旧有桥梁改造决策方法与病理解剖实例

2011-3-19重庆交科院王福敏1旧有桥梁改造决策方法与病理解剖实例王福敏研究员

重庆交通科研设计院2011年3月2011-3-19重庆交科院王福敏21.在役桥梁改造方案决策体系研究

___重庆市建委科研项目2.基于就有钢管混凝土拱桥承载能力评估方法与试验研究

---重庆市科委项目3.武隆乌江大桥旧桥改造项目

---重庆市公路局前言2011-3-19重庆交科院王福敏31.现状2.改造决策方法3.病桥解剖实例2011-3-19重庆交科院王福敏4世界最大跨径拱桥------重庆朝天门长江大桥

主桥孔跨布置为（190＋552＋190）m2011-3-19重庆交科院王福敏5世界最大钢管混凝土拱桥------巫山长江大桥

巫山长江大桥位于重庆巫山县长江巫峡入口处，全桥跨径组合为6×12m+492m+3×12m；引桥为预应力混凝土连续梁；主跨为钢管混凝土中承式拱桥，主跨净跨460米，是目前世界跨度最大的钢管混凝土中承式拱桥。值得骄傲

2011-3-19重庆交科院王福敏6现状-----

全国目前已建桥梁约62座、有1/3的桥存在缺陷。据查危桥1万座。需要多少资金？2011-3-19重庆交科院王福敏7

南门大桥位于宜宾城内的长江(长江上游也称金沙江)上，连引桥在内，大桥全长约1000米左右，主桥横跨度500余米，是一座提篮式跨江大桥。南门大桥1990年11月建成通车是川南出入云南的交通要道。2011-3-19重庆交科院王福敏8

黑龙江省铁力市呼兰河大桥坍塌，造成4人死亡。”当地百姓反映，呼兰大桥坍塌前，旧桥的桥墩就出现了倾斜。黑龙江铁力市呼兰河坍塌的大桥由两部分组成，一部分为建于1973年的双曲拱桥，另一部分为1996年哈伊公路升级改造时加宽的T形梁桥，新旧桥两部分为分离式结构。2011-3-19重庆交科院王福敏9

湖南省凤凰县堤溪沱江大桥坍塌的主要原因之一是擅自变更原主拱圈施工方案，现场管理混乱，违规乱用料石，主拱圈施工不符合规范要求，在主拱圈未达到设计强度的情况下就开始落架施工作业。2011-3-19重庆交科院王福敏10湖南株洲红旗路高架桥轰然倒塌2011-3-19重庆交科院王福敏11

曲靖独木水库水面上一座年代悠久的大桥——孙家马场大桥其中一段近10米长、2米宽桥面发生整体垮塌，导致该层面上的4名过往村民及一辆拉满煤的牛车全部落水。据现场一些年长的村民介绍，这桥修建的历史很悠久了，好像在80年代建设的，独木水库建成以后，配套的孙家马场大桥也就落成了。整个桥面全场达150多米，由15段桥面构成，发生跨塌的桥面靠近孙家马场村的第六段，现场整体跨塌落水，宛如被整体切割掉一般。2011-3-19重庆交科院王福敏12

广东陆丰发生塌桥事件两台车落水4人失踪发生倒塌的这座桥梁位于流经该镇的洗鱼溪上，名为洗鱼溪桥，也是省道S240河乌线的公路桥。该桥左侧的桥面几乎完全断裂入水，右侧桥面有轻微弯折。溪水显得十分浑浊，站在断桥一端望去，倒塌桥梁的桥墩只剩下一截在水面上，可以看见损坏的桥墩上松散的石块。洗鱼溪桥有两座桥，一座是建于1974年的老桥，一座是建于1993年的新桥，两座紧挨并排着的桥构成了4车道往来陆丰和陆河县的交通线。眼前完全倒塌的这座桥，是一座34年前建成的拱桥，桥长有79.1米，倒塌入水的桥面有70多米。2011-3-19重庆交科院王福敏132006年在同安湾大桥工地施工中，发生一起模撑坍塌事故。

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1999年1月4日18时50分，重庆市綦江县彩虹桥发生整体垮塌，造成40人死亡，14人受伤，直接经济损失631万元。该桥为中承式钢管混凝土提篮拱桥，桥长140米，主拱净跨120米，桥面总宽6米，净宽5．5米。该桥于1994年11月5日开工，1996年2月竣工。。直接原因

1.吊杆锁锚问题主拱钢绞线锁锚方法错误，不能保证钢绞线有效锁定及均匀受力，锚头部位的钢绞线出现部分或全部滑出，使吊杆钢绞线锚固失效。

2.主拱钢管焊接问题主拱钢管在工厂加工中，对接焊缝普遍存在裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等严重缺陷，质量达不到施工及验收规范规定的二级焊缝验收标准。

3.钢管混凝土问题主钢管内混凝土强度未达设计要求，局部有漏灌现象，在主拱肋板处甚至出现1米多长的空洞。吊杆的灌浆防护也存在严重质量问题。

4.设计问题设计粗糙，随意更改。施工中对主拱钢结构的材质、焊接质量、接头位置及锁锚质量均无明确要求。在成桥增设花台等荷载后，主拱承载力不能满足相应规范要求。

5.桥梁管理不善吊杆钢绞线锚固加速失效后，西桥头下端支座处的拱架钢管就产生了陈旧性破坏裂纹，主拱受力急剧恶化，已成一座危桥。2011-3-19重庆交科院王福敏151.现状2.改造决策方法3.病桥解剖实例2011-3-19重庆交科院王福敏16

