代表结构受到轻度损伤,黄色代表结构受到较大损伤,橙色代表结构损伤严重,红色代表结构损伤极为严重甚至倒塌。通过这种方法,可快速的评估桥梁性能,为紧急救援和灾后重建提供必要信息。本指南主要面向各地交通系统的、可迅速到达现场的一线工作人员,主要依据是:(1)震后桥梁工程师不能立即到现场做出专业评估;(2)严重受损的桥梁在余震、汽车、自重等作用下可能会加重损坏状况,因此需要进行持续不断的观察。本指南可作为现场的作业手册,为公路桥梁震后的性能详细评估提供参考。2 震后桥梁性能快速评估流程本指南主要面向各地交通系统的、地震后可迅速到现场的一线工作人员,以表观损伤检查为主。检查目的是评定桥梁结构的安全等级,共分为以下五种:l 绿色 完全开放l 蓝色 小心驾驶l 黄色 限速通行l 橙色 桥梁关闭,只限救援车辆通行l 红色 关闭检查表格以电子版的方式填写,由专家系统给出评估结果及建议措施。随后由专业桥梁工程师进行的专业检查和修复加固工作,可根据这些表格信息制订优先级顺序。2.1 准备工作现场检查前的准备工作包括:(1) 当地主管部门检查本区桥梁在震区的分布情况(2) 挑出危桥(3) 收集其它可能会威胁到检查人员安全的信息该阶段可采用航拍图片、各地一手资料等信息。准备阶段的工作要做好做细,以便把检查组有效的分配至安全区域。必须要明确的一点是,重要交通要道上的桥梁结构性能要首先评估。重要交通要道是指连接医院、学校、电站、电信信号基站、城市等的公路路线。2.2 现场检查现场检查工作要求每个检查组至少配备两个人,主要检查震后桥梁的结构性能和场地地质条件。检查组要检查桥梁结构的所有重要构件,并填写到电子表格中。专家系统根据每个重要构件的损伤等级(“无损”,“轻度”,“中度”,“严重”),评价桥梁结构的整体性能,提出建议措施。当桥梁有多跨时,每跨的材料(混凝土、钢结构、木结构)和类型不一致时,专家系统对每跨进行单独分析,评估结果取各跨的最不利情况。当桥梁结构评定为绿色时,桥梁正常通行,“桥梁开放”标志用来告知所有车辆和行人该桥安全。当桥梁结构评定为蓝色时,该桥会标上“小心驾驶”的标志,并且需要进行进一步的养护评估。当桥梁结构评定为“黄色”时,该桥会标上“限速通行”标志,并且需要桥梁工程师来进行进一步的评估。检查组要告知当地的交通管理部门,由于桥梁损伤,车祸事件可能随时发生。应在此桥设置路障,以限制车流的速度。当桥梁结构评定为“橘色”时,该桥会标上“桥梁关闭,救援车辆通行”标志,并且需要桥梁结构工程师来进行下一步的评估。该标志表示由于桥梁损伤,此桥发生车祸事件的危险很高,并且会威胁到人员的生命安全。该桥对所有非紧急救援车一律关闭。紧急救援车辆过桥时要限速通行。检查组要联系当地的交通管理部门进行交通管制,并与养护人员联系采取一些临时的支承来保护结构安全。当桥梁结构评定为“红色”时,该桥会标上“桥梁关闭”标志,并且需要桥梁工程师进行随后的详细评估。检查组要联系当地交通管理部门阻断交通,设置临时的路障,同时通知上级部门桥梁关闭情况。当桥梁评定为“红色”时,随后要由专家组进行专业评估。检查组的判断对桥梁结构的整体性能,以及不可预测的损伤非常重要。检查组可不采用专家系统的评定结果,在电子表格的备注栏中填写他们的发现、意见。检查表格对加固评估、紧急支承、修补都大有帮助。所有建议都要及时与各部门进行沟通、协调。在检查过程中,若发现较大的震害,如电线杆倒塌、交通限制仪器损坏、路障破坏等,当地政府部门要及时赶到并进行相应处理。2.3 后续工作所有标有“蓝色”的桥梁需要养护人员去解除或修复桥梁的损坏。所有标有“黄色”、“橘色”、“红色”的桥梁在随后的几天之内由起码一个桥梁专业工程师进行深入评估。检查组要对受灾区域内的桥梁进行更为详细的评估,并挑出先前检查中需要进行进一步观测的桥梁结构。随后的检查工作一般要在稍强的余震后进行,因为强余震有可能会进一步损坏桥梁,因此需要更严格的限行措施。