（模式识别与智能系统专业论文）在役公路桥梁的评价及其加固研究.pdf

委员： 采住 引吼钐钟每 巴工业大学硕士 凇梭 声没狰丧园印川奋i 胁抄肌格撵 名船少些撕刮救拯 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名彳砂拜晌 签字日期：伊l1 年叶月叼日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解合肥工业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权合肥工业大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：彳侈鲆火乞 签字日期：钞f 1 年午月明日 j i j 作单位：鲁j 眈午印玖硝。乏 通讯煳b c 苛铀南似 磁力j 寥 导师签名：嘶 签字日期2 _ p ，年归尹 电话：晌6y 7 7 今) 书卜 邮编： 来越多，这对公路 化、车辆荷载的增 加、不利环境的影响以及养护维修的欠缺，不可避免的产生了各种结构损伤， 导致结构的承载能力和耐久性降低，影响到桥梁的正常使用，制约了公路运输 的发展。如何评价在役桥梁的承载能力和安全性，正确的评估结构物的损伤程 度，合理的对桥梁进行加固维修，提高桥梁的可靠性，已经引起各方的高度重 视。开展在役公路桥梁的评价及其加固的研究工作，对于推动我国桥梁建设， 提高桥梁工程质量，挖掘在役桥梁的承载潜力，有着十分重要的意义。本文对 桥梁承载能力评价及加固的主要方法和步骤进行了详细阐述，结合规范要求对 桥梁承载能力检算系数的取值做出了一些探讨，提出了对桥梁调查、结构混凝 土强度及结构动力特性评定结果进行综合评价以确定承载力检算系数的方法， 并且引入了结构耐久性恶化系数以有效利用无损检测数据对桥梁进行评价。最 后结合工程实例对桥梁评价及加固方法的实用性进行验证，证明了方法的有效 性及可靠性。希望本文对桥梁评价加固理论的丰富和发展能有一定的帮助，能 为以后桥梁的加固设计提供合理的建议。 关键词：桥梁评价检算加固 r e s e a r c ho ft h ee v a l u a t i o na n ds t r e n g t h e n i n go fh i g h w a y b r i d g e si ns e r v i c e a b s t r a c t t h er a p i dg r o w t ho ft r a f f i cl o a da n di n c r e a s i n gn u m b e ro fl a r g ea n dh e a v y l o r r i e sh a v ep o s e dh i g h e ra n dh i g h e rd e m a n do nt h eq u a l i t yo fh i g h w a yb r i d g e s s o m eh i g h w a yb r i d g e s ，d u et ot h ea g e i n go fs t r u c t u r e ，i n c r e a s eo fv e h i c l el o a d ， i n f l u e n c eo ft h ee n v i r o n m e n ta n dl a c ko fm a i n t e n a n c e ，i n e v i t a b l ys u f f e rf r o m s t r u c t u r a ld a m a g e ，w h i c hf u r t h e rl e a d st ot h ed e c r e a s eo fc a r r y i n gc a p a c i t ya n d d u r a b i l i t y i nt h i sw a y ，t h er e g u l a rs e r v i c eo ft h eh i g h w a yb r i d g e s c a nn o tb e g u a r a n t e e d ，w h i c hs t i f l e st h ed e v e l o p m e n to ft h er o a dt r a n s p o r t a t i o ni n d u s t r y a t t e n t i o nh a sb e e nd r a w nt ot h ee v a l u a t i o no ft h ec a r r yc a p a b i l i t ya n ds