峡门口乌江二桥位于武隆县境内国道319线上，建成投入营运已近6年，在县城附近峡门口跨越乌江，大桥上部结构为中承式集束钢管混凝土提篮拱，拱圈内倾13.97º，主拱由5根钢管集束而成，中间管为φ290～1400变直径，外层4根钢管φ700等直径，矢夸比为E/F=1/4，计算跨径140m。桥面设置19对加PE防护套高强钢丝冷铸墩头锚吊杆（吊杆横梁采用预应力混凝土结构），桥面板为跨径10m及5m普通钢筋混凝土空心板简支梁，桥面净宽13.0m，其中车行道宽9m（双车道），两侧人行道各宽2m。设计荷载：汽—20级、挂—100，人群—3.5kN/m2。2011-3-19重庆交科院王福敏17

2011-3-19重庆交科院王福敏18

通过详细现状检查、结构验算、荷载试验结果仔细研究分析后认为：现有状态下的峡门口乌江二桥存在多种缺陷，包括:主拱钢管表面锈蚀、钢管焊缝质量未达到国家规定的合格标准、管内顶部填充混凝土不密实、主拱圈拱顶标高已低于设计值等，已危及大桥安全。具体表现在：拱脚截面强度严重不足；计入偏心距增大系数则拱圈荷载效应的计算值均大于截面荷载抗力效应计算值，且拱顶截面尺寸不满足最小尺寸要求；部分拱圈混凝土截面拉应力偏大，将影响其承载能力；边吊杆安全储备不足。在静、动试验荷载作用下，主拱圈跨中截面应力及挠度均大于该荷载作用下理论计算值，校验系数偏大，结构工作性能差，主拱圈竖向刚度和强度低于设计值。评估结论20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏1920三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏20桥梁改造方案影响因素安全性方面因素适用性方面因素经济性方面因素美观性方面因素社会影响方面因素20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏211．三拱圈三主要三作为三受压三体系三，外三包混三凝土三能够三很好三的利三用混三凝土三抗压三性能三好的三优点三来增三大拱三圈受三压面三积，三从而三达到三加固三的目三的；2．外三包混三凝土三加固三集束三钢管三混凝三土拱三圈具三有施三工可三行性三的优三点。三锚喷三混凝三土方三法较三外包三混凝三土施三工工三艺有三很高三的要三求；三而体三外预三应力三加固三和贴三钢法三基本三不能三用于三受压三体系三的加三固；三碳纤三维加三固不三能改三变已三发生三变形三拱圈三的现三形且三造价三昂贵三等缺三点。3．三拱圈三最大三的病三理特三征是三拱轴三线的三改变三，外三包混三凝土三加固三可以三在一三定程三度上三形成三新的三有利三于受三力、三光滑三的拱三轴线三。加固三方案20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏22钢管三混凝三土拱三圈最三优选三择——外包三混凝三土加三固20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏2320三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏24加固三工艺三的实三施—斜拉三扣挂三法施三工20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏25钢管三混凝三土拱三桥改三造方三案汇三总表方案名称改造措施设计寿命方案一（加固）原拱圈外全包钢筋混凝土加固50年方案二（加固）原拱圈外局部包钢筋混凝土加固50年方案三（新建）新建跨径140米的钢筋混凝土上承式拱桥100年方案四（新建）新建跨径160米的单跨悬索桥100年20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏26桥梁三维修三加固三决策三大都三是从三结构三的承载三力角度三研究三在役三桥梁三结构三的安三全可三靠性三、适三用性三和耐三久性三，进三而得三出结三构是三否需三要维三修加三固的三结论三；或三者以可靠三度为参三数，三考虑三维修三加固三费用三及失三效损三失，三进行三维修三加固三决策三；以三及研三究使三用不三同材三料、三加固三方法三在加三固后三的结三构可三靠性三。对桥三梁改三造方三案优三选的三研究三很少三：20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏27从经三济学三的观三点着三手，三建立三了桥三梁结三构的三修、三废判三别标三准，三并提三出了三桥梁三经济三使用三寿命三的优三化方三法；在分三析传三统经三济评三价方三法的三基础三上，三考虑三了桥三梁加三固工三程全三过程三成本三影响三因素三，提三出了三桥梁三加固三工程三生命三周期三成本三分析三法；建立三了在三役桥三梁加三固、三重建三方案三的经三济分三析模三型，三对桥三梁技三术改三造方三案的三经济三效果三进行三了分三析，三并对三各个三技术三上可三行方三案的三经济三合理三性进三行了三比较三，作三出评三价；通过三分析三影响三桥梁三加固三方案三选择三的因三素和三确定三方案三的基三本原三则，三建立三桥梁三加固三方案三的评三价指三标体三系，三建立三了多三层次三多方三案的三优选三决策三模型三。针对三影响三加固三方案三的因三素具三有模三糊性三这一三特点三，提三出了三在确三定桥三梁加三固方三案时三采用三模糊三综合三评判三法进三行方三案优三选决三策。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏28在役三桥梁三改造三方案三决策三体系模糊三数学\模糊三综合三评判三决策20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏29总目标U经济性指标U1技术性指标U2社会影响性指标U3初始投资额u1年维护费用u2技术可靠性u3施工难易程度u4施工工期u5技术的适用性u6桥梁景观u8工程对环境影响u9工程对当地交通影响u10技术的先进性u720三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏30方案指标表4.三14方案三影响三因素三指标三基本三情况三汇总三表Ta三b三4.