橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定

1、第19卷第5期1999年10月河南交通科技SCIENCEANDTECHNOLOGYOFHENANCOMMUNICATIONVol.19No.5Oct.1999橋涵工程橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定肖長禮周冬久魏道平(河南省交通學(xué)校)(河南省交通公路工程局)摘要我國建國以來橋梁設(shè)計(jì)荷載、橋梁實(shí)際承載能力的評(píng)定方法。關(guān)鍵詞ofLdingCapacityofBridgeUpperPartStructureXiaoChangli(HenanTransportationSchool)AbstractTherealloadingcapacityandsafetyforusedbridgeisaprimaryre

2、searchingtaskinbridgereinforcingandmaintenance.Thispapersimplyintroducesadevelopedprogressofbridgedesignload,bridgedesigntheorysince1949.Andgivethebasicruleofloadingcapacityofthetopofbridge,theevaluationwayofpracticeloadingcapacityofbridge.KeywordsBridgeLoadingcapacityBasicruleEvaluationway1問題的提出在我國

3、公路建設(shè)中,橋梁工程是重要的咽喉工程,橋梁因其構(gòu)造復(fù)雜、設(shè)計(jì)施工難度大、投資多,歷來受到人們的關(guān)注。隨著歷史的發(fā)展,橋梁交通量的增加和載重標(biāo)準(zhǔn)的提高,原有建造的橋梁已不能適應(yīng)現(xiàn)代化交通的要求,主要表現(xiàn)如下的不足:(1)原有部分橋梁齡期較長,橋面凈寬不足,荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低,不能滿足現(xiàn)代化交通的要求;(2)原有部分橋梁經(jīng)過多年運(yùn)營使用,出現(xiàn)老化、破損、撓度過大、裂縫增多(有的構(gòu)件達(dá)幾十條)等嚴(yán)重的病害;(3)有的部分新建橋梁因設(shè)計(jì)水平不高,施工工藝粗糙,施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因,造成橋梁承載能力不能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。上述問題的存在,嚴(yán)重影響了橋梁的正常使用和通行能力,嚴(yán)重影響了橋梁的承載能力和結(jié)構(gòu)的耐

4、久性,因此,正確評(píng)價(jià)原有橋梁的承載能力,擬定經(jīng)濟(jì)合理的加固維修措施,確保橋梁的安全運(yùn)營,節(jié)省橋梁的來稿日期:1999-08-21建設(shè)投資是一項(xiàng)緊迫而重要的研究課題。本文僅就橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載能力評(píng)定作以扼要介紹。2公路橋梁設(shè)計(jì)荷載和設(shè)計(jì)理論的演變2.1公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的演變公路橋梁設(shè)計(jì)荷載是橋梁設(shè)計(jì)的重要技術(shù)指標(biāo),橋梁的承載能力是根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)確定的,亦即橋梁設(shè)計(jì)時(shí)所采用的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)。而設(shè)計(jì)荷載等級(jí)又由各個(gè)時(shí)期所頒布的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定,它反映了我國在某一個(gè)時(shí)期公路運(yùn)輸載重的實(shí)際狀況和發(fā)展趨勢(shì)。新中國建立后,我國交通部門對(duì)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了七次修訂,對(duì)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范

5、進(jìn)行了三次修訂。在這些修訂中,根據(jù)各個(gè)時(shí)期公路交通運(yùn)輸實(shí)際,對(duì)公路橋梁設(shè)計(jì)荷載技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了四次修改?，F(xiàn)將各個(gè)時(shí)期公路橋梁設(shè)計(jì)荷載和驗(yàn)算荷載主要技術(shù)指標(biāo)的演變列于表1、2。2.2橋梁設(shè)計(jì)理論的演變隨著科技發(fā)展和人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)深入的研究,橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論經(jīng)歷了由容許應(yīng)力法到極限狀態(tài)法的演變過程。3河南交通科技第19卷第5期公路橋梁汽車荷載主要技術(shù)指標(biāo)的演變一輛汽車一行汽車前軸重中軸重后軸重規(guī)范高載等級(jí)總重量車隊(duì)中重車輛數(shù)(t)(輛)(t)1.82.12.2.3.03.53.94.556.06.0324.5364.535577635577673(t)(t)4.277.67.09.59.112.35

