基于荷载试验的混凝土桥梁承载力评定方法及加固技术研究

基于荷载试验的混凝土桥梁承载力评定方法及加固技术研究

时玉平[1]2004年在《基于荷载试验的混凝土桥梁承载力评定方法及加固技术研究》文中研究指明桥梁结构应满足安全性与耐久性的要求。结构的安全性对应于结构极限状态承载力。在桥梁结构设计基准期内,结构混凝土的耐久性逐渐下降,由于结构的耐久性与结构的承载能力相联系,因此桥梁结构承载能力随时间衰减。桥梁结构承载能力随时间衰减到原设计荷载的限制标准以下时,表现为桥梁承载力相对不足。对于承载力不足的公路桥梁,为了加以充分利用,须对其进行有效的技术改造。桥梁的技术改造主要涉及两个主要方面问题,一是旧桥的评价鉴定,二是桥梁病害整治对策及方法。公路旧桥的评定就是对已建成的桥梁的使用状况及其承载能力进行综合的评价,鉴定桥梁是否具有原设计的结构工作性能及承载能力,是否满足目前及未来的交通需要,是否具有挖潜承载能力的可能,从而为旧桥的养护维修、改造加固的决策提供有力的支持。桥梁的整治对策是如何运用有效可行的技术手段对桥梁结构物进行补强加固及拓宽的方法,又分为上部结构补强加固和下部结构补强加固,桥梁结构补强加固的根本目的是恢复和提高其承载能力。本论文比较系统地阐述了基于荷载试验评定混凝土桥梁承载能力的方法,对桥梁结构加固中常用各种技术进行分析和评价。结合实际工程项目,通过定量分析和定性分析相结合的方式,并应用有限元方法,对检测桥梁承载力进行分析计算,对试验桥梁的病害整治提出了具体方法。1.通过荷载试验不但可以直接验证桥梁结构的设计承载能力,而且可以通过试验中结构表现出的力学行为特征,结合分析计算,可以推算出桥梁结构的真实承载能力;2.理论基础:桥梁结构的承载能力包括结构强度极限状态承载力和结构正常使用极限状态承载力两个方面。通过桥梁荷载试验可以实现或验证正常使用极限状态承载力。由于两种极限状态存在一定的内在联系,在一般情况下,它们有对应的安全概念,因此,通过荷载试验不但可以验证正常使用极限状态中的应力和变形,而且可以相应地评定承载能力极限状态即结构强度或稳定性;3.桥梁结构承载能力评定条件:(1)强度及稳定性评定条件Sd ≤ Rd·Z2(2)应力评定条件σ ≤ [σ]·Z24.静荷载试验中对分析桥梁结构承载力有重要影响的因素主要是荷载试验效率、校验系数、相对残余变形、检算系数、荷载横向分布系数以及各种指标参数关系曲线;5.反映桥梁结构动力性能及对评价桥梁结构承载力有重要影响的动力参数主要是桥梁结构冲击系数、自振频率、阻尼比、振幅以及结构动刚度等;6.桥梁上部结构加固中常用方法有改变结构受力体系方法和不改变结构受力体系方法,桥梁下部结构补强加固方法主要有加桩法加固墩台基础及套箍法加固墩台及基础。7.试验桥试验及有限元分析表明,通过荷载试验评定混凝土桥梁承载能力方法是有效的、可靠的。对病害桥梁提出的整治方法是合理的。