三14三Th三e三su三mm三ar三y三of三t三he三b三as三ic三s三it三ua三ti三on三o三f三sc三he三me三i三nf三lu三en三ci三ng三f三ac三to三r三in三de三x初始三投资三额（年维三护费三用（技术三可靠三性（施工三难易三程度三（施工三工期(技术三的适三用性(技术三的先三进性(桥梁三景观三（工程三对环三境影三响（工程三对当三地交三通影三响（方案一（加固方案）方案二（加固方案）方案三（新建方案）方案四（新建方案））800万元750万元1350万元2500万元）40万元45万元15万元20万元）非常可靠十分可靠完全可靠完全可靠）显著困难十分困难略微困难明显困难)7个月7个月12个月12个月)十分适用非常适用十分适用明显适用)十分先进极端先进显著先进完全先进）十分美观非常美观较为美观完全美观）明显影响明显影响十分影响非常影响）显著影响显著影响极端影响极端影响20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏31在役三桥梁三改造三方案三决策三体系三分析三结论三：综合三评判三最优三的方三案为三评价三指标三值0.三26三38所对三应的三方案三三，三即新三建14三0米的三钢筋三混凝三土上三承式三拱桥三，这三与该三桥实三际所三采取三的改三造方三案是三一致三的，三四种三方案三综合三评价三结果三优劣三排序三为：三方案三三>方案三二>方案三一>方案三四。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏321.现状2.改造三决策三方法3.病桥三解剖三实例20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏33病理三学是三一门三研究三疾病三的病三因、三发病三机制三、病三理变三化(包括三代谢三、机三能和三形态三结构三的改三变)和转三归的三医学三基础三学科三。是三认识三和掌三握疾三病的三本质三和发三生发三展的三规律三，从三而为三防治三疾病三提供三必要三的理三论基三础和三实践三依据三。对三于桥三梁结三构物三病害三同样三要经三历各三种基三本病三理过三程，三利用三基础三医学三的病三理解三剖学三的基三本原三理，三就桥三梁结三构机三体与三环境三、内三因与三外因三、局三部与三整体三、形三态与三机能三、损三伤与三抗损三伤等三的辨三证关三系进三行研三究，三从而三掌握三桥梁三结构三病害三的病三因、三发病三机制三及疾三病发三生发三展过三程中三的形三态结三构、三机能三和代三谢变三化。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏34（1）三依三据项三目病三理分三析进三行拆三除工三艺研三究（2）三拱三肋核三心混三凝土三强度三影响三参数三研究（3）三钢三管混三凝土三拱桥三拱肋三钢板三焊缝三试验三研究（4）钢管三混凝三土拱三桥吊三杆试三验研三究（5）低应三变测三试技三术检三测核三心砼三填充三度的三试验三研究（6）三模三型试三验研三究（7）三完三善钢三管混三凝土三拱桥三承载三能力三评价三方法20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏35拱圈三分段三分环三依次三拆除三法设计三思想三：三考虑三节段三的拆三除顺三序对三于拆三除效三果的三影响三来优三化设三计。三并且三分环三拆除三时预三留横三撑段三拱圈三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏36挂设三并初三次张三拉扣三索20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏37缆索三吊装三拆除三上环三拱圈4节段三，并三预留三横撑三处拱三圈。吊装进行中…20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏38上环三拆除三从拱三顶向三下对三称进三行，三直到三到第Ⅲ根横三撑处三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏39调整三扣索三力，三使得三中环三拱顶三内力三接近三为零三，拆三除中三环2节段中环三钢管20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏4020三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏41目前三，钢三管混三凝土三拱桥三的设三计和三承载三能力三的评三估都三是按三钢筋三混凝三土拱三桥处三理，90年代三修建三的钢三管混三凝土三拱桥三就相三继出三现了三问题三，惨三痛的三教训三揭示三出目三前钢三管混三凝土三拱桥三理论三和实三际还三存在三着较三大差三距。三本项三目旨三在进三一步三完善三钢管三混凝三土拱三桥设三计计三算理三论，三研究三旧有三钢管三混凝三土构三件真三实的三力学三性能三，保三证旧三桥评三价的三准确三性，三从而三进一三步完三善旧三有钢三管混三凝土三拱桥三承载三能力三的评三估方三法。成果三将对三相似三结构三的安三全判三定及三旧桥三加固三、新三桥建三设提三供指三导及三借鉴三作用20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏421、影三响拱三肋承三载能三力原三因进三行研三究（1）核三心混三凝土三强度三的分三布情三况研三究；（2）核三心混三凝土三的病三害对三承载三能力三的影三响的三研究三。（3）不三同脱三空率三工况三下，三承载三能力三的折三减率三；（4）钢三板焊三缝强三度相三对于三母材三强度三的折三减率三；20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏432、吊三杆承三载能三力评三价与三预测三：（1）吊三杆病三害解三剖研三究；（2）三三维模三型模三拟吊三杆的三受力三研究三；（3）对三不同三部位三的吊三杆钢三丝进三行极三限负三荷试三验，三对其高三强钢三丝的三极限三强度三折减三，并三预测三折减三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏44实际三工程三解剖三取样三试验三研究20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏451.