e c u r i t yo f t h eh i g h w a yb r i d g e si ns e r v i c e ，a sw e l la st h e p r e c i s ea s s e s s m e n to ft h ed a m a g e o ft h es t r u c t u r e ，s oa st oe n s u r ep r o p e rm a i n t e n a n c eo ft h eb r i d g ea n dt oi n c r e a s e t h ee n h a n c et h er e l i a b i l i t yo ft h eb r i d g e s i ti s h i g h l ys i g n i f i c a n tt oc a r r yo u t r e s e a r c ho nt h ee v a l u a t i o na n ds t r e n g t h e n i n go ft h eh i g h w a yb r i d g e si ns e r v i c e ，i n t e r m so fa d v a n c i n gt h eb r i d g e c o n s t r u c t i o n ，i n c r e a s i n gt h ep r o je c tq u a l i t ya n d r e a l i z i n gt h ec a r r y i n gp o t e n t i a lo f t h eh i g h w a yb r i d g e si ns e r v i c e t h ec u r r e n tr e s e a r c he l a b o r a t e so nt h em e t h o d sa n d p r o c e d u r e s f o r t h e e v a l u a t i o na n ds t r e n g t h e n i n go fc a r r y i n gc a p a c i t yo f b r i d g e s ，e x p l o r e st h ev a l u eo f b r i d g el o a dc a p a b i l i t ya s s e s s m e n ti n d e xb yr e f e r e n c et or e l e v a n tr e q u i r e m e n t s ， p r o p o s e sm e t h o d s f o r u n d e r p i n n i n gt h ec a p a b i l i t ya s s e s s m e n ti n d e xt h r o u g ha c o m p r e h e n s i v eju d g m e n to ft h eb r i d g es u r v e y , s t r u c t u r a lc e m e n ts t r e n g t ha n d s t r u c t u r a ld y n a m i cp r o p e r t y ，a n di n t r o d u c e st h es t r u c t u r a ld u r a b i l i t yd e t e r i o r a t i o n i n d e xt oe f f e c t i v e l ym a k eu s eo ft h en o n - d a m a g ed a t af o rt h ee v a l u a t i o n t h ep a p e rf i n a l l yp r o v e sf o rt h ev a l i d i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h ee v a l u a t i o na n d s t r e n g t h e n i n gm e t h o dt h r o u g he m p i r i c a li n v e s t i g a t i o n i ti sh o p e dt h a tt h ep r e s e n t p a p e rc o u l ds h e dl i g h to nt h ed e v e l o p m e n to ft h ee v a l u a t i o na n ds