6、122×1274.510.572×1010.57101013132×127101013132×12132×14(m)4.04.04.04.04.04.06.06.84.04.04.04.0(m)1.71.71.71.71.71.71.71.91.91.81.81.81.8表1前輪著地寬度及長度(m)150.150.150.150.20.20.250.30.30.25×0.20.2×0.20.3×0.20.25×0.20.3×0.20.3×0.20.25×0.20.25

7、5;0.20.25×0.20.3×0.20.3×0.20.3×0.20.25×0.20.25×0.20.25×0.20.3×0.20.3×0.20.3×0.20.3×0.20.3×0.2軸距輪距中后輪著地寬度及長度(m)2×0.20.2×0.20.3×0.20.3×0.20.3×0.20.4×0.20.4×0.20.6×0.20.7×0.20.7×0.20.5×0.2

8、0.4×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.20.5×0.20.5×0.20.5×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.20.5×0.20.5×0.20.5×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.120.6×0.20.6×0.2車輛外形尺寸(長×寬)(m)8×2.71954年公路工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及1956年公路工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(修訂草案)汽26標(biāo)準(zhǔn)車加重車

9、標(biāo)準(zhǔn)車加重車標(biāo)準(zhǔn)車加重車標(biāo)準(zhǔn)車加重車主車列車主車列車主車列車主車重車主車重車主車重車主車重車主車重車主車重車主車重車6.07.88101316.91830106.5151026151015152020301015152020302055不限制12×128×2.7汽288×2.7218×2.7汽213不限制18×2.7汽218不限制117×2.57×2.57×2.57×2.58×2.57×2.57×2.57×2.57×2.57×2.57×

10、2.58×2.57×2.57×2.57×2.57×2.57×2.58×2.57×2.515×2.51967年公路橋梁車輛荷載及凈空標(biāo)準(zhǔn)暫行規(guī)定汽210不限制1汽215不限制1汽2264.0+1.31.84.04.04.04.04.04.01.81.81.81.81.81.8不限制不限制11972年公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)汽210汽215不限制1汽220不限制14.0+1.41.84.04.04.04.04.01.81.81.81.81.81981年及現(xiàn)行公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1985年及現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范

11、汽車210級(jí)汽車215級(jí)汽車220級(jí)汽車2超20級(jí)不限制1不限制1不限制14.0+1.41.84.03+1.4+7+1.41.81.8不限制1注:表列數(shù)據(jù)單位名稱均按原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行編列,未予改變,用以反映原規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)指標(biāo)的演變過程。4河南交通科技橋梁預(yù)算荷載主要技術(shù)指標(biāo)的演變車輛重量規(guī)范荷載等級(jí)(t)第19卷第5期表2每個(gè)車軸的車輪組數(shù)目(組)履帶數(shù)或車軸數(shù)(個(gè))2242各條履帶壓力或每個(gè)車軸重量(t)3.75t m6.0t m205.6t m20255.6t m202530履帶著地長度或縱向軸距(m)4.05.1.1.1.24.5.51.21.2+6.0+1.24.51.2+4.0+1.

12、21.2+4.0+1.24.51.2+4.0+1.21.2+4.0+1.21.2+4.0+1.2履帶橫向中距或車輪橫向中距(m)2.2.72.53×0.83×0.92.53×0.93×0.92.53×0.93×0.93×0.9履帶寬度或每對(duì)車輪著地寬度和長度(m)0.50.70.80.70.5×0.20.5×0.20.70.5×0.20.5×0.20.70.5×0.20.5×0.20.5×0.21956年公路工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(修正草案)1967年公路橋涵車輛荷