严重受损的桥梁在余震、汽车、自重等作用下可能会加重损坏状况,因此需要进行持续不断的观察。基础、桩和承台的损伤无法通过快速的表观检查进行评估,如果需要,则需进行发掘工作,本指南本着快速评估的原则,不包括本部分内容。3 装备一个成功的震后检查取决于准备、组织、协调、沟通和合作等环节。震后公路交通系统处在危险的一线,首先要确保检查组的安全。检查组至少要包括两个人,而且对检查路线要熟悉。下面列出了检查组所需的一些仪器。l 收音机l 手机(充电器、多块电池)l 登山器具l 检查手册和至少20份检查表格;或电脑l 草纸、铅笔、录音机l 手电l 相机或摄像机l 靴子l 小被毯l 雨具l 手套l 紧急药品l 打火机l 小铁铲l 小刀l 绳梯l 铅锤l 指南针l 标尺,检查裂缝宽度和深度l 螺丝起子l 钳子l 扳手l 简易路障l 限速标志l “路线关闭”标志l 绿色、蓝色、黄色、橘色、红色张贴标志4 现场检查4.1 总则公路桥梁结构主要由以下部分组成:护坡、主跨、桥面、桥台、支座、桥墩等。任何两座桥梁的结构型式和组成都不可能完全一致,有的桥梁则可能没有以上所提的所有构件。图一为桥梁结构的主要构件组成。图1 桥梁主要构件组成示意图4.2 出发前准备工作l 检查桥梁类型和桥址l 备齐检查仪器和必要装备l 分配任务具体到人l 如果救援需要,检查组要随时在桥梁附近待命4.3 现场作业l 检查人员姓名l 桥梁基本信息l 对全桥进行表观检查,关注 护坡损坏情况 混凝土梁、钢梁损坏情况 桥面损坏 支座破坏 桥墩损坏l 在对桥梁整体结构性能进行评定之前,勿行走或驾车过桥下或桥上l 过桥上或桥下时应加倍小心,因为余震可能会导致桥梁损伤加重甚至倒塌l 检查组队员之间要保持一定距离,并且不要同时在桥下作业l 如果桥梁已经完全倒塌或完全丧失功能,则立即在桥边显著位置张贴上“红色”标志,检查组无需进一步检查l 逐项检查“检查表格”中的各个部件l 对每个结构构件进行详细的损伤分级 无损 轻度 中度 严重l 对某项内容无法确定时,与本组其它队员进行协商l 填写检查表格,提出修复建议措施,并张贴桥梁性能等级(绿色,蓝色,黄色,橙色,红色)标志l 通知当地交通管理部门进行必要的限速、限行和设置路障等l 对所检查桥梁进行拍照l 对照片进行分类、命名,明确损伤类型、方向和位置l 若允许,可对破损情况进行摄像,记录检查队员的评述l 对桥梁结构进行评定,张贴评定标志(绿色,蓝色,黄色,橙色,红色)l 对检查表格给出的建议采取应对措施4.4 桥梁在公路桥梁中,桥梁类型众多,常见梁桥类型如下所示。图2 预制混凝土连续i梁图3 预制混凝土简支t梁图4 现浇混凝土箱梁4.5 护坡损坏在最近的国内外地震中,桥梁结构的护坡主要受到桥头搭板、沉降、侧移等震害。当竖向或横向的变位超过30厘米时,对车辆可能会造成较大的破坏,故认为在此条件下,属于严重破坏。当竖向或横向的变位在15厘米到30厘米之间时,可定为中度破坏;当变位小于15厘米时,定为轻度破坏(桥头搭板的剥落和开裂在中震时即可能发生)。图5 轻度破坏(桥台下护坡斜对角开裂)图6 轻度破坏(桥头搭板变形)图7 中度破坏(引路路堤沉降)图8 严重破坏(断层导致车道破损)4.6 混凝土桥跨破坏混凝土梁主要观察裂缝和混凝土的剥落情况。同时也要关注主梁的过大变形问题,因为主梁发生过大的变形时,说明主筋已经屈服或者预应力刚束已经无法满足承载能力要求。对混凝土结构,检查员要拿锤子敲击截面顶端,以检测截面状况:高分贝回响说明混凝土截面完好,而低沉的回响则说明截面内部可能有裂缝。支座系统主要检查裂缝、混凝土剥落等情况。主梁要关注其移位情况。监理工程师论坛/图9 轻度破坏(主梁支点附近开始有剪切裂缝)图10 中度破坏(盖梁破坏)图11 中度破坏(混凝土箱梁上的弯曲裂缝)图12 严重破坏(局部倒塌)图13 完全失效(简支梁桥)4.7 钢桥破坏钢桥相对混凝土桥来说,其破坏较难发现。钢桥需要检查重要构件的局部屈曲和上下弦或斜杆的损坏情况。