淺議橋梁工程安全(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 網(wǎng)絡(luò)高等教育本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 淺議橋梁健康檢測(cè)與安全評(píng)價(jià) 學(xué)習(xí)中心：安徽阜陽市奧鵬學(xué)習(xí)中心層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 專 業(yè)： 土木工程（道橋方向） 年 級(jí)： 2012年春季 學(xué) 號(hào)： 4 學(xué) 生： 孫杰 指導(dǎo)教師： 張艷青 完成日期： 2014年 02 月 14 日 專心-專注-專業(yè)內(nèi)容摘要大型橋梁健康與安全監(jiān)測(cè)是近年來國(guó)際上的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)幾座特大型橋梁已經(jīng)或者將要配置安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文基于大量調(diào)查研究、實(shí)際橋梁考查的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就橋梁健康與安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。首先簡(jiǎn)要總結(jié)了近年來國(guó)內(nèi)外橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究狀況，其次簡(jiǎn)要介紹了橋梁

2、健康檢測(cè)的常用儀器和方法，然后就橋梁安全評(píng)價(jià)做出了簡(jiǎn)要分析，最后結(jié)合實(shí)例并對(duì)橋梁健康檢測(cè)以及橋梁安全性評(píng)估工作的發(fā)展方向進(jìn)行了探討性的分析。關(guān)鍵詞：橋梁；健康監(jiān)測(cè)；安全評(píng)價(jià)；監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)目 錄引 言隨著橋梁建設(shè)的不斷發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)的形式與功能日益復(fù)雜，人們對(duì)現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量和壽命越來越重視。通常情況下，25年是橋梁使用期限的臨界點(diǎn)，超過臨界點(diǎn)意味著橋梁進(jìn)入老化期，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)有百分之四十的橋梁位于此范圍之內(nèi)，均屬于老齡橋梁，伴隨時(shí)間的推移，老齡橋梁數(shù)量也日益增長(zhǎng)，對(duì)于橋梁的安全評(píng)估以及保養(yǎng)維護(hù)逐漸備受橋梁的使用者和管理者所關(guān)注。橋梁的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間使用后，必然會(huì)形成不同程度的損傷，而橋梁的安

3、全性亦隨之降低。影響橋梁安全的因素有很多，其中人為因素包括原設(shè)計(jì)未達(dá)到使用要求，施工標(biāo)準(zhǔn)低，使用不當(dāng)，壞或橋面不平整對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)帶來的不利影響等等，還受自然災(zāi)害的影響包括風(fēng)暴、地震等，橋梁的承載能力與耐用性因此而下降，直接影響著橋梁的安全性。因此，橋梁的定期檢測(cè)以及監(jiān)測(cè)工作就顯得非常重要，是保障橋梁結(jié)構(gòu)安全的有利措施。另外，現(xiàn)時(shí)建設(shè)橋梁的新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)形式層出不窮，這些都必須做一些檢測(cè)，務(wù)求積累更多的工程經(jīng)驗(yàn)，此外，也需要對(duì)采用劣質(zhì)材料、趕工期、施工方法不正確而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)損傷的情況做全面的評(píng)估和鑒定。橋梁檢測(cè)是采用相關(guān)技術(shù)手段對(duì)橋梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查、檢測(cè)，全面了解橋梁健康狀況，找出病

4、害原因、損傷程度等，從而對(duì)橋梁實(shí)有的承載能力以及是否能夠正常運(yùn)營(yíng)等問題給出明確結(jié)論，同時(shí)還應(yīng)提出需要采取的措施及維修加固方案。道路運(yùn)輸暢通是國(guó)民經(jīng)濟(jì)順利發(fā)展的前提，橋梁結(jié)構(gòu)的正確評(píng)估以及經(jīng)濟(jì)合理的加固措施是道路運(yùn)輸暢通的保證，因此，橋梁評(píng)估工作的開展有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，也是亟待研究的課題。橋梁結(jié)構(gòu)信息的收集、分析、過濾都能通過橋梁評(píng)估工作來完成，另一方面，將信息及時(shí)反饋給橋梁管理部門，對(duì)制定高效、經(jīng)濟(jì)合理的維護(hù)方案有重要幫助，這也是合理科學(xué)管理橋梁運(yùn)營(yíng)的首要前提，便于橋梁管理部門制定相應(yīng)策略。一 概述結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于外橋梁健康與安全檢測(cè)系統(tǒng)的研究成果，在分析大跨度橋梁發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，