13、載及凈空標(biāo)準(zhǔn)暫行規(guī)定1972年公路工程術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)1981年公路工程術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1985年公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范拖230拖260拖280履帶250拖車260拖車210022履帶250掛車280掛車2100掛車21203060805060801005080100120226882244244428824441974年及以前橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的橋梁設(shè)計(jì)理論采用容許應(yīng)力計(jì)算法,該計(jì)算方法是以構(gòu)件帶裂縫工作階段的應(yīng)力狀態(tài)作為計(jì)算依據(jù),其基本原理是將鋼筋混凝土看作為完全彈性體,應(yīng)用材料力學(xué)勻質(zhì)體公式計(jì)算出構(gòu)件在使用荷載作用下的材料應(yīng)力,其最大值不得大于該材料的容許應(yīng)力。一般表達(dá)式為:(1)式中:使用荷載所引起的材料

14、最大應(yīng)力,它法明確提出了結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)(又稱強(qiáng)度極限狀態(tài))與正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)計(jì)算法是以塑性理論為基礎(chǔ),以構(gòu)件的“破壞工作階段”應(yīng)力狀態(tài)為計(jì)算依據(jù),其一般表達(dá)式為:Ss(gGiq2Q)bRd(Rc ci Rs s)(4)式中:G永久荷載(結(jié)構(gòu)重力);g永久荷載(結(jié)構(gòu)重力)安全系數(shù);是荷載與構(gòu)件截面幾何特征的函數(shù),其表達(dá)式為:=T S(T為計(jì)算內(nèi)力,S為截面幾何特征)。(2)徐變影Q可變荷載及永久荷載中混凝土收縮、響力,基礎(chǔ)變位影響力;q荷載Q的安全系數(shù);Sd荷載效應(yīng)函數(shù);Rc混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用值;對(duì)于梁來說,上式可寫為=M W換,M為按使用荷載求得的計(jì)算彎矩,W換為鋼筋

15、混凝土截面的換算截面模量。材料的容許應(yīng)力,它等于材料的極限強(qiáng)度R除以安全系數(shù)K,其表達(dá)式為:(3)=R K。該計(jì)算方法主要優(yōu)點(diǎn)是觀點(diǎn)明確,表達(dá)式簡(jiǎn)單,但c在混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用值基礎(chǔ)上的混凝土安全系數(shù);Rg預(yù)應(yīng)力鋼筋或非預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用值;s在鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用值基礎(chǔ)上的鋼筋安全系數(shù);Rd結(jié)構(gòu)抗力函數(shù);由于計(jì)算假定的受力沒有正確反映混凝土的塑性性質(zhì),這與實(shí)際受力狀況不符,且容許應(yīng)力所采用的安全系數(shù),不是根據(jù)科學(xué)方法,而主要是依靠經(jīng)驗(yàn)確定,由此來衡量結(jié)構(gòu)的安全度是不確切的,因此計(jì)算結(jié)果往往偏于安全。1985年及現(xiàn)行的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的橋梁設(shè)計(jì)理。b結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)該式給出了構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)

16、計(jì)的原則,即荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。該設(shè)計(jì)方法采用多項(xiàng)安全系數(shù),即荷載系數(shù)g、q;強(qiáng)度系數(shù)c、s,工作條件系數(shù)b代之單5論采用極限狀態(tài)計(jì)算法。該計(jì)算方法是針對(duì)容許應(yīng)力法所存在的缺點(diǎn)并在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。該計(jì)算方河南交通科技一安全系數(shù)K。用這些系數(shù)分別反映各種不同荷載的變異性,各種材料強(qiáng)度的離散性,以及不同的工作環(huán)境和工作條件,使結(jié)構(gòu)具有較大的安全保證。所謂正常使用極限狀態(tài),即結(jié)構(gòu)或構(gòu)件尚未喪失承載能力,但已達(dá)到不能正常使用時(shí)的極限狀態(tài),該極限狀態(tài)主要是保證構(gòu)件正常工作和耐久性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)計(jì)算是以彈性理論或彈塑性理論為基礎(chǔ),一般進(jìn)行下列三項(xiàng)內(nèi)