拱肋三核心三混凝三土强三度影三响参三数研三究从拆三桥的三过程三中发三现的三核心三混凝三土病三害(见图)可推三断：三核心三混凝三土的三强度三有可三能分三布不三均。三因此三，就三拱圈三内核三心混三凝土三的强三度分三布的三研究三，绘三制强三度分三布曲三线，三进而三演绎三出混三凝土三强度三的分三布规三律，三从而三对现三有的三钢管三混凝三土构三件的三理论三分析三方法三，应三用于三钢管三混凝三土拱三桥的三计算三进行三修正三。这三对钢三管混三凝土三拱桥三的计三算、三设计三与施三工都三有现三实的三意义三，也三是本三试验三的最三终目三的20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏4620三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏47样品三取样三：此钢三管混三凝土三拱桥三的拱三肋核三心混三凝土三是采三用倒三灌顶三升法三施工三。其三施工三工艺三分别三从拱三脚向三拱顶三压注三混凝三土。三在灌三注过三程中三须注三意拱三肋上三、下三游对三称和三左右三对称三。因三此，三结合三施工三单位三的施三工和三现场三的实三际情三况，三对上三、下三游拱三脚至三拱顶三，长三度为2m、3m、5m不等三的拱三肋钢三管混三凝土三的上三、中三、下三部位三取了三大量三的混三凝土三芯样,共计45三4个,由于三取样三部位三具有三代表三性，三取样三距离三较近三、芯三样较三多。三因而三试验三结果三可信20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏48样品三加工三及试三压将芯三样加三工成三强度三试验三所需三的试三件.采用三切割三机加三工芯三样,如不三满足三平整三度和三垂直三度要三求时,应用三磨平三机将三芯样三端面三磨平三或用三水泥三砂浆(或水三泥浆)在专三用补三平器三上将三端面三补平.芯样三加工三后最三终的三试件三高度(h三)和直三径(d三)都用三游标三卡尺三度量三，d/三h为1:三1～1：1.三15之间三。芯三样在三重庆三市交三通科三研设三计院三桥梁三实验三室的20三00三KN压力三机上三进行三。芯三样试三压后三的形三状芯三样试三件的三混凝三土抗三压强三度应三按下三式计三算即:――不同三高径三比的三芯样三试件三混凝三土强三度换三算系三数20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏49核心三混凝三土样三本试三验分三析20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏50试验三的数三据统三计分三析根据三数据三的分三布情三况，三将其三分为三拱脚三至1/三4拱肋三、1/三4拱肋三至拱三顶和三拱顶三三部三分分三别进三行统三计分三析。三分别三对各三部分三数据三按由三小至三大的三次序三重新三拍列三，划三分区三间，三将数三据分三组，三计算三各区三间数三据出三现的三次数三、频三率（三出现三次数三和全三部测三定次三数之三比）三，分三别绘三制频三率分三布的三直方三图20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏5120三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏52结论三：从混三凝土三强度三分布三密度三曲线三可以三看出:在拱三顶,混凝三土的三强度三在34～38三Mp三a分布三比较三密集三，但三低于三混凝三土的三设计三强度40三Mp三a；折减三率为5%～15三%。在1/三4拱肋三至拱三顶的三区域三，混三凝土三的强三度在37～40三Mp三a,分布三比较三密集，折减三率为7.三5%；而在三拱脚三至1/三4拱肋三区域三混凝三土的三强度三在41～44三M三pa分布三比较三密集，高于三混凝三土的三设计三强度40三Mp三a。而从三分析三单根三拱肋三的同三一截三面上三、中三、下三部的三混凝三土的三抗压三试验三数据三也可三看出三：单三根拱三肋钢三管的三混凝三土在三同一三截面三的中三部和三下部三的混三凝土三强度三比上三部的三强度三高；三拱脚三至1/三4拱肋三的混三凝土三强度三比1/三4拱肋三至拱三顶的三强度三高。总体三表明三拱肋三核心三混凝三土的三强度三分布三是不三均匀三的。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏53单根三拱肋三的同三一截三面上三、中三、下三部位三强度三对照三表20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏542.钢板三焊缝三试验三研究拱圈三钢板三防锈三是通三过外三包玻三璃纤三维布三的方三法。三从局三部地三方取三下玻三璃纤三维布三，锈三迹比三较普三遍，三但还三不影三响结三构安三全。三对于三直接三影响三结构三安全三的焊三缝，三从表三面看三存在三一些三缺陷三，为三此，三根据三现场三桥梁三结构三的实三际情三况，三对拱三顶、1/三4拱肋三、拱三脚、三风撑三分别三进行三钢板三取样三见，三焊缝三接头三有对三接和T形，三焊缝三有环三缝、三纵缝三等，三材质三为Q2三35，共三计焊三缝12三3条。对其三焊缝三进行三超声三波（UT）无三损检三测并三按GB三50三20三5-三20三01规范三、GB三11三34三5-三89标准三评定三，Ⅰ级焊三缝32条，三占26％；Ⅱ级焊三缝30条，三占24三.4％；Ⅲ级焊三缝26条，三占21三.1％；Ⅳ级焊三缝35条，三占28三.5％。Ⅳ级焊三缝的三表现三症状三主要三有：三焊缝三错头三、内三塞填三充物三、表三面裂三纹、三未焊三透、三表面三裂纹三等。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏5520三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏56拱肋三分段三图钢板三探伤三结果：全桥三的钢三板焊三缝，Ⅲ级焊三缝，三占21三.1％；Ⅳ级焊三缝，三占28三.5％。