5、并分析現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展概況，結(jié)合筆者相關(guān)科研工作經(jīng)驗(yàn)。在本文研究中，分析了橋梁健康檢測(cè)的定位問題以及現(xiàn)有的健康檢測(cè)系統(tǒng)存在的缺陷，基于此提出相應(yīng)的解決辦法，并討論我國(guó)未來橋梁健康檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。（一） 橋梁健康檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介由于自然環(huán)境的作用和建設(shè)材料隨時(shí)間各種性能也隨之退化，導(dǎo)致橋梁在建造和使用過程中會(huì)出現(xiàn)一定程度的損傷，若損傷得不到及時(shí)檢查及維修，會(huì)使橋梁影響行車安全甚至垮塌，導(dǎo)致橋梁使用壽命縮短。只有加強(qiáng)對(duì)橋梁健康檢測(cè)和安全評(píng)估的管理意識(shí)，才能保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和適用性，所以提出對(duì)橋梁施工、養(yǎng)護(hù)、管理等工作要實(shí)施合理的方法更為重要1。大型橋梁的生命過程主

6、要包含三個(gè)階段，即總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工及運(yùn)營(yíng)管理，過往人們著重于設(shè)計(jì)施工這一塊。我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的日益完善，為使大型橋梁的利用率最大化，越來越多人重視總體規(guī)劃這一塊。隨著大型橋梁建成投入使用后，由于缺乏科學(xué)的管理而造成橋梁狀況每況愈下，在確保橋梁的正常運(yùn)營(yíng)，橋梁的健康監(jiān)測(cè)及安全性評(píng)估工作也備受關(guān)注。橋梁竣工啟用后，隨著時(shí)間的推移，受風(fēng)暴、雨雪等自然因素的影響，加上承受著日益增加的車流量，橋梁便會(huì)出現(xiàn)老化及損壞?；谖覈?guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的環(huán)境下，對(duì)交通運(yùn)輸能力提出新的要求，另外，部分橋梁的功能退化現(xiàn)象日益嚴(yán)重。為此，要保障大型橋梁的正常運(yùn)行，實(shí)施有效的橋梁檢測(cè)和安全評(píng)估的工作就顯得至關(guān)重要。同時(shí)，

7、對(duì)位于重要的公路及鐵路運(yùn)輸樞紐的大型橋梁要加強(qiáng)安全評(píng)估力度，排查潛在病害并切實(shí)做好橋梁保養(yǎng)工作，這樣能夠最大程度的節(jié)約人力物力，防止因結(jié)構(gòu)損壞而造成交通樞紐斷裂，給社會(huì)及國(guó)家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。大型橋梁因缺乏必要的健康監(jiān)測(cè)或安全評(píng)估而無法了解橋梁的退化程度，最嚴(yán)重的后果可能會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)性損壞而發(fā)生橋毀人忙的事故。現(xiàn)階段，鑒于大型橋梁具有復(fù)雜性，對(duì)大型橋梁的監(jiān)測(cè)評(píng)估還是依賴收集人工檢測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)行綜合分析評(píng)估，不過傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法因其具有低效性及滯后性，加劇橋梁的運(yùn)營(yíng)成本及資源配置不合理等問題，現(xiàn)已無法適應(yīng)橋梁的發(fā)展需要。基于此，通過較低的成本建立與橋梁結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的評(píng)估方法，并整合到橋梁檢測(cè)和

8、安全評(píng)估系統(tǒng)中，不但能提升檢測(cè)效率，而且能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的健康狀況，這對(duì)制定科學(xué)合理的橋梁維護(hù)措施和優(yōu)化資金配置有重要的作用，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來重大的效益。（二） 橋梁健康檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)的重要性近年來隨著交通網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展壯大，橋梁在設(shè)計(jì)和建設(shè)的跨度越來越大，功能和形式更加復(fù)雜并多樣化，以及國(guó)家在橋梁建設(shè)所花費(fèi)的巨大投資將會(huì)極大的刺激國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代中后期開始國(guó)內(nèi)外多個(gè)國(guó)家越來越重視到橋梁的安全評(píng)估和健康檢測(cè)工作。我國(guó)上海徐浦大橋、虎門大橋、江陰長(zhǎng)江大橋、武漢陽邏公路的大橋都建立了健康檢測(cè)安全評(píng)估系統(tǒng)； 江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋的結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)系統(tǒng)更加全方位，它的檢測(cè)包括