17、容的校核。(1)限制應(yīng)力dL)(2)短期荷載下變形:fdf6(3)荷載組合第19卷第5期(7)寬度dL以上、變形、裂縫寬度的限值,其L、L為應(yīng)力fL、含意是在正常使用情況下,構(gòu)件發(fā)生的應(yīng)力、變形及裂縫寬度應(yīng)小于等于其容許值。極限狀態(tài)計(jì)算法采用多項(xiàng)安全系數(shù),這些安全系。考,缺點(diǎn)是混凝土容許應(yīng)力和鋼筋、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度如表37。混凝土容許應(yīng)力(1974年規(guī)定)表3混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)力種類符51613.513.59.0250901107.51916.516.511.03001051308.52119.019.012.540014017510.025.524.024.016

18、.050016020011.02725.025.016.5軸心受壓應(yīng)力彎曲受壓應(yīng)力不需配箍筋及斜筋的主拉應(yīng)力配箍筋及斜筋的主拉應(yīng)力直接剪應(yīng)力螺紋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力光圓鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力awzlzl55655.01310.510.57.0jC注:1.預(yù)制的鋼筋混凝土構(gòu)件,當(dāng)構(gòu)件的制造工藝完善,且有系統(tǒng)的質(zhì)量檢查時(shí),構(gòu)件的混凝土的容許應(yīng)力可提高10%;2.表中單位照舊規(guī)范為kg cm2。鋼筋的容許應(yīng)力(1974年規(guī)定)鋼筋等級(jí)級(jí)鋼筋(3號(hào)鋼)級(jí)鋼筋(16錳,16硅鈦,15硅釩) 級(jí)鋼筋(25錳硅,25硅鈦,25硅釩)5號(hào)鋼鋼筋表4g或g1350185021001600注:1.如為焊

19、接骨架配筋時(shí),對(duì)于底緣一排鋼筋,可將容許應(yīng)力提高10%;2.表中單位照舊規(guī)范為kg cm2。混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度(1985年規(guī)定)設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度符號(hào)152011.01.3014.01.602514.51.5517.51.903017.51.7521.02.104023.02.1528.02.605028.52.4535.03.00表5混凝土標(biāo)號(hào)6032.52.6542.03.40軸心抗壓抗拉RaR1RbaRb18.51.0510.51.30軸心抗壓抗拉注:1.計(jì)算現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓及偏心受壓構(gòu)件時(shí),如截面的長邊或直徑小于30cm,表中混凝土的強(qiáng)度應(yīng)乘以系數(shù)0.8;2.表中單位為Mp

20、a。6河南交通科技第19卷第5期鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度(1985年規(guī)定)表6鋼筋種類符號(hào)鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼筋抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Rg或RyRg或yRbg或Rby級(jí)鋼筋240240240 級(jí)鋼筋340340340級(jí)鋼筋380380 級(jí)鋼筋5504005號(hào)鋼鋼筋280冷拉 級(jí)鋼筋雙控單控450冷拉 530500380530雙控750單控700400750冷拉5號(hào)鋼鋼雙控450筋單控400280450熱處理鋼筋(V級(jí)鋼筋)12004001500注:1.表中單位為Mpa;2. 級(jí)鋼筋當(dāng)其直徑等于或大于28mm時(shí),其設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)取320Mpa;3.在鋼筋混凝土橋梁中,軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件的受拉鋼

21、筋強(qiáng)度大于340Mpa時(shí),仍應(yīng)取用340Mpa;其他構(gòu)件的受拉鋼筋強(qiáng)度大于380Mpa時(shí),仍應(yīng)按380Mpa取用。4.構(gòu)件中配有不同種類的鋼筋時(shí),每種鋼筋根據(jù)其受力情況采用各自的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。鋼絲的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度(Mpa)表7鋼絲種類符號(hào)鋼絲抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼絲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度RyRyRby 組 組 組 組冷拔低碳3600560750700鋼絲4b5605203607006505520480650600碳2.515201900素3.014401800鋼4.05.012801600 組 組 組 組刻1900痕2.5152012801600鋼3.0k144012004