张宗杰[2]2016年在《兴南大桥钢筋混凝土简支T梁桥的检测与承载能力评定》文中研究表明近年来,随着我国经济建设的不断发展,公路交通无论是流量还是载重量也不断增长,使许多已建桥梁不堪重负,导致桥梁结构上出现了许多病害,其结构的安全性受到威胁,对桥梁安全性的评估已愈来愈重要。因此,对桥梁的外观检查、检测和承载能力的评定工作就十分必要。本文以广东省兴宁市兴南大桥(一座旧桥)钢筋混凝土简支T梁桥为工程背景,开展对该桥梁的承载能力评定方法的研究探讨。(1)阐述了国内外旧桥检测与评定工作的发展历史,同时介绍了目前国内外有关桥梁检测与评定的研究成果,并对国内外桥梁检测规范做简要的对比分析;(2)依据公路桥涵养护规范,对兴南大桥的桥面系、上部结构和下部结构进行有针对性的外观检查,对该桥梁的混凝土强度和钢筋保护层厚度进行无损检测;(3)采用midas/civil有限元计算软件建立该桥梁分析模型,按桥梁设计规范进行桥梁设计内力组合计算,对桥梁正截面强度和斜截面强度进行验算,了解该桥梁设计的安全储备;(4)针对目前桥梁存在的实际情况,制定了荷载试验的加载和测试方案;通过桥梁实际加载试验,获得实际的桥梁挠度与应力变化曲线,掌握该桥梁的实际工作状态;依据实测数据与理论分析计算结果进行对比比较,并最终对该桥梁的承载能力进行评定;(5)通过对桥梁脉动、跑车迫振和跳车激振等试验,获得该桥梁的实际动态特性,并对该桥梁的冲击系数和动态刚度进行评定。本文采用分析计算和现场试验相结合的方法对承载能力进行评定,更能确保桥梁结构的安全性。

钟曙亮[3]2010年在《公路既有桥梁承载力评定方法研究》文中指出近二十年来,我国公路交通基础建设迅猛发展,大量公路桥梁先后建成并在交通运输中起到重要支撑作用。然而,既有桥梁承载力不足、病害、老化以及破损等一直是世界性难题。依靠技术进步,对既有桥梁可靠性进行科学评估,以保证其营运的安全可靠性显得至关重要。本文关注既有桥梁可靠性评定中的主要内容——承载力评定,综合考虑桥梁结构病害表现特征,以及桥梁现存结构技术状态与承载力的关联性,对既有桥梁承载力进行了预测。通过工程实例,对“基于桥梁普检结果的桥梁承载力预测”方法进行应用实践,并与现场荷载试验特殊检验方法进行了对比。论文具体进行了以下工作:1、首先对我国钢筋混凝土旧桥一般性病害进行了总结,对病害产生机理进行了分析;在此基础上,对桥梁结构技术状态进行适度量化,引入检算系数Z1、折减系数εc、εs、恶化系数εe以及活载修正折减系数εq。,并将其反映在结构抗力表达式中,建立了“基于桥梁普检结果的桥梁承载力预测”方法;与之对应,介绍了基于规范的现场荷载试验的桥梁承载力评定工作程序。2、以某简支混凝土T梁桥的可靠性评估为工程背景,采用两种方法对其现有承载力进行了评估,实践表明两种方法均能对既有桥梁结构承载力实现有效评定,且“基于桥梁普检结果的桥梁承载力预测”方法具有诸多优势,在一定工程误差与条件下,可替代或弥补桥梁现场荷载试验不足。3、应用“基于桥梁普检结果的桥梁承载力预测”方法,对一既有双曲拱桥进行了承载力预测,验证了该方法的可行性、可靠性、普适性。