9、：對(duì)地動(dòng)脈、大橋的車流量、橋址處的氣候環(huán)境(風(fēng)向、風(fēng)速)、道路車輛荷載狀況(車載、車流量、車速)、索塔沉降等2。橋梁建成通車后，隨著橋齡的增長(zhǎng)，會(huì)受到氣候、風(fēng)暴、雨雪等自然因素的影響，加上承受著日益增加的車流量，橋梁便會(huì)出現(xiàn)老化及損壞?；谖覈?guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的環(huán)境下，對(duì)交通運(yùn)輸能力提出新的要求，另外，部分橋梁的功能退化現(xiàn)象日益嚴(yán)重。為此，要保障大型橋梁的正常運(yùn)行，實(shí)施有效的橋梁檢測(cè)和安全評(píng)估的工作就顯得至關(guān)重要。同時(shí)，對(duì)位于重要的公路及鐵路運(yùn)輸樞紐的大型橋梁要加強(qiáng)安全評(píng)估力度，排查潛在病害并切實(shí)做好橋梁保養(yǎng)工作，這樣能夠最大程度的節(jié)約人力物力，防止因結(jié)構(gòu)損壞而造成交通樞紐斷裂，給社會(huì)及國(guó)家造成重

10、大的經(jīng)濟(jì)損失。大型橋梁因缺乏必要的健康監(jiān)測(cè)或安全評(píng)估而無法了解橋梁的退化程度，最嚴(yán)重的后果可能會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)性損壞而發(fā)生橋毀人忙的事故。在我國(guó)，就曾經(jīng)發(fā)生多起因橋梁損害斷裂造成的事故，比如濟(jì)南黃河公路大橋和廣州海印橋，這兩座大橋因斜拉索出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象而斷裂，都需提前更換。再有重慶纂江彩虹橋大橋，因其主體結(jié)構(gòu)坍塌，致使40人死亡以及14人受傷，造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到631萬元；宜賓市的南門大橋南北兩端曾經(jīng)先后發(fā)生吊索斷裂事故，分別造成大橋橋面坍塌40米和20米。在國(guó)外，也曾經(jīng)發(fā)生類似的大橋斷裂事故，比如在1994年，位于韓國(guó)首都漢城（現(xiàn)為首爾）的圣水大橋，中央斷斷裂50米，并有15米落入江中，此次事故

11、導(dǎo)致32人死亡及17人重傷。大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全性問題已經(jīng)關(guān)系到國(guó)家財(cái)產(chǎn)以及人民的生命安全，因此越來越受到國(guó)內(nèi)外橋梁工程師所重視。（三） 橋梁健康檢測(cè)的內(nèi)容和依據(jù)橋梁健康檢測(cè)內(nèi)容及依據(jù)主要有：1)荷載：由風(fēng)、溫度、地震和交通等引起的荷載。用以記錄風(fēng)向、風(fēng)速等進(jìn)程和歷史的風(fēng)速儀，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可以算出風(fēng)功率譜；用以記錄車流通過橋梁的時(shí)程歷史，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到系統(tǒng)處理后可計(jì)算出交通荷載譜的動(dòng)態(tài)地秤；用以記錄溫度和溫差時(shí)程歷史的溫度計(jì)；用以記錄地質(zhì)作用和地震作用的強(qiáng)震儀；用以記錄橋梁上車流情況和橋梁上的交通事故的攝像機(jī)。2)結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力反應(yīng)：用力環(huán)、磁彈性儀、剪力銷等測(cè)力計(jì)記錄主纜、錨桿和吊桿的張力歷

12、史；用位移計(jì)、傾角儀記錄結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力變形和轉(zhuǎn)角、支座和伸縮縫靜動(dòng)力相對(duì)位移歷史；用加速度計(jì)記錄結(jié)構(gòu)各部位的反應(yīng)加速度及結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)；用應(yīng)變儀記錄橋梁構(gòu)件的靜動(dòng)力應(yīng)變和應(yīng)力。3)幾何監(jiān)測(cè)：對(duì)橋梁各部位的靜態(tài)位移和位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所使用傳感器有：位移計(jì)、GPS、傾角儀、數(shù)字像機(jī)、電子測(cè)距儀(EDM)等3。（四） 常用檢測(cè)儀器常用檢測(cè)儀器主要有：1)荷載：由風(fēng)、溫度、地震和交通等引起的荷載。用以記錄風(fēng)向、風(fēng)速等進(jìn)程和歷史的風(fēng)速儀，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可以算出風(fēng)功率譜；用以記錄車流通過橋梁的時(shí)程歷史，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到系統(tǒng)處理后可計(jì)算出交通荷載譜的動(dòng)態(tài)地秤；用以記錄溫度和溫差時(shí)程歷史的溫度計(jì)4；用以記錄地質(zhì)作用