Ⅲ级、Ⅳ级焊三缝已三经达三到了50％。三不符三合设三计和三规范三的要三求。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏57焊缝三样本三取样按照三标准《金属三材料三室温三拉伸三试验三方法》（GB三/T三22三8-三20三02）附三录B进行三取样三。采三集钢三板的三三级三、四三级焊三缝全三部取三样，三部分三一级三、二三级焊三缝取三样以三作比三较。三再在三机床三上进三行加三工。三试件三宽50三mm，焊三缝两三端各三预留25三0m三m（包三括工三作长三度）三，共三取试三件34三5块。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏58各级三焊缝三破坏三应力三与母三材极三限、三屈服三应力三比较一级三焊缝20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏59二级三焊缝三级三焊缝20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏60四级三焊缝20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏61从破三坏强三度的三频率三分布三直方三图和三破坏三强度三分布三密度三曲线三，可三以看三出尤三其是三四级三焊缝三根本三不能三承受三荷载三，对三整个三构件三的承三载力三影响三极大三。三级三焊缝:四级三焊缝20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏62焊缝三分析:从试三验看三出：三一级三焊缝三抗拉三强度三基本三与母三材等三强，三二级三焊缝三相对三于母三材折三减范三围在10三%～20三%之间三，Ⅲ级焊三缝相三对于三母材三折减三范围20％～29％之三间；Ⅳ级焊三缝相三对于三母材三折减三范围64％～56％之三间。可以三判断三：超三声波三法检三测钢三板焊三缝，三对焊三缝中三的气三孔、三夹渣三等缺三陷没三有全三部探三测出三来，三再加三上人三为判三断标三准的三影响三，试三验的三结果三与规三范规三定的三强度三有一三定的三差距三。所三以单三纯的三依靠三超声三波法三对钢三板焊三缝进三行检三测，三对一三级焊三缝是三可行三的，三但对三二、三三、三四级三焊缝三应对三检测三结果三进行三降级三使用三。目三前常三用的三钢板三焊缝三无损三检测三技术三有超三声波三检测三和射三线检三测。三射线三检测三对体三积状三缺陷三敏感三、标三难相三对完三善。三但费三用高三，检三测慢三，分三析比三较烦三琐。三超声三波检三测相三比较三射线三检测三而言三，其三检测三速度三快、三检测三成本三低，三但其三检测三结果三为脉三冲信三号，三缺陷三图形三直观三性差三，对三粗晶三材料三和薄三材料三的检三验有三局限三性，三两种三检测三方法三具有三良好三的互三补性三，如三能同三时采三用两三种方三法，三则能三更准三确的三判断三缺陷三的性三质，三有利三于防三止漏三检。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏633.钢管三混凝三土拱三桥吊三杆承三载能三力试三验研三究该桥三采用三的12三1φ三5平行三钢丝三索吊三杆镦三头锚三具。三从外三观检三测可三看出三吊点三位置三严重三偏位三，上三锚头三未在三导管三内、三吊杆三严重三偏位三，部三分吊三杆保三护层PE套管三有裂三缝。三将PE套管三有裂三缝的三吊杆三解剖三开发三现：三索体三锈蚀三一般三发生三在吊三杆的三中下三部位三，特三别是PE套管三破损三的部三位锈三蚀很三严重三，平三行钢三丝已三经起三锈斑三，索三体横三截面三上钢三丝的三锈蚀三有从三外向三内逐三渐减三少的三规律三，对PE套管三完好三的吊三杆解三剖进三行对三照，三发现三也有三锈蚀三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏6420三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏6520三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏66吊杆三受力三理论三分析从吊三杆“临床”形态三看出三，施三工质三量管三理直三接影三响吊三杆的‘临床’表现三，加三强管三理是三克服三其病三害发三生的三主要三措施三。但三是直三接影三响吊三杆安三全的三是结三构受三力以三及由三高应三力引三起的三应力三腐蚀三。为三此采三用三三维有三限元三方法三建立三计算三模型三。并三作如三下考三虑：三主拱三圈、三主拱三风撑三桁架三、立三柱等三效为三钢混三组合三材料三的梁三单元三，横三梁为三混凝三土梁三单元三，桥三面板三为混三凝土三板单三元，三吊杆三模拟三采用三三维三桁架三单元三考虑三了几三何刚三度的三影响三，边三界条三件为三桥面三板与三桥台三之间三纵桥三向平三动及三转动三自由三度相三对自三由。三在对三钢管三混凝三土的三计算三处理三上，三采用三刚度三相等三的原三则换三算成三一种三材料三（钢三）来三计算20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏67单元荷载工况内力-I(tonf)内力-J(tonf)单元荷载工况内力-I(tonf)内力-J(tonf)298LCB2(最大)115.6110.5308LCB2(最大)119.1114.1299LCB2(最大)119.1114.1309LCB2(最大)118.6113.7300LCB2(最大)118.6113.7310LCB2(最大)118.5113.8301LCB2(最大)118.5113.8311LCB2(最大)118.3114302LCB2(最大)118.3114312LCB2(最大)118.5114.6303LCB2(最大)118.4114.6313LCB2(最大)116.6113.3304LCB2(最大)116.4113.1314LCB2(最大)118115.4305LCB2(最大)117.6114.9315LCB2(最大)107105.1306LCB2(最大)117.9116316LCB2(最大)159.9158.8307LCB2(最大)131.7130.7最不三利工三况下三吊杆三的内三力注：LC三B2为最三不利三组合三工况三。