于利存[4]2010年在《既有钢筋混凝土肋拱桥承载力评估及加固分析》文中进行了进一步梳理钢筋混凝土拱桥在桥梁工程特别是公路桥梁工程中得到了广泛的应用。随着时间的推移,受气候,环境因素的影响,结构材料逐渐老化、劣化,导致材料性能变差,而设计、施工质量的缺陷和车辆荷载发展等因素,更使得建成后的许多桥梁出现损伤病害,导致结构承载能力降低、耐久性缺失,有的已严重影响到桥梁的使用安全。对此急需采取必要的加固措施来排除结构的安全隐患。本文在总结目前国内外关于桥梁承载力评估和加固研究成果的基础上,以广安白塔桥为工程背景,对既有钢筋混凝土肋拱桥的外观检测、静动载试验、承载能力评估、加固方法及加固后的再评估进行了探讨,主要开展了如下工作:1、归纳总结钢筋混凝土肋拱桥的典型病害类型,并分析其成因。2、外观检测与初评:即采取合理的检测方法对桥梁主要承重构件的缺陷、材料性能、拱轴线坐标等进行检测,根据检测结果对桥梁健康状况进行初步评估。3、静动载试验研究:即使用有限元法对结构进行静动力分析,包括内力计算、自振特性和稳定性分析;对比静动载试验结果,评定结构在使用状态下的静动力性能。4、承载能力评估:即根据外观检测和静动态测试结果,对评估模型中材料性能、拱轴线坐标、冲击系数等重要参数进行修正,进而利用修正后的模型进行承载力评估。5、归纳分析了钢筋混凝土肋拱桥的常用加固方法以及各种方法的特点,并在此基础上提出了加固方法的宏观比选原则,从定性上快速确定加固方法。6、加固效果分析与加固后承载力的再评估:即对比加固前后的静动载测试结果,建立加固后结构评估模型进行承载力计算,从而评定其加固效果及加固后结构的实际承载力。

常丁[5]2010年在《基于轻荷载试验梁桥承载力快速评定研究》文中研究表明在役中、小跨径桥梁的承载力评定是一项非常重要的内容,我国对旧桥的技术状况评价和承载力评定工作也十分重视,采用的方法主要是基于荷载试验的方法,该方法具有直观、准确的特点,但是通常试验造价昂贵,工作时间较长,因此必须有一个对中、小跨径桥梁承载力准确、快速、实用的测评方法,来保证和提高公路交通的营运水平。本文作为交通运输部西部交通建设科技项目“西部地区中、小跨径桥梁承载力快速检评技术研究”课题实桥检测应用研究专题的部分内容,对静力法快速检测初步探索出一种新的方法。本文基于大量的荷载试验实测数据,通过对不同荷载效率下结构校验系数的统计研究,归纳出在轻荷载、低荷载效率下校验系数与我国现行桥梁承载力评定规范中规定0.85~1.05荷载效率下校验系数的关系,从而以轻荷载代替满荷载这个出发点,对在役中、小跨径桥梁的承载力快速评定进行研究,提出中、小跨径梁桥轻荷载方法。运用本文的方法,可以用少试验荷载代替多试验荷载,减轻加载重量,降低桥梁荷载试验的加载效率,从减少的加载数量的角度达到快速检测的目的。并且以实际工程应用对比轻荷载试验于传统荷载试验的结果,说明方法的可行性。本文的结果表明,轻荷载试验与传统荷载试验结论吻合较好,研究成果可应用于中小跨径混凝土梁桥承载力的评定。