t r e n g t h e n i n g t h e o r yo fh i g h w a yb r i d g e s ，a n dp r o v i d ev i a b l es u g g e s t i o n sf o rt h es t r e n g t h e n i n go f b r i d g e s k e y w o r d s ： b r i d g e ；e v a l u a t i o n ；a s s e s s m e n t ；s t r e n g t h e n i n g 硕士研究生的学习生涯即将结束，但知识的累积却无穷无尽，借硕士毕业 论文即将完成之际，向所有关心和帮助过我的各位老师和同学致以深深的谢意! 首先，我向我尊敬的导师，合肥工业大学杨树萍副教授致以衷心的感谢。 攻读硕士学位期间，在生活中杨老师给予了无微不至的关怀，在学习上提供了 莫大的关心、竭力的支持及诸多的帮助；在本篇论文的写作中，从论文的选题 到具体的论文结构，均得到杨老师的详细指导，让我在论文撰写中少走了许多 弯路，而且在论文初稿完成后，杨老师提出了更加宝贵的修改意见及建议；杨 老师治学严谨、为人正直、宽以待人、和蔼可亲，其无微不至的关怀让我感激 不尽，其谆谆教诲令我终身受益，其高尚品质使我终身难忘。 感谢提供实习机会的安徽省交通规划设计研究院，实习期间单位领导不仅 在工作上给予指导，还给予了生活上关怀，在此深表谢意。 感谢所有关心、帮助我的同学和朋友，希望我们在学校及实习期间建立的 友谊长青。 感谢即将为本文的审阅付出辛勤劳动的各位专家，感谢他们在百忙之中帮 助我完成硕士论文的最后一个过程，这是我莫大的荣幸。 最后，向远在家乡的父母致以深深的谢意! 感谢您们在我的求学生涯中给 予的无微不至的关怀! 感谢父母无私的奉献! 二十多年来，您们教给了我做人 的道理和处世的原则，您们的牵挂和鼓励催我奋进。祝愿父母身体健康! 由于个人学识有限，本论文的研究还有许多不足之处和有待完善之处，敬 请各位老师和同学提出宝贵意见。谢谢! 作者：纪秋吉 2 0 1 1 年3 月1 5 日 1 1 1 1 1 2 相关研究的国内外概况及发展趋势2 1 3 本文研究的主要内容3 第二章在役桥梁承载能力评价4 2 1 桥梁调查5 2 1 1 现场检查的分类5 2 1 2 现场检查的主要内容5 2 2 桥梁承载能力检算7 2 2 1 鉴定方法规定的承载力检算基本公式7 2 2 2 承载力综合评定及检算系数取值方法9 2 2 3 结构耐久性综合评价及恶化系数芎的取值方法1 3 第三章荷载试验。1 6 3 1 静载试验1 6 3 1 1 静载试验的主要目的1 6 3 1 2 静载试验的主要内容及一般过程1 8 3 2 动载试验2 0 3 2 1 动载试验的主要目的2 0 3 2 2 动载试验的主要内容及一般过程2 0 3 3 利用静载试验评定桥梁的加固效果2 2 3 3 1 工程实例概况2 2 3 3 2 试验目的和内容2 3 3 3 3 静载试验方案和实施过程2 3 3 3 4 静载试验结果分析2 5 第四章在役桥梁常见病害、成因及加固方法2 8 4 1 在役桥梁常见病害及其成因一2 8 4 1 1 桥梁常见病害的主要类型2 8 4 1 2 公路桥梁常见病害成因的宏观分析3 0 4 1 3 公路桥梁常见病害成因的微观分析3 2 4 2 桥梁常见加固方法及其加固机理分析3 4 4 2 1 粘贴碳纤维加固法3 4 4 2 2 粘贴钢板加固法3 7 4 2 3 体外预应力加固法3 9 4 2 4 外包混凝土增大截面加固法4 0 第五章桥梁评价与加固方法在工程实例中的应用。4 2 5 1 某高速公路改造工程阜蒙河桥的评价与加固4 2 5 2 桥梁调查4 3 5 2 1 外观检查4 3 5 2 2 无损检测4 6 5 2 3 构件技术状况综合评定及检算系数z l 的取值4 8 5 2 4 结构耐久性恶化情况综合评价及恶化系数毛的取值5 0 5 3 桥梁结构检算及承载力评价5 2 5 3 1 原结构复核计算及加铺整体化桥面板分析5 2 5 3 2 承载力评价一5 4 5 4 阜蒙河桥改造及加固设计5 5 5 4 1 桥梁改造设计5 5 5 4 2 桥梁加固设计5 6 5 5 阜蒙河桥加固施工工艺5 7 5 5 1 整体化桥面板施工工艺5 7 5 5 2 表层缺陷处理及裂缝封补工艺5 8 5 5 3 粘贴钢板加固施工工艺5 8 第六章结论与展望。6 0 6 1 结论6 0 6 2 展望6 0 参考文献6 1 攻读硕士学位期间发表的论文。