其中三单元30三7、31三6为两三边的三两根三短吊三杆，三可以三看出三其受三力最三大。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏68吊杆三受力三分析三：吊杆三的验三算多三参考三斜拉三索的三规定三，拉三索的三容许三应力三不大三于0.三4（拉三索的三抗拉三标准三强度三），三安全三系数三为2.三5。该三桥吊三杆采三用12三1φ三5平行三钢丝三索，三钢丝三的标三准强三度为17三58三MP三a(由试三验测三得),设计三容许三强度三为0.三4（70三3.三2M三Pa），三单根三钢丝三的公三称截三面积三为19三.6三3三mm三2,通过三模拟三分析三可看三出单三元30三7的最三大应三力为55三4.三5M三pa三,而单三元31三6的最三大应三力为66三8.三7M三pa接近0.三4（70三3.三2M三Pa），三吊杆三的验三算还三未考三虑拱三轴线三偏位三、拱三圈扭三曲(见图6.三18三)。因三此短三吊杆三的安三全系三数偏三低。三如宜三宾小三南门三金沙三江大三桥（三见图6.三19）就三是4对8根短三吊杆三发生三断裂三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏69试验三目的三及依三据项目三组在三重庆三交通三科研三设计三院桥三梁试三验室三对最三短和三最长三吊杆三的钢三丝进三行锈三蚀检三测、三破断三试验三，目三的是三找出三吊杆三内高三强钢三丝锈三蚀和三极限三强度三的一三些规三律，三为以三后对三旧有三钢管三混凝三土吊三杆安三全性三和剩三余寿三命的三评价三提供三参考三，主三要依三据有三：1、重三庆交三通科三研设三计院三武隆三乌江三二桥三检验三报告2、《城市三桥梁三养护三技术三规范》C三JJ三99三-2三00三33、《金属三材料三室温三拉伸三试验三方法》G三B/三T2三28三-2三00三2采样记录表序号吊杆采样部位样本长度(cm)1短吊杆1下部602短吊杆1上部603短吊杆2下部604短吊杆2上部605长吊杆中部6020三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏7020三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏7110年后三高强三钢丝三承载三力试三验1、将三试验三段的三钢丝三逐一三编号三后排三列，三在去三除了三每一三根钢三丝的三锈层三之后三，选三择该三根钢三丝的三较小三截面三尺寸三进行三测量三，此三测量三尺寸三作为三钢丝三的有三效截三面尺三寸；2、根三据记三录数三据以三及钢三丝外三观的三观察三对照三钢丝三锈蚀三程度三分级三标准三进行三分类三统计三；3、对三编好三号的三钢丝三进行三抗拉三强度三试验三；4、对三钢丝三抗拉三试验三对应三拍照三；5、数三据统三计及三分析三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏7220三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏73编号等级样本病害描述钢丝原直径（mm)原钢丝限负荷（KN)钢丝现直径（mm)极限负荷（KN）样本破坏部位1Ⅴ出现轻度麻坑但不连续534.54.7130.6下2Ⅴ出现轻度麻坑但不连续534.54.7330.9下3Ⅲ白粉中出现黄色锈渍534.54.8232上锈蚀等级锈蚀程度锈蚀等级锈蚀程度1完好5出现轻度麻坑但不连续2锌层氧化，生成细粉6出现中度连续麻坑3细粉中出现黄色锈渍7严重麻坑4出现擦不掉的黄色锈斑8断丝或接近断丝钢丝三锈蚀三程度三等级三表吊杆三钢丝三抗拉三试验20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏74短吊三杆1上部三钢丝三极限三负荷三密度三曲线短吊三杆1下部三钢丝三极限三负荷三密度三曲线长吊三杆中三部钢三丝抗三拉试三验短吊三杆2上部三钢丝三极限三负荷三密度三曲线20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏75短吊三杆2下部三钢丝三极限三负荷三密度三曲线原吊三杆的三极限三负荷三是从60三0多根三的钢三丝中三选择三了52根表三面完三好的三钢丝三做抗三拉试三验，三然后三取其三极限三负荷三的平三均而三得到三，试三验极三限负三荷取34三.5三KN。从三钢丝三抗拉三试验三可以三看出三：（1）、三吊杆三由于三上、三下锚三头在三施工三时没三有处三理好三，在三营运10年后三，吊三杆内三高强三钢丝三锈蚀三比较三严重三；（2）、三吊杆三在试三验室三进行三解剖三和钢三丝的三抗拉三试验三后，三从整三体上三看，三中部三的锈三蚀好三于上三、下三部三，但三就是三中部三护套三完好三的吊三杆内三高强三钢丝三抗拉三强度三损失三也比三较严三重；（3）、三从试三验数三据和三钢丝三的极三限密三度曲三线可三以看三出，三无论三是吊三杆的三上部三、下三部以三及中三部，三在营三运10年后三，武三隆乌三江二三桥的三吊杆三钢丝三都有三一定三程度三的腐三蚀，三锈蚀三程度三为3、4级的三比例三最高三，极三限负三荷在31三KN～33三KN范围三的最三多，三吊杆三钢丝三极限三负荷三折减三在7%～10三%之间三。结论三：20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏76钢管三混凝三土以三及考三虑混三凝土三缺陷三的钢三管混三凝土三承载三能力三试验三研究20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏77结构三模型三试验三研究我国三对钢三管混三凝土三的轴三心抗三压的三承载三力计三算采三用规三程和三规定三的有三关计三算公三式都三提到三了钢三管的三套箍三效应三对承三载能三力的三影响三。构三件的三含钢三率无三疑将三对套三箍效三应产三生影三响，三不同三含钢三率的三构件三其破三坏机三理是三否相三似？三哪种三规范三计算三的结三果与三实测三值更三接近三呢？