13、和地震作用的強(qiáng)震儀；用以記錄橋梁上車流情況和橋梁上的交通事故的攝像機(jī)。2)結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力反應(yīng)：用力環(huán)、磁彈性儀、剪力銷等測(cè)力計(jì)記錄主纜、錨桿和吊桿的張力歷史；用位移計(jì)、傾角儀記錄結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力變形和轉(zhuǎn)角、支座和伸縮縫靜動(dòng)力相對(duì)位移歷史；用加速度計(jì)記錄結(jié)構(gòu)各部位的反應(yīng)加速度及結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)；用應(yīng)變儀記錄橋梁構(gòu)件的靜動(dòng)力應(yīng)變和應(yīng)力。3)幾何監(jiān)測(cè)：對(duì)橋梁各部位的靜態(tài)位移和位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所使用傳感器有：位移計(jì)、GPS、傾角儀、數(shù)字像機(jī)、電子測(cè)距儀(EDM)等。4)具體還有：光纖傳感儀器，光纖傳感器件，工具式應(yīng)變傳感器，振懸式弧焊型應(yīng)變計(jì)，溫度傳感器，動(dòng)態(tài)應(yīng)變加速度傳感器，無線靜電采集系統(tǒng)，無線動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)。

14、二 橋梁健康檢測(cè)的常用方法（一） 混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)混凝土無損檢測(cè)技術(shù)，是在不破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的前提下，直接從結(jié)構(gòu)物上測(cè)試，定位鋼筋位置及測(cè)定混凝土強(qiáng)度或損傷，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土的多次檢測(cè)，廣泛適用于建筑工程各階段混凝土質(zhì)量的檢測(cè)。本節(jié)要介紹的是超聲回彈綜合法以及電磁感應(yīng)法。所謂超聲回彈綜合法，基于聲速值、回彈值以及混凝土強(qiáng)度三個(gè)值的相互關(guān)系，在常規(guī)條件下，測(cè)定混凝土的部分物理量，再通過一系列的計(jì)算得出混凝土的特征強(qiáng)度。不過，混凝土作為一種復(fù)合物，物質(zhì)的均勻性差，當(dāng)采用單一的檢測(cè)方法來測(cè)定混凝土強(qiáng)度，受多種因素作用，最終測(cè)定的結(jié)果精確度低。若是通過2種或者2種以上的檢測(cè)方法，對(duì)多個(gè)物理量進(jìn)行測(cè)定，再分

15、析各個(gè)物理量與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系，從而綜合分析計(jì)算出混凝土的強(qiáng)度。采用綜合的檢測(cè)方法，可以全面地檢測(cè)混凝土各個(gè)影響因素，而且還可以排除某些影響強(qiáng)度的因素，進(jìn)而可以推算出更為準(zhǔn)確和可靠的混凝土強(qiáng)度，這是單一無損檢測(cè)方法無法達(dá)到的。所謂電磁感應(yīng)法，就是采用脈沖電磁波射向混凝土結(jié)構(gòu)，致使結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬物（如鋼筋）發(fā)生電磁感應(yīng)作用，此時(shí)金屬物帶上感應(yīng)電流，其周圍亦同時(shí)產(chǎn)生二次電磁場(chǎng)，再利用專業(yè)檢測(cè)設(shè)備來監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電磁場(chǎng)變化，便可對(duì)其內(nèi)部的鋼筋進(jìn)行定位。（二）混凝土結(jié)構(gòu)半破損檢測(cè)半破損檢測(cè)在不破壞結(jié)構(gòu)承載能力的情況下進(jìn)行，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取鉆取混凝土芯樣或者局部破壞取樣，再通過在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行混凝土強(qiáng)

16、度試驗(yàn)，將試驗(yàn)值與混凝土強(qiáng)度建立相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算出混凝土強(qiáng)度的測(cè)試值，比較分析后確定強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。目前半破損檢測(cè)比較常用的是鉆芯法，另外還有射擊法和拔出法等。所謂鉆芯法，就是采用鉆芯機(jī)、切割機(jī)、鉆頭等配套機(jī)具來對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)鉆取芯樣，并對(duì)芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度或者存在的缺陷，無需通過立方體試塊或其它參數(shù)等環(huán)節(jié)。具有準(zhǔn)確性、直觀性等優(yōu)點(diǎn)，不足之處就是需要會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成損傷，而且芯樣數(shù)量不能過多，試驗(yàn)成本也較高。在國(guó)外，鉆芯法的使用已經(jīng)超過數(shù)十年，發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)采用鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度亦都制定相關(guān)規(guī)程，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織也發(fā)布了關(guān)于硬化混凝土芯樣的鉆取及抗壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。自1980年起，