6 3 图3 3 双曲拱桥外观2 2 图3 - 4 桥梁主跨形式2 2 图3 - 5 加载车辆示意图2 3 图3 - 6 工况1 2 4 图3 - 7 工况2 2 4 图3 - 8 工况3 2 4 图3 - 9 加载车横向布置图2 4 图4 - 1 桥梁病害成因分析图3 1 图4 - 2 简支t 梁结构裂缝3 3 图4 3 粘贴碳纤维材料增强正截面抗弯能力3 5 图4 4 粘贴碳纤维材料增强斜截面抗剪能力3 5 图4 - 5 粘贴碳纤维材料施工工艺流程图3 6 图4 6 粘贴钢板增强正截面抗弯能力3 7 图4 7 粘贴钢板增强斜截面抗剪能力3 7 图4 - 8 钢板粘贴工艺流程图3 8 图4 9 施加体外预应力加固方法常见布筋形式3 9 图4 1 0 体外预应力加固方法施工工艺流程图4 0 图4 1 l 加厚桥面板( 加铺整体化空心板) 增大截面法示意图4 0 图4 1 2 外包混凝土增大截面法示意图4 1 图4 1 3 外包混凝土增大截面加固法施工工艺流程图4 1 图5 1 全线桥梁统计图4 2 图5 - 2 阜蒙河桥正面及侧立面图4 2 图5 - 3 桥面系部分病害情况4 4 图5 4 上部梁板部分病害情况4 5 图5 - 5 墩台与基础部分病害情况4 6 图5 62 0 + 2 6 + 3 8 + 2 6 + 2 0 m 连续箱梁离散模型示意图5 2 图5 - 7 承载能力极限状态下箱梁弯矩包络图5 2 图5 82 0 m 空心板结构离散模型示意图5 3 4 c u 0 4 9 1 1 1 l o 图 图 图 图 0 1 2 图5 一1 3 图5 - i 4 边板承载能力极限状态下弯矩包络图5 3 整体化空心桥面板示意图5 5 粘贴钢板加固空心板梁横断面及侧面示意图5 7 整体化桥面板施工工艺流程图5 7 整体化桥面板施工现场照片5 8 粘贴钢板施工现场照片5 9 8 1 0 表2 - 3 桥梁混凝土构件强度状况评定方法1 1 表2 4 日本铁道技术研究院基于状态指标s 的桥梁安全评定方法1 2 表2 - 5 基于结构动力特性的评定方法1 2 表2 - 6 桥梁构件各项评定结果推荐权重值1 3 表2 - 7 承载力检算系数z 取值表1 3 表2 - 8 混凝土碳化深度评价方法1 4 表2 - 9 钢筋锈蚀电位评价方法1 4 表2 1 0 钢筋保护层厚度评价方法1 5 表2 - i1 结构耐久性恶化情况推荐权重值1 5 表2 - 1 2 结构耐久性恶化系数毛取值表1 5 表3 - iz ：与r l 的对应关系1 8 表3 - 2 试验内力与设计内力比较表2 5 表3 - 3 加固后工况1 试验结果2 5 表3 - 4 加固后工况2 试验结果2 6 表3 - 5 加固后工况3 试验结果2 6 表3 - 6 工况l 扰度校验系数2 7 表3 - 7 工况2 扰度校验系数2 7 表5 - 1 混凝土回弹强度与碳化深度部分检测结果表4 6 表5 - 2 钢筋保护层厚度部分检测结果表4 7 表5 - 3 钢筋锈蚀电位测试结果汇总表4 8 表5 - 4 阜蒙河桥外观质量评定表4 9 表5 - 5 混凝土强度评定表4 9 表5 6 自振特性评定表5 0 表5 - 7 构件综合评定及z 取值表5 0 表5 - 8 钢筋锈蚀电位评价表5 l 表5 - 9 混凝土保护层厚度评价表5 1 表5 1 0 构件耐久性综合评定及毛取值表5 1 表5 - il 承载能力极限状态验算表5 2 表5 1 2 主桥承载能力评价表5 4 表5 一l3 引桥边板承载能力评价表5 4 1 1 研究背景与意义 1 1 1 研究背景 章绪论 随着我国经济实力的不断增强，我国的交通运输事业得到了迅速的发展， 公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高。特别是国家近年来加大了 基础设施建设的投资力度，公路面貌日新月异。截至2 0 0 9 年底，全国公路总里 程已达3 8 6 0 8 万公里，比0 8 年末增加1 3 0 7 万公里，其中，等级公路里程3 0 5 6 3 万公里，高速公路6 5 1 万公里；公路桥梁总数达到6 2 1 9 万座，计2 7 2 6 0 6 万 延米。公路运输以其方便快捷的特点，正在国民经济发展中发挥着越来越重要 的作用。公路运输发展之基础是公路，良好的路况才能为司乘人员提供安全快 速的行车条件。桥梁更是保证公路畅通的咽喉，其承载能力和通行能力是确保 全线畅通的关键。 桥梁和其他建筑物一样，其“生命周期”亦不外乎经历以下三个阶段：建 造、使用和老化。在桥梁建设过程中，虽然人们采取各种措施，千方百计确保 工程质量，但公路桥梁长期在自然环境( 温度、湿度变化、大气腐蚀) 和使用 环境( 材料与结构的疲劳、荷载作用与频率的增加) 的作用下，总会逐渐产生 损坏现象，这是一个不可逆的过程。