图14 轻度破坏(斜撑屈曲)工程监理图15 轻度破坏(锚栓脱落)图16 中度破坏图17 严重破坏(钢梁屈曲)图18 完全失效4.8 桥面破坏通过桥面可以判断桥梁结构的受力、变形情况。桥面混凝土剥落、伸缩缝处的大变形、桥跨的过大变形一般表示结构内部有损伤。纵缝的变形一般表示墩顶的位移也较大。斜度较大的斜弯桥一般会受到垂直桥跨的变形,并会导致栏杆、路缘石混凝土的剥落,甚至导致栏杆的损坏。一般来说,这一类破坏不是严重的结构破坏,但会威胁到行车的安全。图19 轻度破坏(沿着桥面中心线近8厘米侧移)图20 轻度破坏(栏杆压塌)图21 中度破坏(支座垫石失效,铰接点压碎)图22 严重破坏(桥面破裂)图23 严重破坏(桥面剪切失效)4.9 桥台破坏地震中纵向变形可能会导致背挡墙的破坏。一般来说,这种破坏是允许的,因为挡墙一般被设计成“保险丝单元”,从而起到保护支承桩的作用。横向变形则会导致翼墙和桥台剪切键的破坏。填土墙、护坡失效、液化、龟裂、桥台基础不均匀沉降等一般是由于基础变位或破坏所导致。图24 轻度破坏(桥台背挡墙和翼墙的剪切裂缝)图25 轻度破坏(中间剪切键破坏和桥台的纵向变位)图26 中度破坏(桥台纵向变位)图27 严重破坏(基础变形,桥台承台的纵向变形和扭转)图28 完全失效(剪切键失效导致落梁)4.10 支座破坏地震中,桥梁结构各个节点间的连接构件是最薄弱的环节。桥台和墩上的支座常见震害有:支座系统的倾覆、螺栓剪坏或松动、剪切固定板的变形等。同时,需要检查支座的支承宽度。摆柱式支座有可能会受到较大的竖向变形破坏,15厘米到30厘米的变形视为中度破坏;超过30厘米则视为严重破坏。图29 无损(温度作用下摆柱式支座的变形)图30 无损(温度荷载下橡胶支座变形)图31 轻度破坏(钢支座破坏,裂缝)图32 轻度破坏(跨中铰接点的撞击)图33 中度破坏(支座系统破坏,螺栓拔出)图34 中度破坏(锚固螺栓剪坏)图35 严重破坏(钢梁相对支座支承移位)图36 完全失效(落梁)图37 完全失效(墩上上部结构移位)4.11 桥墩破坏桥墩震后可能会有弯曲裂缝和剪切裂缝。当裂缝只在表面,而且混凝土的剥落只在局部时,可视为轻度破坏;当大片混凝土剥落,且裂缝延伸至混凝土核心区(箍筋包围区),可视为中度破坏或严重破坏,此时结构需要进行临时支撑。我国旧桥桥墩的配筋情况无法保证结构具有足够的延性,因此中度破坏和严重破坏之间的界限并不明显。当裂缝为斜裂缝时(剪切裂纹),则可先视为严重破坏,等随后的深入调查再行确认。主筋的屈曲也同样视为严重破坏。墩顶需要检查墩与盖梁的节点处破坏情况;墩底需要检测土层的移位、液化、龟裂、不均匀沉降等震害现象,因为这些震害有可能是地基的移位,从而造成承台的破坏。图38 无损图39 轻度破坏(剪切破坏)图40 轻度破坏(墩底混凝土保护层的剪切裂纹)图41 轻度破坏(桥墩通长扭转/剪切裂缝)图42 中度破坏(桥墩剪切破坏)图43 严重破坏图44 严重破坏(桥墩剪切破坏)图45 完全失效图46 完全失效图47 完全失效(约束失效)5 震后桥梁检查表检测员名单: 时间: 桥梁信息gps 定位(经纬度): 桥梁代码: 路线: 桥位桩号: 下穿通道名: 结构类型39混凝土拱桥钢拱桥钢箱梁桥钢i型梁桥钢桁架桥现浇混凝土梁桥预制混凝土实心板预制混凝土空心板涵洞未知其它 支座类型摆柱式辊轴式活动滚动固定板式橡胶支座盆式橡胶支座未知其它 注:对多跨桥梁记录损坏最严重的桥跨,尽可能完成下表的所有选项检查工作。无损轻度中度严重护坡/路堤桥头搭板沉降侧移混凝土梁弯曲裂缝剪切裂缝支承/支座的混凝土剥落钢梁局部屈曲斜杆/上下弦节点桥面纵缝位移伸缩缝位移栏杆桥面开裂/剥落桥台背挡墙变位翼墙变位弯曲/剪切裂缝基础变位支座倾覆破坏拔出破坏约束破坏桥墩弯曲裂缝剪切裂缝桥墩-盖梁节点破坏基础移位局部屈曲建议措施低:安全。警戒:小心驾驶。
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