三当含三钢率三较高三（6％～7％或D/三t<三57～67）的三构件三，是三否有三类似三钢结三构的三明显三强化三作用三？钢三管混三凝土三拱桥三拱肋三核心三混凝三土分三步不三均以三及核三心混三凝土三的脱三空对三承载三能力三的影三响有三多大三？通三过模三型试三验、三模型三对比三试验三进行三研究三，从三而对三旧有三钢管三混凝三土拱三桥承三载能三力评三估提三供参三考这三就达三到了三试验三的最三终目的。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏7820三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏79根据三相似三理论三，我三们采三用和三原型三一样三的介三质条三件即三弹性三模量E、泊三松比三相同三。加三载后三模型三变形三量与三模型三尺寸三相比三小得三多，三这就三避免三了几三何畸三变及三荷载三畸变三的产三生。三本试三验只三考虑三模型三的形三状、三含钢三率与三原形三相似三，也三即是三相似三理论三的第三三论三－现三象相三似。三模型三设计三条件三基本三满足三相似三准则三要求三。武三隆乌三江二三桥的三拱肋三钢管三管径三为￠70三0m三mX三8m三m，套三箍指三标为0.三37三84。设三模型三钢管三的外三径为R,内径三为r，则三：三＝0.三04三73。据三现有三条件三，可三取￠14三0m三mX三1.三6m三mX三42三0m三m（含三钢率三为4.三73％）三和￠10三0m三m三X三1.三2m三m三X三30三0m三m（含三钢率三为4.三98％）三的无三缝钢三管做三相似三模型三试验三。用δ3三.6三mm和δ4三.6三mm的钢三板卷三制￠32三0m三mX三3.三7m三mX三96三0m三m和￠31三0m三mX三4.三6m三mX三93三0m三m然后三焊接三而成三钢管三，做三含钢三率不三同的三对比三试验三。￠32三0m三mX三3.三6m三mX三96三0m三m（含三钢率三为4.三79％）三，￠31三0m三m三X三4.三6m三m三X三93三0m三m（含三钢率三为6.三06％）三可满三足试三验要三求。模型三的选三择20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏80钢板三母材三试验钢材三的平三均屈三服极三限＝32三5.三3M三Pa三;抗拉三强度三极限=4三59三.1三M三Pa20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏81混凝三土材料核心三混凝三土用三料为三重庆三市地三维水三泥厂三生产三的52三5＃普三通硅三酸盐三水泥三，采三用最三大粒三径为20三mm的碎三石为三粗骨三料，三混凝三土中三掺入三水泥三用量1.三0％的FD三N-三5型混三凝土三低引三气减三水剂三，采三用强三制式三搅拌三机拌三和。三混凝三土强三度由三与试三件在三同等三条件三下成三型养三护的15三cm三X1三5c三mX三15三cm和10三cm三X1三0c三mX三10三cm立方三体试三块试三验得三出三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏8220三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏8320三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏84δ4三.6三mm构件三的破三坏表三现δ3三.6三mm钢管三砼构三件力——横向三和纵三向应三变的三关系20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏85δ4三.6三mm钢管三砼构三件力——横向三和纵三向应三变的三关系钢管三砼构三件-位移三的关三系由荷三载与三横向三应变三、纵三向应三变的三关系三曲线三看出三，试三件处三于弹三性工三作阶三段时三，曲三线斜三率较三大，三表明三钢管三混凝三土短三柱弹三性性三能良三好，三此后三出现三屈服三阶段三。如构三件的三含钢三率较三低，三钢管三的套三箍作三用不三是很三明显三，构三件在三达到三峰值三后与三弹性三阶段三相同三的曲三率卸三载；三如构三件的三含钢三率较三高，三钢管三的套三箍作三用明三显，三构件三在达三到峰三值后三会回三落，三形成三一个三屈服三平台三，荷三载不三变，三而应三变增三大，三而后三与弹三性阶三段相三同的三曲率三卸载三。构件三的残余三变形三很大三，表三明结三构塑三性性三能良三好。由力三－位三移关三系曲三线可三以看三出：三在荷载三到达三峰值三以前三，构三件的三位移三变化三不大三，达三到峰三值后三位移三变化三很大三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏86δ3三.6三mm构件三轴向三荷载三和极三限荷三载的三比值三－泊三松比μδ4三.6三mm构件三轴向三荷载三和极三限荷三载的三比值三－泊三松比μ由轴三向荷三载和三极限三荷载三的比三值与三泊松三比μ的关三系曲三线可三以看三出：试件三的初三始泊三松比三都在0.三2～0.三3之间三，即三为钢三材的三泊松三比。三在受三荷后三期，三当达三到极三限荷三载的0.三6倍左三右时三，泊三松比三迅速三增大三，即三开始三发挥三钢材三的约三束效三应，三混凝三土的三应力三不断三增大三，其三横向三变形三系数三将不三断增三大，三当超三过钢三材的三横向三变形三系数三时，三由二三者变三形协三调在三钢管三的混三凝土三之间三产生三紧箍三力。由图三也可三以看三出δ4三.6三mm构件三比δ3三.6三mm构件三钢管三的套三箍作三用更三明显三明显三，δ4三.6三mm构件三，达三到极三限荷三载的0.三8倍左三右时三，混三凝土三的横三向变三形系三数才三明显三超过三钢材三的横三向变三形系三数，三泊松三比才三迅速三增大三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏87核心三混凝三土分三步不三均对三承载三能力三的影三响序号构件描述钢号混凝土强度4t/D含钢率试验极限承载力N(KN)根据试验修正后CECS28:29计算极限承载力N(KN)折减比例1￠320mmX3.6mmX960mmA3钢焊接管C400.046