孙晓燕[6]2004年在《服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究》文中认为20世纪50年代以来,我国修建了一大批混凝土桥梁,随着使用时间的推移,交通量的增长和车辆荷载的提高,既有桥梁安全评估和使用寿命问题提到了重要的议事日程上来。由于存在问题的既有桥梁数量众多,分析既有桥梁的剩余承载力和对后续服役期内的使用性能对合理利用既有桥梁,精确评估既有桥梁剩余寿命和维修加固决策有重要的经济意义和研究价值。加固、维修既有桥梁,不仅提高现有桥梁通行能力,缓解日趋紧张的交通压力,而且可以节省资金,使桥梁建设可持续发展,因此,既有桥梁的维修加固具有深刻的理论背景和广阔的应用前景。采用FRP加固既有桥梁作为新材料新工艺正在国内公路桥梁系统普及,有效的提高了既有桥梁的承载力和剩余使用寿命。本文结合辽宁交通科技重点项目(0101):在役桥梁耐久性评估,主要开展以下研究工作: 1.进行了12根钢筋混凝土适筋梁的超载试验,主要针对不同的预加荷载幅值和不同超载次数对不同配筋率的钢筋混凝土桥梁构件受弯性能的影响进行研究,分析超载对钢筋混凝土梁桥使用性能的影响规律。 2.进行了12根玻璃纤维布加固超载后钢筋混凝土梁的试验,并分析比较了不同超载幅值的钢筋混凝土梁超载后加固效果。试验部分主要针对不同的预加荷载幅值对不同配筋率的钢筋混凝土梁桥的加固后受弯承载力的影响进行研究。 3.在19根钢筋混凝土梁的抗剪试验的基础上,分析循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供依据。 4.通过对钢筋混凝土简支梁进行反复超载试验,测出构件从完整到破损,以及不同超载幅值和次数对应损伤状态下的频率和阻尼比等模态参数,考查了其与构件承载力的关系,分析了频率和阻尼比随损伤状态不同的变化规律,根据试验结果得到频率和荷载等级关系的经验公式,为采用动态法评估既有桥梁提供了理论依据。 5.分析了既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析的特点;以最大裂缝宽度作为构件正常使用状态的分析对象,研究和讨论了模糊失效界限和荷载等级提高对既有桥梁正常使用极限状态可靠度影响;建立了混凝土构件在正常使用状态下的极限状态方程,并根据实际桥梁的检测资料进行了可靠度计算,讨论了正常使用情况下各个因素对混凝土构件可靠指标的影响。 6.由于设计荷载标准的提高和经济发展的需要,既有桥梁常常需要承担超过其设计标准的汽车荷载,称其为超载。结合本课题的超载试验,考虑超载对裂缝宽度的影响,采用模糊随机可靠度分析方法,对既有桥梁进行正常使用极限状态可靠指标验算,并与未考虑超载影响的可靠指标进行了比较。 7.通过对国内外大量纤维布加固试验资料进行分析计算,得到了钢筋混凝土矩形构件受弯加固和受剪加固的计算模式不定性系数的统计参数,为加固后既有桥梁可靠度分析提供了计算依据。针对既有钢筋混凝土结构构件,考虑不同维修加固加固摘要方式,分析了外贴纤维布加固后桥梁的时变可靠性。 8.利用实际检测数据修正抗力模型,对既有钢筋混凝土梁桥时变可靠度进行了计算,同时比较分析了汽车荷载等级的提高和采用不同维护加固措施对后续服役期内时变可靠度的影响。基于既有桥梁的时变可靠度,以后续服役期内收益期望值最大为目标函数,对既有桥梁的维修加固决策进行了探讨。

柳卓[7]2010年在《既有混凝土桥梁检测加固技术研究》文中研究指明我国正在服役的众多桥梁大多数都已经达到设计期限甚至出现超限服役的情况,不少桥梁出现了很多病害和缺陷,很难适应当今交通高速发展的需要。如果全部拆除新建,需要相当昂贵的费用。因此,桥梁检测与加固技术应用研究具有重要意义。本文首先分析桥梁检测的目的和意义、研究现状与发展趋势,并探讨了桥梁加固的发展历史、技术研究现状,进而提出了本文主要研究内容。其次,对既有混凝土桥梁载荷试验进行分析,主要包括桥梁检测静载试验和动载试验两个方面的内容,并详细分析试验内容、方法与注意事项,指导工程质量桥梁检测。然后,从混凝土桥梁加固目的和要求、表层加固方法、上部结构加固方法和下部结构加固方法等方面对既有混凝土桥梁加固理论进行分析,详细探讨了各种加固方法的适用范围与注意事项,可为桥梁加固方法选择提供借鉴。再则,通过对某桥梁检测工程实例分析,详细阐述了各种检测技术的实际工程应用方法与注意事项,可为同类工程提供借鉴。最后,对某工程实例进行桥梁加固分析,现场调查与静载试验结果表明桥梁质量存在一定的问题,需要进行加固,并对加固设计方法进行了详细分析。