近年来，公路交通量急速增长，大型重 载的运输工具越来越多，这对公路桥梁提出了越来越高的要求。而一部分公路 桥梁由于桥梁结构的老化、车辆荷载的增加、不利环境的影响以及养护维修的 欠缺，不可避免的产生了各种结构损伤以及病害，导致结构的承载能力和耐久 性降低，影响到桥梁的正常使用，制约了公路运输的发展。公路桥梁造价高昂， 将所有不适应公路运输发展需要的桥梁拆除重建是不现实的，而采用适当的方 法，加固和拓宽旧桥，恢复和提高结构的承载能力和通行能力是切实可行的1 2 。 因此，在建设高标准的公路桥梁的同时，应加强对旧桥的检测、评价和加固补 强。 如何对在役桥梁的承载能力和安全性进行评价，正确的评估结构物的损伤 程度，合理的对桥梁进行加固维修，提高桥梁的可靠性，已经引起各方的高度 重视，成为桥梁工程界的热点研究课题。 1 1 2 研究意义 旧桥的评价及加固技术，是针对在役桥梁进行检测、评价、维修、加固或 改造等技术方法的总称。据日本有关统计资料表明，对于结构建筑物( 包含公 路桥梁) 承载能力和使用性能进行检测评价，在投入使用后一般有两次高峰期， 年左右，称为大周期。小周 完好的技术状态；大周期是 对结构建筑物进行鉴定，判定其使用状态，以便做出相应的对策。近年来我 国相关的研究主要是针对在役桥梁的使用状况做出符合客观实际的评价，从而 制定出相应的技术加固或改造方案，在旧桥的检测、承载力评价、加固改造技 术和施工工艺等方面都取得了许多宝贵经验，产生了不少成功的范例。 开展在役公路桥梁的评价及其加固的研究工作，对于推动我国桥梁建设， 提高桥梁工程质量，挖掘在役桥梁的承载潜力，有着十分重要的意义。此外， 研究还具有较大的现实意义和经济意义。一方面将节省大量投资，收到良好的 经济效益，特别是对于经济刚刚起步的贫困地区意义尤为重大：另一方面通过 科学的评价对旧桥危桥进行维修加固以及改造，是消除交通隐患，提高道路通 行能力和服务水平的有效途径，也是检验公路部门管养水平的重要标准【3 j 。依 托扎实的理论基础建立起来的经济高效的桥梁评价方法以及加固技术必将具有 广泛的应用价值。 1 2 相关研究的国内外概况及发展趋势 对在役桥梁的评价和加固是一个世界性的课题，一些发达国家，由于经济 发展较早，道路交通和城市建设经过建设高峰后，均已进入平缓阶段，桥梁工 程的重点已逐步转移到在役桥梁的养护维修、评价及加固方面，较早的开始了 相关研究，根据自己具体情况制定了相应的评价方法或准则。由西方2 4 个国家 参加的国际经济合作与发展组织( o e c d ) 做出了有关桥梁检查、承载力评定 以及桥梁养护等研究报告，报告认为：道路桥梁承受的荷载越来越大，同时承 受特殊荷载作用的频率越来越高，并且由于外部环境的影响，桥梁的损伤逐步 加大，因此，致力于发展承载力的评定方法，对既有桥梁的养护、维修与加固、 改造的正确决策是十分重要的。2 0 世纪8 0 年代，美国联邦公路局( f h w a ) 也提出了题为“增大在役桥梁的承载能力以延长其使用寿命”的研究课题。美 国a c i 规范专门讨论了“既有结构物的强度评定”，并且做出规定：如果对结 构物的安全性有疑问，可考虑使用计算方法和荷载试验，或者两者并用的方法 对结构物进行强度评价1 3z j p 引。 上个世纪8 0 年代以来，我国在旧桥的承载力评估和加固改造技术的研究试 验方面进行了大量的工作。交通部在“六五”、“七五”计划期间下达了一系列 关于旧桥检测、承载力评定以及加固技术的科研课题，举办了多次桥梁维修、 养护、加固、改造技术的学术会议，极大地推动了公路在役桥梁的评价方法及 加固技术的研究。交通部公路科学研究所曾先后承担了交通部科技攻关项目： “大跨径混凝土桥梁荷载试验方法 、“双曲拱桥上部结构承载力评定方法9 96 l ：钢 筋混凝土组合梁桥承载力评定方法”、“公路桥梁使用功能评定方法 等的研究。 2 通过这些研究，缩短了我国公路桥梁检测试验技术与国外水平的差距，并使具 有我国特色的量大、面广的双曲拱和组合梁桥等有了专门的评定方法l l 儿4 | 。近 年来，由于新材料、新理论和新技术的发展，出现了许多新的评价理论和加固 维修技术，极大的提高了在役桥梁的通行可靠性，并在实践中获得了显著的社 会经济效益，推动了交通事业的发展。 目前，对旧桥的承载力评定，英、美等国主要采用根据计算分析结合无损 荷载试验评定的方法。日本、加拿大采用的是荷载效应的修正计算方法，并正 向专家系统评估的方向发展。此外，英国还在研究如何对桥梁结构的寿命进行 评估，美国则提出了一种适用于中小桥梁的结合“半静力”荷载试验与简化有 限元模拟分析的评定方法【4 j 。 