17、我國(guó)才開始對(duì)鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的技術(shù)展開深入的研究，現(xiàn)階段我國(guó)已普遍應(yīng)用且完成配套鉆芯機(jī)的生產(chǎn)和供應(yīng)，此外還有人造金剛石薄壁鉆頭、切割機(jī)等配套機(jī)具，鉆機(jī)及鉆頭的種類達(dá)數(shù)十種。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布了鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程，從2000年開始又對(duì)該技術(shù)規(guī)程進(jìn)行修訂，現(xiàn)已完成征求意見稿。鉆芯法在原位上檢測(cè)混凝土強(qiáng)度與缺陷是其他無損檢測(cè)方法不可取代的一種有效方法。因此，國(guó)內(nèi)外都主張把鉆芯法與其他無損檢測(cè)方法結(jié)合使用，一方面利用無損檢測(cè)方法檢測(cè)混凝土均勻性以減少鉆芯數(shù)量，另一方面又利用鉆芯法來校正其他方法的檢測(cè)結(jié)果，以提高檢測(cè)的可靠性。（三）鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)是在不損害、不影響被檢

18、對(duì)象使用性能的前提下，利用聲、光、磁和電等特性，看被檢對(duì)象中是否存在不均勻或其他缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，判定被檢對(duì)象的技術(shù)狀態(tài)是否合格及其剩余壽命，利用這些技術(shù)手段對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損檢測(cè)。常用的方法有：超聲檢測(cè)；射線檢測(cè)；磁粉檢測(cè)；滲透檢驗(yàn)。（四）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)由于能獲得可靠的質(zhì)量、較高的單樁承載力和施工效率，并且綜合造價(jià)也較低，目前在全國(guó)范圍內(nèi)的很多地區(qū)都得到極其廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)的檢測(cè)階包括預(yù)應(yīng)力鋼材試驗(yàn)檢測(cè)和預(yù)應(yīng)力錨具M(jìn)、夾具J和連接器L檢測(cè)5。三 橋梁安全評(píng)價(jià)（一） 橋梁安全的耐震評(píng)價(jià)高速公路的路基、橋梁、隧道及防護(hù)工程在施工階段對(duì)防震

19、都采取了相應(yīng)的措施和對(duì)策。日本針對(duì)地震震坍護(hù)坡的實(shí)例，發(fā)明了通過護(hù)坡耐震模型振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行原因分析，其分析結(jié)果有兩個(gè)：1)破壞要素可能有護(hù)坡高度、坡頂土層厚度、護(hù)坡土質(zhì)狀況、土質(zhì)粘著力等；2)地震不同震級(jí)的震坍點(diǎn)會(huì)引起護(hù)坡發(fā)生變形或震坍，因?yàn)檎鹛c(diǎn)是為其2倍左右的加速度。（二） 橋梁安全的荷載評(píng)價(jià)荷載的作用可導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，也是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)病害發(fā)展的最主要的原因。荷載過大會(huì)使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，承載力不足會(huì)使構(gòu)件變形或受力裂縫過寬，導(dǎo)致橋梁的正常使用，同時(shí)還能加劇結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕，尤其是混凝土受拉區(qū)的鋼筋。橋梁荷載試驗(yàn)是指對(duì)橋梁進(jìn)行加載，然后測(cè)得橋梁加載后的數(shù)據(jù)變化，通過試驗(yàn)，可以了解橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作

20、用下的工作狀態(tài)。從而可以判定橋梁結(jié)構(gòu)的形變以及應(yīng)力是否滿足設(shè)計(jì)的要求，還可以尋求橋梁整體結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況，可以給橋梁投入運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)及管理提供科學(xué)依據(jù)，舊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載試驗(yàn)還可以給橋梁進(jìn)行技術(shù)加固提供依據(jù)。對(duì)橋梁評(píng)估最直接的檢驗(yàn)方法就是橋梁的荷載試驗(yàn)。通過荷載試驗(yàn)可以更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)橋梁的工作狀態(tài)。橋梁荷載試驗(yàn)的任務(wù)是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵髞泶_定。一般地說，橋梁荷載試驗(yàn)的主要任務(wù)如下所述。確定橋梁結(jié)構(gòu)的承載力及營(yíng)運(yùn)條件，對(duì)于重要的橋梁結(jié)構(gòu)，除在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行必要項(xiàng)目的試驗(yàn)研究外，通常在橋梁的建成竣工后，通過荷載試驗(yàn)來鑒定橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)條件，分析判斷橋梁的實(shí)際承載能力