蓝勇[8]2010年在《高寒地区桥梁承载力快速评估技术》文中研究说明自20世纪以来,钢筋混凝土结构以其性能良好、造价经济的优点,在桥梁工程中得到了广泛的应用。西藏地区中小跨径梁桥为数众多,分布广泛,其中尤以简支梁桥居多。然而桥梁在服役期间,环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效益、疲劳效益与突变效应等不利因素将不可避免地导致结构和系统的损伤积累及抗力衰减。因此,对桥梁结构尤其是旧桥结构进行正确的承载能力预测评定显得尤为重要。由于桥梁使用环境的差异性、影响桥梁承载力因素的复杂性,现有的承载力评定方法都不能系统地、真实地对桥梁做出可靠的评定。本文从交通部《公路桥梁承载能力检测评定规程》(报批版)出发,在调查分析西藏地区特有的气候环境基础上,采用层次分析法及变权理论的方法,建立一套西藏地区在役桥梁承载力评估技术。本文比较了常用桥梁承载力评定方法的优缺点,广泛了解目前国内外桥梁承载能力评定的研究现状;在充分掌握承载能力评定的可靠理论体系及研究方法的基础上,提出了本文的研究内容及思路。根据桥梁承载能力衰减的内部和外部两大类因素,研究了西藏地区桥梁营运环境对桥梁承载能力衰减的影响。并通过对西藏地区现场桥梁病害的调查结果,结合西藏高寒地区特定的气候环境,分析了西藏地区桥梁营运环境对桥梁病害发展的主要影响因素。同时对西藏地区的特殊气候条件进行了统计,从分析桥梁病害产生的机理入手,结合前述西藏气候对桥梁病害的主要决定因素,筛选出西藏桥梁承载能力评定的主要指标。在交通部《公路桥梁承载能力检测评定规程》(报批版)基础上,利用层次分析法及变权理论,依据承载力评定指标的分析结果,对混凝土截面折减、钢筋截面折减、恶化系数分别进行变权计算,在原有承载力评定的过程中,加入钢筋强度项的性能折减;在检算系数项中,依据桥梁在西藏地区实际的实际工作情况对原有评价指标进行了修正,并重新计算权重。最终,提出了一套适合西藏地区的在役旧桥的承载力评定技术。

徐琳[9]2014年在《钢筋混凝土损伤桥梁的加固及承载能力评定》文中研究表明桥梁受外界荷载等因素影响,在使用过程中会受到不同程度的损伤,其承载力和结构功能均会下降。加之近年来,交通量飞速增长,车辆重型化日趋严重,很多既有桥梁已经无法满足其使用要求,有些甚至面临坍塌的危险。因此,损伤桥梁的加固及加固效果的检测显得尤其重要,对桥梁的安全运营具有重要意义。本文对某既有钢筋混凝土损伤桥梁的加固进行了系统研究。首先对其损伤情况进行检查,根据检查结果和损伤评定确定加固方案,实施加固措施;然后对加固后的桥梁进行荷载试验包括承载能力和动力性能两方面的检测,确定加固方案的有效性。主要开展了如下工作:1、归纳总结损伤类型和加固方法。归纳钢筋混凝土桥梁的损伤类型,并分析损伤机理和影响因素以及对桥梁结构的影响;总结钢筋混凝土桥梁的一般加固方法,阐述各个加固方法的优缺点和适用情况。2、对该钢筋混凝土桥梁进行损伤检查。该钢筋混凝土桥梁为四孔一联的钢筋混凝土连续桥,通过对该桥进行上部结构、下部结构和路基边坡的整体外观检查,采用规范规定的评定标准对桥梁进行综合评定。以评定结论和专家意见设计加固标准,并确定加固方案,根据计算标准,通过理论计算初步验证加固方案的可行性。3、对加固后的钢筋混凝土桥梁进行承载能力和工作性能评定。本文首先利用MIDAS/CIVIL软件建立初始模型进行内力计算,确定静载试验的测试截面;其次选取最不利工况对桥梁进行荷载实验,并通过有限元进行静载模拟,通过比较静载实测值和模拟值,对加固后桥梁的承载能力和工作性能进行评定,确定加固效果显着。4、对加固后的钢筋混凝土桥梁进行动力分析。通过对该加固后桥梁进行动载试验(包括跑车和刹车的激振试验),测试桥梁的结构频率,计算其阻尼比,分析其动力性能,验证加固方法的有效性。同时采用有限元软件ANSYS进行跑车试验模拟,进一步测定桥梁的动力特性并验证加固效果显着,为今后桥梁评定提供依据。