1 3 本文研究的主要内容 本文主要对在役桥梁的承载能力评价以及检测加固方法进行研究，旨在提 出一些合理化的建议，为今后的桥梁评价与加固提供必要的参考价值。主要研 究内容包括以下几点： 1 在役桥梁承载能力评价。对桥梁承载能力评价的主要方法和步骤进行了 详细阐述，重点研究了结构承载力的检算方法。结合规范要求对桥梁承载能力 检算系数的取值做出了一些探讨，提出了对桥梁调查、结构混凝土强度及结构 动力特性评定结果进行综合评价以确定承载力检算系数的方法。 2 公路桥梁典型病害、成因及其加固方法。将公路桥梁的各种常见病害按 照对桥梁使用性能、耐久性、承载力及正常使用的影响进行分类并分别作详细 阐述，之后对病害的成因做出了一些分析与研究。然后详细阐述了目前公路桥 梁常见的四种加固方法，并研究了各种加固方法的计算要点及施工流程。 3 荷载试验。详细阐述介绍了静载试验及动载试验的基本理论和方法，并 结合工程实例用静载试验的方法对某双曲拱桥的加固效果进行评价。 4 桥梁评价与加固方法在工程实例中的应用。结合工程实例，对桥梁进行 评价与加固研究。详细分析评价了阜蒙河桥，并对加固设计方法进行了介绍。 充分验证了桥梁评价及加固方法的有效性及适用性。 5 结论与建议。总结本文所做的工作，对未来评价与加固方法进行展望， 希望本文能对桥梁评价与加固理论的丰富和发展能起到一定的推动作用，能为 以后桥梁的加固设计提供合理的建议。 第二章在役桥梁承载能力评价 准确地评价一座桥梁的承载能力是制定旧桥加固改造方案的前提，它决定 着桥梁改造加固的效果。交通部于1 9 8 8 年颁布了公路旧桥承载能力鉴定方法 ( 试行) ( 以下简称鉴定方法) ，这是目前我国公路旧桥承载力评定的主要依 据。该鉴定方法通过对桥梁的调查和结构验算，必要时再进行荷载试验，鉴定 桥梁的承载能力及其使用条件【5 1 。其对桥梁承载力的检算基本上是按现行的相 关公路桥梁设计规范进行，并根据桥梁的调查、检算以及荷载试验情况，采用 承载力检算系数z l 、z 2 对检算结果进行适当的修正。由此发展起来的承载力评 定体系如图2 1 。 图2 - 1 基丁：桥梁调查与检算的评价体系框架图 4 2 1 桥梁调查 桥梁调查是指通过现场检查的方式来了解桥梁的技术状况。为了客观的评 价桥梁的承载能力，全面了解桥梁的使用情况，必须对桥梁的技术状况及结构 缺陷进行全面而细致的现场检查，查明缺陷或潜在损伤的性质、部位、严重程 度及发展趋势，搞清出现缺陷和损伤的主要原因，分析既有缺陷和损伤对桥梁 承载能力的影响，为桥梁的维修和加固提供可靠的技术参数。 2 1 1 现场检查的分类 ( 1 ) 经常性检查 经常性检查是对桥面设施、上下部结构及其附属设施进行一般性检查，每 季度不少于一次，并填写经常性检查记录表，汛期应加强不定期检查，特大型 桥梁宜采用信息技术与人工作业相结合的手段进行经常性检查【6 】。经常性检查 以直接目测为主，配合简单工具量测，一般可与桥梁的小修保养工作结合进行。 ( 2 ) 定期检查 定期检查是桥梁养护管理系统中，采集结构技术状况动态数据的工作。通 过定期检查可以对结构的损坏做出评估，评定结构构件和整体结构的技术状况， 从而确定特别检查的需求与结构维修、加固或更换的优先排序【6 j 。定期检查以 目测结合仪器仪器检查为主，对桥梁各部分进行详细检查，一般安排在有利于 检查的天气下进行。定期检查周期根据桥梁的不同情况而定，最长不得超过3 年。新建桥梁缺陷责任期满时应进行一次全面检查，临时性桥梁每年至少检查 1 次。在经常性检查中发现桥梁技术状况在三类以上的，应安排一次定期检查。 ( 3 ) 特殊检查 特殊检查是指采用仪器设备等特殊手段和科学方法分析桥梁病害的确切原 因和程度，确定桥梁技术状态，以采取相应的加固、改造措施p 】。在对桥梁进 行加固、改造之前或者在地震、洪水、滑坡、泥石流、超重车辆行驶、行船或 重大漂浮物撞击之后应对桥梁作特殊检查。对于技术状况评定为四类者或者定 期检查难以判明损坏原因、程度及整座桥的承载能力时也应对其作特殊检查并 根据需要对桥梁结构缺损状况、桥梁结构承载能力以及桥梁防灾能力做出鉴定。 2 1 2 现场检查的主要内容 ( 1 ) 外观检查 首先应当对桥梁的总体尺寸( 如跨径、桥宽、矢跨比、墩台尺寸、标高等) 、 各部分构件的截面尺寸、钢筋直径及布置、支座位置等进行详细的量测、记录， 取得第一手现场资料。