21、6。借助荷載試驗(yàn)可以為需改建或加固的橋梁提供相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，特別是設(shè)計(jì)資料缺失的舊橋。另一方面，荷載試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)π滦蜆蛄夯虿捎眯鹿に?、新材料的橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)際受力分析測(cè)試，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖式。找出具有普遍意義的規(guī)律，完善橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論以及施工工藝。分析橋梁的病害原因其變化規(guī)律對(duì)于遭受到洪水、冰凍、地震，撞擊、河床挖坑或沖刷而損傷的橋梁結(jié)構(gòu)或在橋梁建造或使用期間發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重缺陷，如過大的變形或裂縫等，常通過橋梁荷載試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析研究，提出合理的整治方案和養(yǎng)護(hù)措施。檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)在質(zhì)量對(duì)新型橋梁或加固、改建橋梁進(jìn)行竣工驗(yàn)收鑒定，以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體受力性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求做出評(píng)價(jià)。檢驗(yàn)預(yù)期

22、的設(shè)計(jì)效果。經(jīng)過荷載試驗(yàn)的橋梁，應(yīng)根據(jù)整理的試驗(yàn)資料分析結(jié)構(gòu)的工作狀況，進(jìn)一步評(píng)定橋梁的承載能力，為新建橋梁驗(yàn)收做出鑒定結(jié)論，或作為舊橋承載力鑒定核算的依據(jù)，并納入橋梁承載能力鑒定報(bào)告和橋梁承載能力鑒定表。（三） 橋梁安全的河川耐洪能力評(píng)價(jià)根據(jù)查閱國(guó)內(nèi)對(duì)河川橋梁沖刷相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)橋梁受洪水沖刷時(shí)，影響橋梁安全的危害程度的因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，并區(qū)分為橋梁環(huán)境影響程度指標(biāo)及橋梁耐洪能力危害度指標(biāo)，確認(rèn)評(píng)估指標(biāo)項(xiàng)目，完成本方法之評(píng)估目標(biāo)及層級(jí)架構(gòu)。再以層級(jí)分析法通過專家問卷方式進(jìn)行各指標(biāo)項(xiàng)目之權(quán)重，權(quán)重決定后與指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)分分?jǐn)?shù)相乘，即得各指標(biāo)分?jǐn)?shù)7。以橋梁環(huán)境影響程度指標(biāo)為縱軸，橋梁耐洪能力危害度指

23、標(biāo)為橫軸，得到橋梁耐洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣圖，即完成本研究之橋梁耐洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估決策模式。橋梁耐洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估決策模式建立后，搜集國(guó)內(nèi)北部、中部、南部河系上橋梁基本數(shù)據(jù)、河川水文數(shù)據(jù)及評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行案例分析，得各橋梁之風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及臺(tái)風(fēng)暴雨時(shí)之風(fēng)險(xiǎn)排序，評(píng)估結(jié)果再與橋梁主管機(jī)關(guān)養(yǎng)護(hù)橋梁工程司進(jìn)行排序之比較，依本方法之風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估排序皆與專家依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判斷之排序相符。暨有公路橋梁耐洪初評(píng)項(xiàng)目系將環(huán)境影響程度與橋梁耐洪能力危害度合并評(píng)估，本方法將環(huán)境影響程度與橋梁耐洪能力危害度分開評(píng)估，可得到較精確結(jié)果，提供橋梁主管機(jī)關(guān)于臺(tái)風(fēng)暴雨前，對(duì)轄管橋梁進(jìn)行橋梁耐洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，排序橋梁危險(xiǎn)之優(yōu)先級(jí)。（四） 土石流橋梁安全評(píng)價(jià)泥石流(

24、Debris flow)，又稱土石流，是指在地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，比如山區(qū)或者其他溝谷深壑等，由于暴雨暴雪或其他自然災(zāi)害引發(fā)的攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性、流量大、流速快、物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。發(fā)生泥石流常常會(huì)沖毀公路等交通設(shè)施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。四 結(jié)合工程實(shí)例分析（一） 某大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估武漢某大跨度懸索橋主橋是一座總體布置為250m+1280m+440m的單跨雙鉸鋼箱梁懸索橋，南引橋?yàn)橐蛔?5m+4×70m連續(xù)剛構(gòu)混凝土箱梁橋。對(duì)于這種大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)，影響其安全運(yùn)營(yíng)和使用功能的主要結(jié)構(gòu)為：主塔與基礎(chǔ)、箱梁、主纜、吊索、錨旋、附屬結(jié)構(gòu)等。（二