孙冬[10]2016年在《混凝土拱桥校验系数的统计分析与影响因素研究》文中指出桥梁荷载试验以其可靠性高、针对性强等特点被作为桥梁结构性能评价的主要方法而广泛使用,而校验系数作为性能评价的一个重要指标,其取值的客观性和可靠性对桥梁结构性能评价客观性有着显着影响。这种评价方式是有一定的局限性的,不够全面,没有考虑实测值量化的因素,应该结合抗力指数来综合考虑。结构本身均有一定的安全储备,对于结构设计安全储备过高的结构,作为结构性能评价的重要指标,校验系数的要求就没有那么苛刻。校验系数取值可靠性的评价,还要考虑的一个重要指标就是相对残余,相对残余与校验系数之间没有直接的关系,但是从相对残余指标取值性考虑,对于实测量值较小的结构,相对残余明显偏大,校验系数可能会失真,从而引起桥梁结构性能的误判。本文根据大量拱桥静力试验实际成果,通过统计分析、理论验证等方法,对校验系数的分布规律和相关影响因素进行分析研究,并对温度效应等对影响因素进行深入分析研究,分析这些因素对校验系数的影响程度,提出相应影响因素控制措施。针对校验系数这一评价指标的局限性,文中将进行基于校验系数提高拱桥静力性能评价客观性的研究,先对基于技术状况检测的结构检算评定和基于荷载试验的桥梁承载力评定这两种既有桥梁承载力评定方法的不足分别进行探讨,然后对拱桥应力校验系数基本评定单元进行分析和选取,对校验系数代表值进行研究,最后建立基于校验系数和结构检算的综合评价指标,以对结构进行更可靠的评价。

参考文献:

[1]. 基于荷载试验的混凝土桥梁承载力评定方法及加固技术研究[D]. 时玉平. 吉林大学. 2004

[2]. 兴南大桥钢筋混凝土简支T梁桥的检测与承载能力评定[D]. 张宗杰. 华南理工大学. 2016

[3]. 公路既有桥梁承载力评定方法研究[D]. 钟曙亮. 西南交通大学. 2010

[4]. 既有钢筋混凝土肋拱桥承载力评估及加固分析[D]. 于利存. 西南交通大学. 2010

[5]. 基于轻荷载试验梁桥承载力快速评定研究[D]. 常丁. 长安大学. 2010

[6]. 服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究[D]. 孙晓燕. 大连理工大学. 2004

[7]. 既有混凝土桥梁检测加固技术研究[D]. 柳卓. 中南大学. 2010

[8]. 高寒地区桥梁承载力快速评估技术[D]. 蓝勇. 重庆交通大学. 2010

[9]. 钢筋混凝土损伤桥梁的加固及承载能力评定[D]. 徐琳. 太原理工大学. 2014

[10]. 混凝土拱桥校验系数的统计分析与影响因素研究[D]. 孙冬. 重庆交通大学. 2016

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基于荷载试验的混凝土桥梁承载力评定方法及加固技术研究
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