然后对桥梁的运营状况，特别是桥梁存在的缺陷和病害 进行反复的现场观测、检查和了解，以确定桥梁结构是否产生了异常的变形、 局部损伤；裂缝 支座、伸缩缝、 内容如图2 2 所 墩台li 基础 曩霎| | 篓霎il 蓑耋li 霎篝釜ll 曩囊i i 差茎 基本尺 寸、纵 轴线检 查 墩台 身 检查 沉降、 位移 检查 缺陷 情况 检查 裂缝 情况 检查 材料 状况 检查 缺陷 情况 检查 裂缝 情况 检查 材料 状况 检查 图2 - 2 桥梁外观检查内容简图 ( 2 ) 重点部位检查 在桥梁检查时，除了作常规检查，还应该根据结构的受力特性进行重点检 查。重点检查的部位一般包括：控制截面处、截面突变处、应力集中处、或构 件的薄弱部位等。桥梁上述部位容易产生裂缝或其他缺陷，这些部位的缺陷往 往会发展成为结构的重大缺陷，危及整座桥梁的安全。因此，上述部位的检查 对桥梁的承载能力评定起着重要的作用。 ( 3 ) 无损检测 外观检查之后还应对材料的性能进行测定和了解，如钢筋混凝土桥的混凝 土和钢筋的强度、钢筋保护层厚度、混凝土内部缺陷等，这就需要用的无损检 测技术。无损检测技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些 适当的物理量来判断结构或构件某些性能的检测方法【8 】。常见钢筋混凝土桥梁 的无损检测一般包含以下几个项目： 强度与碳化深度检测 通常采用回弹仪对混凝土构件的强度进行检测，兼顾各分部工程构件( 遇 到强度异常构件，采用超声回弹综合法进行验证或钻芯验证) ；混凝土碳化深度 与混凝土的密实性及周围介质情况有很大关系，碳化将对钢筋的锈蚀产生不利 6 的结果，因此需作碳化深度检测，通常采用碳化深度仪、酚酞试剂检测混凝土 构件的碳化深度值。 主要结构尺寸检测 采用钢尺、水准仪、全站仪等设备，对桥梁主要结构尺寸进行全面检测， 如桥长、桥面总宽、车行道宽及梁板宽度等有关结构尺寸；必要时检测有关结 构部位的高程及沉降，并对测试结果作出记录。 钢筋保护层厚度检测 钢筋保护层厚度对混凝土内钢筋锈蚀和结构的耐久性有直接的影响。通常 使用钢筋扫描仪对钢筋混凝土构件的钢筋保护层厚度进行检测。其原理是由多 个线圈组成的探头产生电磁场，当钢筋或其它金属物体位于该电磁场时，磁力 线会变形。金属所产生的干扰导致电磁场强度的分布改变，被探头探测到，经 过仪器内部程序转换，得到保护层厚度值，通过仪器数显出来。 钢筋锈蚀程度检测 混凝土中钢筋的锈蚀是由一种电化学作用引起的，该作用会产生电流而使 钢筋受到腐蚀。混凝土内钢筋锈蚀状况与混凝土的密实性、碳化深度和钢筋保 护层厚度变化有一定相关性，混凝土的密实性越差，碳化深度越深，钢筋保护 层厚度越薄，则混凝土内钢筋锈蚀概率就越大。通常使用钢筋锈蚀检测仪对钢 筋混凝土构件的钢筋锈蚀情况进行检测。 混凝土内部缺陷检测 通常采用超声波检测仪对混凝土构件的内部缺陷进行检测，测量超声脉冲 波在混凝土中声速、波幅接收信号波形及主频，并根据这些参数及其相对变化， 判定混凝土中的缺陷情况( 离析、松散、酥松等状况) 。 2 2 桥梁承载能力检算 鉴定方法规定的承载力检算基本方法是基于现行相关公路桥梁设计规 范的。该方法依托桥梁调查的结果，通过理论计算公式得出对桥梁承载力状况 的定量值，对桥梁使用状态的评定较为确定1 9 】。检算分析的结果对于判断桥梁 是否具有原设计的承载能力以及是否具有更大的承载能力有着重要参考价值。 而且，基于相关桥梁设计规范的检算方法容易为技术人员接受和理解。但是， 该方法在桥梁调查结果的评定以及检算系数取值的定量问题等方面尚存在着一 些问题，需作进一步研究。 2 2 1 鉴定方法规定的承载力检算基本公式 ( 1 ) 对于砖石、混凝土桥梁 s a “甲y 譬t q ) r d ( 杀，a k ) z 1 7 ( 2 1 ) ym 一一材料或砌体的安全系数； qk 一一结构的几何尺寸； z l 一一基于桥梁调查确定的承载力检算系数。 ( 2 ) 对于混凝土及预应力混凝土桥梁 s d “暑g ；y q z q ) 丫b r d ( 蓑；鲁) z t ( 2 - 2 ) 式中：s d 一一荷载效应函数； g 一一永久荷载( 结构重力) 效应o y 。一一永久荷载( 结构重力) 安全系数； q 一一可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力效应，基础变位 影响力效应； y 。一一荷载q 的安全系数； r d 一一结构抗力函数： yb 一一结构工作条件系数； r 。一一混凝土强度设计采用值； y 。一一在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数； r 。一一预应力钢筋或非预应力钢筋强度设计采用值； y 。一一在钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数： z l 一一基于桥梁调查确定的承载力检算系数。 