22、0018001500絲4.013601120170014005.01280104016001300鋼7.5(72.5)14401800絞9.0(73.0)13601700線12.0(74.0)j1280380160015.0(75.0)12001500注:刻痕鋼絲組別應(yīng)在訂貨合同中注明,未注明時(shí),鋼廠按 組供應(yīng)。如現(xiàn)場(chǎng)自行刻痕時(shí),其強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果確定。7河南交通科技第19卷第5期3.3裂縫寬度3橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定準(zhǔn)則橋梁承載能力評(píng)定涉及諸多方面因素,其中最主要的是橋梁的使用荷載標(biāo)準(zhǔn)和橋梁結(jié)構(gòu)的尺寸,各部材料的強(qiáng)度等。橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載能力評(píng)定的基本原則應(yīng)是在目前使用荷載作用下,結(jié)

23、構(gòu)的抵抗彎矩、抵抗剪力、撓度、裂縫等主要技術(shù)指標(biāo)滿足現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求,否則均應(yīng)進(jìn)行加固處理。3.1橋梁上部結(jié)構(gòu)極限承載能力在使用荷載作用下經(jīng)理論分析或荷載試驗(yàn),橋梁上部結(jié)構(gòu)的裂縫寬度按設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的允許值進(jìn)行分析。對(duì)于普遍鋼筋混凝土板梁:荷載組合 2mm(25) .25mm(26),。B類構(gòu)件:0.1mm(27) 或組合 0.15mm(28)對(duì)于不符合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的各技術(shù)控制指標(biāo)的橋梁,均應(yīng)根據(jù)各構(gòu)件不同的缺陷特點(diǎn)進(jìn)行加固處理。3.4橋梁上部結(jié)構(gòu)撓度橋梁上部結(jié)構(gòu)的撓度值是反映構(gòu)件整體性能、工件狀態(tài)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。構(gòu)件實(shí)際的撓度值小于允許規(guī)定的撓度值,說明橋梁處于良好的工

24、作狀態(tài);構(gòu)件實(shí)際撓度值大于允許規(guī)定的撓度值,說明橋梁整體剛度減弱,將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用,同時(shí)構(gòu)件也會(huì)產(chǎn)生過多的裂縫和較明顯的橋梁振動(dòng)。根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)定規(guī)定,鋼筋混凝土橋梁在使用荷載作用下理論計(jì)算撓度值,或在試驗(yàn)荷載作用下上部結(jié)構(gòu)最大豎向撓度,不應(yīng)超過下列允許值。梁式橋主梁跨中1 600L(29)梁式橋主梁懸臂端1 300L1(30)桁架、拱1 800L(31)式中:L計(jì)算跨徑;L1懸臂長度。dd、剪力Qj、Nd)Mj、軸向力Nj)。對(duì)于梁式橋:MjMdQjQd(8)(9)j對(duì)于拱橋:強(qiáng)度so72s1N7ARa m(10)jso72slQNj+ARj m(11)(12)偏心距eo=Mj Nje

25、oeo偏心受壓構(gòu)件容許偏心距。3.2橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)力在理論分析或試驗(yàn)荷載(即等于或較接近于標(biāo)準(zhǔn)荷載)作用下,橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算或測(cè)得的最大應(yīng)力值,與規(guī)定的材料中容許應(yīng)力相比較,判斷結(jié)構(gòu)的工作狀況。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件:荷載組合 ha0.5Rba荷載組合 或組合 ha0.6Rba(15)bza0.65Rb.9RL(16)a;zL0對(duì)部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件:b荷載組合 ha0.8RL(17)b.8RL(18)za0.6Rba;zL0(13)bbza0.6Ra;zL0.8RL(14)4橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定方法影響橋梁承載力的因素很多,主要有:橋梁原來的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、施工方法與質(zhì)量、橋梁結(jié)構(gòu)完好狀況與結(jié)