25、） 評(píng)估指標(biāo)的無量綱化處理評(píng)估指標(biāo)的數(shù)據(jù)主要來源于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)或檢測(cè)。根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同，一般產(chǎn)生兩類指標(biāo)：（1）定性指標(biāo)，即僅對(duì)橋梁構(gòu)件的狀態(tài)進(jìn)行語言型描述或簡(jiǎn)單等級(jí)劃分，而沒有數(shù)值結(jié)果，如構(gòu)件表觀損傷；（2）數(shù)值型指標(biāo)，即監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為數(shù)值型的定量描述，一般為一個(gè)數(shù)值（如構(gòu)件混凝土強(qiáng)度）或一組數(shù)值序列（如懸索橋索力等）。由于指標(biāo)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)各不相同，評(píng)估時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。目的就是消除各指標(biāo)數(shù)值不同測(cè)量單位的影響，使得所有指標(biāo)在單位、強(qiáng)度和離散度等方面一致。標(biāo)準(zhǔn)化處理是通過一定的數(shù)學(xué)變換來消除指標(biāo)量綱影響的方法，即把性質(zhì)、量綱各異的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行綜合評(píng)估的一個(gè)相對(duì)“量化值”。譬如，人

26、們都習(xí)慣于采取直線型得出處理方法，但對(duì)大多數(shù)指標(biāo)來講，指標(biāo)實(shí)際值的變化對(duì)評(píng)估的影響并不是等比例的，而具有非線性影響。因此，當(dāng)指標(biāo)處于不同水平時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化要作進(jìn)一步的研究與改善。（三） 指標(biāo)評(píng)分值制定在某大跨度懸索橋的結(jié)構(gòu)安全評(píng)估過程中，根據(jù)公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程將橋梁技術(shù)狀況評(píng)定分為五類(表4-1)。表4-1 指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)評(píng)分值外觀情況承載能力養(yǎng)護(hù)措施一類90100外觀良好性能良好正常維護(hù)二類7590基本完好基本正常局部修補(bǔ)三類6075輕度缺失略為降低局部修復(fù)四類5060中度缺損中度降低局部加固五類050嚴(yán)重缺損顯著降低整體加固（四） 指標(biāo)權(quán)重的確定指標(biāo)權(quán)重的確定需要通過專家調(diào)查表獲得

27、各層的判斷矩陣。根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，專家對(duì)各指標(biāo)間的相對(duì)重要性認(rèn)識(shí)并不統(tǒng)一，調(diào)查表中會(huì)出現(xiàn)大量邏輯判斷錯(cuò)誤，導(dǎo)致無法分析這些數(shù)據(jù)，從中獲取權(quán)重。為了解決這個(gè)問題，應(yīng)采用給予專家充分說明，并對(duì)指標(biāo)間相對(duì)重要性的值進(jìn)行提示，在讓專家填寫調(diào)查表的方法。參考的權(quán)重是采用了已有資料中比較科學(xué)的橋梁部件權(quán)重，這些權(quán)重是根據(jù)大量的調(diào)查獲得的，具有一定的參考價(jià)值，但由于沒有針對(duì)具體的橋型進(jìn)行劃分，所以也不是非常精確。（五） 基于變權(quán)綜合原理的全橋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估算例（1）變權(quán)綜合原理對(duì)于大跨懸索橋這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在對(duì)其整體結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要綜合考慮多方面因素的影響。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行評(píng)估（采用打分形

28、式或確定其優(yōu)劣等級(jí)）所使用的方法一般是常權(quán)評(píng)估方法，即同一層指標(biāo)的權(quán)重在評(píng)估過程中不作改變。這樣就造成了評(píng)估模型中某個(gè)指標(biāo)的評(píng)語發(fā)生重大變化時(shí)往往不能在常權(quán)綜合評(píng)估結(jié)果中明顯地表現(xiàn)出來，從而可能引起對(duì)橋梁某些損傷、病害的忽視或是造成評(píng)估結(jié)果的不準(zhǔn)確。而變權(quán)原理考慮到了評(píng)估的均衡性，能客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)出橋梁地工作狀態(tài)。因此對(duì)于某大跨度懸索橋這樣的大跨度懸索橋梁，評(píng)估中在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)采用了變權(quán)綜合原理的評(píng)估方法。（2）算例目前，結(jié)構(gòu)安全評(píng)估技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用還處于探索階段，對(duì)底層指標(biāo)的劃分和數(shù)據(jù)獲取、有效數(shù)據(jù)的積累都還有待完善，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整、準(zhǔn)確的評(píng)估還比較困難。實(shí)際操作中應(yīng)該結(jié)