承载力检算系数z l 的取值取决于材料质量、裂缝宽度、损伤及运营情况。 鉴定方法对z i 的取值作了规定，见表2 1 。对经荷载试验的桥梁，应根据 荷载试验结果重新分析确定旧桥检算系数z 2 ，代替检算系数z l ，然后再进行结 构强度和稳定性的校核。 表2 一l 承载力检算系数取值表 检算系数z ，桥梁状况 1 1 1 2墩、台基础坐落在硬地基上，未发生位移，拱轴线与设计值吻 合，主拱圈术产生风化、剥蚀、蜂窝、开裂现象，无裂缝或裂 缝发展轻微 1 o 1 1 墩、台基础未发生明显位移，拱轴线偏离设计值较少，主拱圈 8 拱桥 产生轻微风化、剥蚀、蜂窝现象，裂缝数量较少，裂缝未超过 规定限值 0 9 1 0 墩、台基础位移较小，拱轴线偏离设计值较多，主拱圈产生较 严重的风化、剥蚀、蜂窝现象，裂缝数量较多，裂缝超过规定 限值 0 9 以下墩、台产生较大水平位移或转角，转角仍在继续发展，主拱圈 产生明显的不均匀沉降，主拱圈风化、剥蚀、裂缝发展严重， 组合拱圈各部件连接较松散等 1 0 1 1 桥梁各部件混凝土质量较好，裂缝宽度未超过允许值，桥梁未 产生病害，桥梁各部分均能正常工作 梁桥o 9 1 o 桥梁各部件混凝土质量较差，少数裂缝宽度超过允许值，桥梁 产生一般病害，桥梁各部分基本能正常工作 0 9 以下桥梁各部件混凝土及钢筋产生严重质量问题，较多裂缝宽度超 过允许值或裂缝仍在继续发展，桥梁产生严重病害，带病工作 2 2 2 承载力综合评定及检算系数取值方法 采用以上方法检算桥梁的承载能力，承载力检算系数z l 的取值非常关键。 然而，对于影响桥梁承载力的大部分因素的评定都是定性的。也就是说，技术 人员是依据桥梁的外观检查结果并结合自身的认识和经验来确定z i 的取值。因 此，对于同一座桥梁，不同的技术人员的评定结果是有可能不一致的。而且， z 1 取值表的各等级之间的界限划分也不是很明确，取值比较粗略，这有可能导 致承载力检算系数难以准确的反映桥梁的技术状况。为缩小不同技术人员对于 承载力检算系数取值的误差，使得桥梁的承载力评价更为准确，应对z l 的取值 方法做进一步的研究与分析。 z l 的取值主要是由桥梁的技术状况决定的。反映桥梁结构构件技术状况的 主要影响因素有三个方面：一是构件外观质量；二是构件混凝土强度；三是结 构动力特性【4 j 。其层次结构图如图2 3 所示。将以上三个影响因素分别细化为 良好、较好、较差、差和危险五种状态对应的标度值为1 、2 、3 、4 、5 。通过 对三个方面的综合评定来决定z l 的取值，从而对桥梁结构抗力进行折减或提高 以评定桥梁结构的承载力。下面详述各标度的划分及评定。 图2 - 3 桥梁技术状况层次结构图 ( 1 ) 构件外观质量评定 桥梁结构构件的表观缺损情况可以直观的反映桥梁的技术状况，是确定桥 梁承载力的一个重要的指标。桥梁外观质量的评定是基于桥梁调查结果的，其 通过桥梁构件缺损情况的观测实现对构件的技术等级的判定。公路桥梁养护技 术规范对桥梁结构构件技术状况的评价标准作了详细的规定，评定标准的制 定是根据不同病害对桥梁结构的不同影响考虑的。良好状态时，桥梁结构和构 件基本没有明显病害，有些病害只需日常维护便可消除其影响；较好状态时， 有轻微的病害，桥梁结构和构件所存在的病害对其使用功能未产生明显影响， 对桥梁耐久性有一定影响；较差状态时，病害已经影响到结构和构件的使用功 能，如不及时处理将严重影响其耐久性；差的状态时，桥梁结构承载力有明显 下降的趋势，已不能满足正常的使用功能，必须进行必要的维修和加固措施； 危险状态时，桥梁结构本身已存在相当程度的安全隐患，必须由专门的机构进 行承载力评定f l 叫。具体评定方法见表2 2 。 表2 - 2 桥梁部件缺损状况评定方法 缺损状况及标度组合评定标度 小大 程度 少多 缺损程度及标度 轻度严重 标度 lo 12|l 无、不重要0t |fo12 缺损对结构使用 功能的影响程度 小、次要+ 1l| |123 大、重要+ 2l| 234 以上两项评定组合标度 |01234 趋向稳定 1l|0l23 缺损发展变化 状况的修正 发展缓慢 0|1234 发展较快 + l|l2345 最终评定结果 0l2345 l o 吉 较较 差危 兀良 好 好 好差的险 桥梁技术状况及评定标度值 12345 注：表中“0 ”表示完好状态，或表示没有设置的构造部件。当缺损程度标度为“( 不再进行叠加：“5 ”表示危险状态，或表示原未设置，而调查表明需要补设的部件。 、j 榴、b tij 口t 占c 订，1 1 ”时， 是无 法获取混凝土强度值的，需作专门的检测。目前常用的混凝土检测方法主要有 回弹法、取芯法等，可测得混凝土的推