26、構(gòu)材料性能好壞等方面。橋梁原設(shè)計(jì)荷載及施工資料,一般可通過查閱有關(guān)技術(shù)資料得到,而對(duì)結(jié)構(gòu)完好程度、材料老化程度和強(qiáng)度降低程度的評(píng)價(jià),則是一件較困難的工作。同時(shí),由于影響橋梁承載能力還有其它直接因素或間接因素,因此,要進(jìn)行定量分析,用精確的方法計(jì)算出橋梁的承載能力,則更為困難。目前,對(duì)橋梁承載能力的評(píng)定,國內(nèi)交通部門尚無統(tǒng)一的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。國外,即使在一些技術(shù)先進(jìn)的國家,如英國、美國、日本等也正在廣泛研究之中。現(xiàn)有橋梁承載力的確定,通?？刹捎萌缦氯N方法:荷載組合 或組合hL0.9Rba(19)bza0.65Rb.9L(20)a;zL0構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力(扣除全部預(yù)應(yīng)力損失)荷載組合鋼絲、

27、鋼絞線y0.65Rby(21)冷拉粗鋼筋y0.8Rby(22)荷載組合 或組合鋼絲、鋼絞線y0.7Rby(23)冷拉粗鋼筋y0.85Rby(24)8河南交通科技(1)理論分析計(jì)算法。(2)荷載試驗(yàn)法。即對(duì)橋梁施加試驗(yàn)荷載,測(cè)定其第19卷第5期0.06Rgw2Awsin(34)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁:Qp=bho+0.12kRgkbho+m0.68Ryw2Aywsin(35)主要部位反映的方法。(3)實(shí)物調(diào)查比較法。即由實(shí)際交通測(cè)定橋梁動(dòng)態(tài)的方法。各種方法的具體內(nèi)容分述如下:4.1理論分析計(jì)算法首先對(duì)被鑒定的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真的檢查(搜集資料、現(xiàn)狀檢查、材質(zhì)及地基的檢驗(yàn)等),然后將檢查所進(jìn)行分析計(jì)算,。

28、從調(diào)查入手,4.1.1(1)對(duì)被鑒定的橋梁進(jìn)行檢查,通過檢查掌握如下式中:b(ho(c;,p=100;當(dāng)p>3.5時(shí),取p=3.5。R混凝土標(biāo)號(hào)(Mpa)k配箍率,k=SkbRgk箍筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度(Mpa);Aw在一個(gè)彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋總資料:橋梁跨徑、凈跨徑、計(jì)算跨徑、結(jié)構(gòu)各部截面主要尺寸、橋面凈寬、人行道寬度等;橋梁原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、主筋布置、面積、含筋量;結(jié)構(gòu)材料,主要是鋼筋及混凝土的力學(xué)性能;結(jié)構(gòu)損壞程度。(2)應(yīng)用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土計(jì)算理論,估算出主梁?jiǎn)螇K構(gòu)件可承受的外力(彎矩、剪力)。矩形截面梁按結(jié)構(gòu)平衡設(shè)計(jì)原理,估算出單塊構(gòu)件破壞時(shí)實(shí)際承擔(dān)極限抵抗彎矩:2)(3

29、2)Md=1 cRabx(ho-x截面面積(cm2);Rgw彎起鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度(Mpa);彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。,當(dāng)m<1.7時(shí),取mm剪跨比,m=Qho=1.7,當(dāng)m>3時(shí),取m=3;Ryw預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度;Ay縱向受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積;Q通過斜截面頂端正截面內(nèi)由使用荷載式中:Md構(gòu)件極限抵抗彎矩;Ra混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度;X受壓區(qū)的高度;ho截面的有效高度;.25;c材料安全系數(shù);c=1產(chǎn)生的最大剪力;M通過斜截面頂端的正截面內(nèi)相應(yīng)于最大剪力時(shí)的彎矩。(11)、(12)拱橋上部結(jié)構(gòu)承載能力按公式(10)、進(jìn)行校核計(jì)算。(3)根據(jù)上述的計(jì)算與在使用荷載作用下