29、合某大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和定期觀測(cè)的結(jié)果，對(duì)全橋進(jìn)行了安全性能的數(shù)值模擬評(píng)估。其中應(yīng)當(dāng)指出的是：當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于老化或者突發(fā)事件而產(chǎn)生破壞時(shí)，通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)局部安全狀況進(jìn)行評(píng)估，得到損傷位置、程度，然后直接對(duì)受損結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力評(píng)估，得出維修、加固或者更換該構(gòu)件的決策。橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全評(píng)估的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)較為完整的對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，能有效地確保大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。五 結(jié)論與建議橋梁設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)的不斷進(jìn)步使得橋梁跨度不斷有新的突破，結(jié)構(gòu)形式也日趨復(fù)雜，這些都決定了橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的必要性和急迫性。隨著大跨度橋梁在交通運(yùn)輸中的

30、地位日益重要，信息、通訊和傳感技術(shù)的不斷成熟，建立大型橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)已成為橋梁界的研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)手段以人工巡檢為主，無法完成對(duì)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢測(cè)結(jié)果的滯后性和主觀性使得橋梁管理層和決策層無法做出及時(shí)的科學(xué)判斷，因而也無法采用低成本高效益的橋梁管養(yǎng)方法。實(shí)際中，國(guó)內(nèi)外陸路交通網(wǎng)中的老齡橋梁數(shù)目不斷增加，很多橋梁結(jié)構(gòu)己經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的功能退化；在我國(guó)，隨著基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，橋梁建設(shè)也逐步進(jìn)入一個(gè)高峰期，這橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)以及對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的驗(yàn)證都提供了一個(gè)契機(jī)。在這種形勢(shì)下，建立行之有效的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)具有及其重要的意義。(一) 應(yīng)開發(fā)基于GP

31、RS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際工程中橋梁現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)困難、對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)初期數(shù)據(jù)的需求等問題，對(duì)各種數(shù)據(jù)采集傳輸方式進(jìn)行了研究比較發(fā)現(xiàn)，GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)具有永遠(yuǎn)在線、快速登錄、按量收費(fèi)、組網(wǎng)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用更貼近于橋梁在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集與傳輸需求。在吸收和采用己有成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，構(gòu)建了基于GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，會(huì)在實(shí)際工程中獲得了較好的效果。(二) 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的軟件應(yīng)用眾多，涉及數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理以及前端的展示等，如何將這些應(yīng)用中的不同軟件集成到一個(gè)

32、平臺(tái)上，關(guān)系到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否能高效可靠運(yùn)行。在研究現(xiàn)有各種軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，面對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、在線數(shù)據(jù)分析與評(píng)估等特點(diǎn)，采用C/S與B/S相結(jié)合的軟件系統(tǒng)構(gòu)架，并引入ASP.NETAJAX等WEB前端優(yōu)化技術(shù)，對(duì)B/S模式進(jìn)行擴(kuò)展。實(shí)際工程中的應(yīng)用表明這種相結(jié)合的軟件系統(tǒng)構(gòu)架，既能滿足大數(shù)據(jù)的分析處理，提高服務(wù)器端的處理能力，又能減輕客戶端的負(fù)擔(dān)，降低網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)流量，勢(shì)必會(huì)帶來較好的客戶端體驗(yàn)。(三) 分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成模型設(shè)計(jì)在大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，各數(shù)據(jù)采集站分布在不同的位置，其數(shù)據(jù)庫的管理在地理和邏輯上均呈現(xiàn)分布性和獨(dú)立性，采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式也因采集設(shè)備不同而異。設(shè)計(jì)了一種分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成模型，保證了數(shù)據(jù)武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文管理系統(tǒng)快速響應(yīng)查詢，提高了管理系統(tǒng)的容錯(cuò)性。在實(shí)際開發(fā)過程中，充分利用ADO.NET提供的高性能數(shù)據(jù)流優(yōu)，對(duì)數(shù)據(jù)管理模型中的全局模式進(jìn)行擴(kuò)展，保證了管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。(四) 采用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)面向橋梁管理中的決策分析在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)積累了海量的數(shù)據(jù)，如何從這些數(shù)據(jù)中提取有效數(shù)據(jù)表征