612615%￠320mmX3.6mmX960mmA3钢焊接管C30/C40各1/20.0465196

￠320mmX3.6mmX960mmA3钢焊接管C300.046

51082￠140mmX1.6mmX420mmA3钢焊接管C33/C41各1/20.0461100

13.78%￠140mmX1.6mmX420mmA3钢焊接管C33/C41各1/20.0461140

10.66%￠140mmX1.6mmX420mmA3钢焊接管C330.046

1131

20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏88不同三脱空三率对三承载三能力三的影三响序号构件描述病害描述混凝土强度等级试验极限承载力N(KN)承载力折减（％）备注（病害相当于实桥的脱空高度h）2￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=0.8mm;脱空率＝0.0757％C4112004.80%实桥的脱空高度h=4mm;￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=0.8mm;脱空率＝0.0757％C4112004.80%实桥的脱空高度h=4mm;￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=0.8mm;脱空率＝0.0757％C4111806.40%实桥的脱空高度h=4mm;3￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=1.2mm;脱空率＝0.1391％C4311409.50%实桥的脱空高度h=6mm;￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=1.2mm;脱空率＝0.1391％C4311608.00%实桥的脱空高度h=6mm;￠140mmX1.6mmX420mm脱空高度h=1.2mm;脱空率＝0.1391％C4311806.40%实桥的脱空高度h=6mm;20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏89从上三表可三以看三出：三钢管三混凝三土脱三空率三对钢三管混三凝土三极限三承载三能力三的影三响是三不同三的。三脱空三率大三，则三强度三降低三就多三，当三脱空三率低三于0.三07三57％（三也即三课题三依托三项目三的拱三肋钢三管脱三空高三度低三于4m三m）基三本上三对构三件的三整体三受力三影响三不大三。但三当脱三空率三大于1.三93三5％（三也即三课题三依托三项目三的拱三肋钢三管脱三空高三度高三于35三mm），三钢管三对核三心混三凝土三的套三箍作三用基三本上三无效三，相三当于三钢管三和混三凝土三单独三受力,承载三能力三也折三减得三特别三厉害三，当三脱空三率大三于5.三95三7％（三也即三课题三依托三项目三的拱三肋钢三管脱三空高三度高三于75三mm），三在脱三空部三位的三钢管三还容三易失三稳，三而使三构件三的承三载力三大大三降低三。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏90钢管三砼构三件套三箍作三用对三照表从试三验可三已看三出钢三管混三凝土三的套箍三作用三明显三，钢管三混凝三土构三件共三同作三用的三极限三承载三力比三钢管三和混三凝土三单独三作用三的承三载力三之和三提高三大约[1三26三-(三42三+3三4)三]/三(三42三+3三4)三=65三.7三%左右。20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏91对钢三管混三凝土三短柱三承载三力计三算的三再讨三论(1)根据三规范三计算三的承三载力三与试三验结三果的三比较三与分三析20三11三-3三-1三9重庆三交科三院王三福敏92上述三比较三可以三看出三规范《C三EC三S2三8:三90三》对钢三管混三凝土三短柱三的计算三更准三确、三更经三济。通过三对钢三管混三凝土三构件三的破三坏机三理的三试验三分析三，我三们发三现钢三管混三凝土三构件三在极三限破三坏时三，随三着混三凝土三承受三的荷三载比三例越三来越三大，混凝三土的三体积三变化三也越三来越三大，三而钢三材还三处在三塑性三阶段三。混三凝土三达到三极限三抗压三强度三时，三对钢三材产三生极三大的三拉应三力而三使构三件破三坏。因此三，对三于常三用的