30、構(gòu)件最大組合內(nèi)力(Mj,Qj,Nj)進(jìn)行比較,從而確定出梁的安全承載能力。4.1.2理論分析計(jì)算法應(yīng)注意的問題(1)荷載計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際荷載,即采用需通過的荷載等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算。(2)材料強(qiáng)度應(yīng)以實(shí)測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。(3)應(yīng)正確地把結(jié)構(gòu)的缺陷估計(jì)到計(jì)算中,即由于結(jié)構(gòu)的部分損壞而使承載能力降低問題。4.2荷載試驗(yàn)法荷載試驗(yàn)法也是橋梁承載能力評(píng)定的主要方法,即以等于或稍大于實(shí)際將要通過橋梁的荷載值作為試驗(yàn)荷載,實(shí)測(cè)橋梁各主要部位在荷載作用下的反映,如撓度、應(yīng)變、應(yīng)力、裂縫寬度等數(shù)值,然后通過分析比較,得出當(dāng)撓度值、應(yīng)變、應(yīng)力值及裂縫寬度小于規(guī)范9高度。b、h矩形截面的有效寬度、T形截面梁2)+Ra(bi-b)

31、Md=1 rcRabx(ho-x2)+1 hi(ho-hi sRgAg(ho-ag)(33)式中:hiT形截面受壓區(qū)翼緣高度;biT形截面受壓區(qū)翼緣計(jì)算寬度;bT形截面腹板寬度;其它符號(hào)意義同前。斜截面極限抗剪承載能力對(duì)普通鋼筋混凝土梁:Qp=0.0349bho(2+p)RkRgk+河南交通科技值時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載等級(jí),該荷載等級(jí)就是橋梁可通過的安全承載能力。荷載試驗(yàn)法的具體步驟為:4.2.1掌握基本資料,明確現(xiàn)實(shí)情況掌握橋梁基本資料,明確現(xiàn)實(shí)情況,是進(jìn)行橋梁鑒定工作的重要前提。橋梁檢查的內(nèi)容有:技術(shù)資料的搜集,橋梁現(xiàn)狀檢查,地質(zhì)及地基檢驗(yàn)等。技術(shù)資料的搜集包括:橋梁概況、設(shè)計(jì)文件、施工質(zhì)量、竣工

32、文件,建橋前后的水文地質(zhì)資料等。橋梁現(xiàn)狀檢查、地質(zhì)及地基檢驗(yàn)包括:橋梁各部位尺寸、鋼材的銹蝕程度、4.2.2,并在掌握基本資料的基礎(chǔ)上,擬定切實(shí)可行的試驗(yàn)方案。其內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:試驗(yàn)?zāi)康?量測(cè)的主要內(nèi)容和要求;加載方法,包括荷載數(shù)量及種類,加卸載順序,加卸載的時(shí)間等;量測(cè)方法,包括儀表型號(hào)選擇,儀表布置及編號(hào)儀表安裝,量測(cè)順序等;試驗(yàn)過程觀察,包括儀表觀測(cè)的順序,試件各部位觀測(cè)的要求及記錄內(nèi)容等;安全措施。4.2.3根據(jù)試驗(yàn)方案,作好具體測(cè)試(1)試驗(yàn)荷載的選擇與布置橋梁試驗(yàn)的荷載一般采用重力加載,重力加載一般在可行性車輛和重物直接加載兩種形式。利用車輛作為加載設(shè)備,其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)橋梁加

33、載、卸載方便,可以作靜載試驗(yàn),也可作動(dòng)載試驗(yàn),試驗(yàn)一結(jié)束,即可恢復(fù)通車。試驗(yàn)車輛的前后軸載,必須以標(biāo)準(zhǔn)荷載的列車或汽車車隊(duì)的等級(jí)來布置。試驗(yàn)車在橋上應(yīng)盡量布載在最不利的位置上,并要事先做好荷載排列的計(jì)算和分析工作。此外,還可以利用專門澆鑄的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵塊、混凝土塊、水箱等重物進(jìn)行加載。也可利用反力架與液壓千斤頂組合加載設(shè)備。(2)加載程序的確定橋梁的承載能力和變形性質(zhì)與所受荷載的時(shí)間特性有關(guān)。因此,必須正確選擇加載程序,才能夠正確了解結(jié)構(gòu)的承載能力和變形性質(zhì)。橋梁試驗(yàn)加載程序確定的原則是:加載卸載應(yīng)該是分級(jí)遞加和遞減、不宜一次完10第19卷第5期成;每級(jí)荷載間應(yīng)該有足夠的級(jí)間間歇時(shí)間;試驗(yàn)過程中,

34、應(yīng)當(dāng)觀測(cè)橋梁在加載后的殘余變形。(3)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置,因此觀,各試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)數(shù)、足夠的;同是測(cè)點(diǎn)宜少不宜多。不能盲目設(shè)置測(cè)點(diǎn);測(cè)點(diǎn)布置必須有代表性,以便于分析和計(jì)算;測(cè)點(diǎn)的布置對(duì)試驗(yàn)工作應(yīng)該是方便、安全的;應(yīng)布置一定數(shù)量的校核測(cè)點(diǎn)。(4)測(cè)試方法橋梁上部結(jié)構(gòu)體系承載能力評(píng)定主要技術(shù)指標(biāo)是構(gòu)件的撓度、應(yīng)力和裂縫。因此,荷載試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容主要是構(gòu)件的撓度、應(yīng)變測(cè)量和裂縫的觀測(cè)。撓度的測(cè)量橋梁位移測(cè)定主要是指撓度及其變形曲線的測(cè)定。撓度的測(cè)試斷面,一般在L 2、4、8、支點(diǎn)等位L L置布置測(cè)點(diǎn),以使能測(cè)出撓度變形的特征曲線,為了求得最大撓度值以及其變形特征曲線,測(cè)試中要設(shè)法消除支座沉陷的影響。在橋梁結(jié)

35、構(gòu)中的荷載橫向分布系數(shù),往往是以測(cè)定橋梁橫斷面各梁(或梁肋)撓度的方法推算出來的。具體做法是在特征斷面(跨中或L 4、支點(diǎn)斷面),所有各梁或梁肋布點(diǎn)測(cè)撓度,然后經(jīng)過簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理,即可得到該斷面的荷載橫向分布特性值。應(yīng)變測(cè)量應(yīng)變測(cè)量主要是測(cè)試橋梁構(gòu)件斷面內(nèi)力和斷面應(yīng)力分布。因此,正確的測(cè)定應(yīng)變值,對(duì)于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的正確分析是非常重要的。應(yīng)變測(cè)量應(yīng)在彎矩最大位置處沿截面上、下邊緣布點(diǎn)或者沿側(cè)面梁高方向布點(diǎn)。裂縫的觀測(cè)對(duì)于橋梁,加載后在受拉區(qū)及時(shí)發(fā)現(xiàn)第一條裂縫是十分重要的。對(duì)于裂縫的觀測(cè),除了應(yīng)用各種檢驗(yàn)技術(shù)觀測(cè)裂縫外,還可采用應(yīng)變計(jì)來觀測(cè)裂縫的出現(xiàn)。在每級(jí)荷載下出現(xiàn)的裂縫或原有裂縫的寬度,都要在

36、結(jié)構(gòu)上標(biāo)明,用軟鉛筆在離裂縫13mm處平行地描繪出裂縫的走向、長度和寬度,并注明荷載噸位。試驗(yàn)結(jié)束時(shí),根據(jù)結(jié)構(gòu)上的裂縫,繪出(下轉(zhuǎn)第17頁)河南交通科技第6、7孔的橋面有大面積凹陷。第19卷第5期原始技術(shù)資料的舊橋技術(shù)改造應(yīng)特別注意橋梁的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,它包括橋梁資料收集、復(fù)查、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)外觀檢查和材料現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等工作。只有做好舊橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的工作,才能為橋梁的深入檢測(cè)(例如,荷載試驗(yàn)等)和承載能力檢算、乃至維修加固方案提供技術(shù)保障。就戰(zhàn)備橋的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,、,在上述,都應(yīng)該有嚴(yán)格的,使橋梁不僅有較高的安全,。參考文獻(xiàn)1、交通部.公路舊橋承載能力鑒定方法(試行).北京:人民交通出版社,19912、郭永琛,葉見曙.舊橋技術(shù)改造.北京:人民交通出