橋梁檢測與維修加固報告

1、橋梁檢測與維修加固課程報告報告標題： 橋梁構(gòu)造實驗報告 班 級： 土木1015 姓 名： 馬浩 學 號： 20 昆明理工大學城市學院2021年04月17日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc321665324 第1章橋梁加固 PAGEREF _Toc321665324 h 1 HYPERLINK l _Toc321665325 橋梁加固原因 PAGEREF _Toc321665325 h 1 HYPERLINK l _Toc321665326 橋梁加固的步驟與根本原那么 PAGEREF _Toc321665326 h 1 HYPERLINK l _Toc32

2、1665327 橋梁常見加固的方法 PAGEREF _Toc321665327 h 2 HYPERLINK l _Toc321665328 幾種其他加固方法介紹6 HYPERLINK l _Toc321665329 第2章橋梁檢測8 HYPERLINK l _Toc321665330 橋梁表觀檢查分析與評價8 HYPERLINK l _Toc321665331 橋梁承載力的荷載檢測法8 HYPERLINK l _Toc321665333 2.3橋梁檢測技術的開展趨勢9 HYPERLINK l _Toc321665333 2.4國外橋梁檢測技術開展動向10 HYPERLINK l _Toc321

3、665332 第3章結(jié)語11 HYPERLINK l _Toc321665342 參考文獻11摘要：隨著橋梁使用年限的增長以及橋梁負荷的日趨增大,我國很多橋梁均出現(xiàn)了破損，因此研究如何修復這些橋梁已成為當今橋梁設計的重要課題。通過對目前我國大局部橋梁修復的實例分析,橋梁加固是維修病害橋梁、提高橋梁承載能力的最根本、最常用的方法,提出了橋梁加固的根本原那么，論述了橋梁加固的常見方法及其機理、特點，給出了橋梁加固的方案選擇標準。隨著橋梁使用年限的增長以及橋梁負荷的日趨增大,我國很多橋梁均出現(xiàn)了破損，因此研究如何修復這些橋梁已成為當今橋梁設計的重要課題。通過對目前我國大局部橋梁修復的實例分析,橋梁加

4、固是維修病害橋梁、提高橋梁承載能力的最根本、最常用的方法,提出了橋梁加固的根本原那么，論述了橋梁加固的常見方法及其機理、特點，給出了橋梁加固的方案選擇標準。關鍵詞：荷載試驗;靜載試驗;動載試驗；加固原那么；加固方法；加固機理；加固特點；加固方案選擇橋梁加固橋梁加固的原因 橋梁是公路的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中設計標準較低的橋梁嚴重制約了公路運輸事業(yè)的開展，有橋梁已不能適應當前的設計標準要求。同時,隨著國民經(jīng)濟的開展,交通量和車輛載重不斷加大,公路交通的負荷日趨增大,使局部早期設計修建的橋梁的既有損傷不斷加重,加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設計標準低的橋

5、梁,病害嚴重, 已不能維持正常使用,而只能限速限載通行,甚至不得不關閉交通,嚴重影響和制約了交通運輸和地方經(jīng)濟的開展。 橋梁加固的步驟與根本原那么 一般來說，橋梁的加固包括現(xiàn)有橋梁的改造及病害橋梁的修復。其中，現(xiàn)有橋梁的改造一般是由于現(xiàn)在交通運輸量的增長、設計荷載標準的提高、公路路基寬度的拓寬等使一些橋梁已不能滿足當前交通運輸?shù)囊蠖M展改造；病害橋梁的修復一般是由于橋梁材料的老化，運營養(yǎng)護的不當?shù)仁挂恍蛄撼霈F(xiàn)了病害而進展維修。橋梁的加固與橋梁的設計一樣，除了應滿足設計標準，符合技術可行、經(jīng)濟合理、構(gòu)造平安的原那么外，還必須經(jīng)過一定的程序和步驟，這就是所謂的加固概念設計。 1.2.1 、橋梁

6、構(gòu)造由于構(gòu)造失效或損傷經(jīng)評估不能滿足構(gòu)造平安或正常使用要求時，必須進展加固。加固設計的內(nèi)容及范圍，應根據(jù)評估結(jié)論和委托方提出的要求確定，可以包括整體橋梁，也可以是指定的區(qū)段或特定的構(gòu)件； 1.2.2 、建立既有橋梁維修、加固、重建的經(jīng)濟分析模型，通過分析比擬，選擇技術可行、經(jīng)濟合理、對現(xiàn)有交通干擾較小的方案實施，以保證改造后的橋梁能平安運營； 1.2.3、根據(jù)需要改造橋梁的評估結(jié)論及經(jīng)濟分析，當?shù)弥F(xiàn)有橋梁可以通過加固、維修到達使用要求的結(jié)論后，再提出橋梁加固的設計方案；具體做法原那么： 1 對于大橋、特大橋，其主要承重構(gòu)件需要加固補強時，加固設計方案應大于2個，進展方案比選和經(jīng)濟評估，選擇最

7、正確加固方案； 2 加固設計及施工盡量不損壞原構(gòu)造，并保存具有利用價值的構(gòu)件，防止不必要的撤除或更換； 3 加固設計應與施工方法嚴密結(jié)合，并采取有效措施，保證新老構(gòu)造連接可靠、協(xié)同工作； 4 加固設計應按構(gòu)造實際損壞情況進展計算； 5 在加固施工中，應盡可能減少對橋上和橋下的通行車輛及行人的干擾，采取必要的措施，減少對周圍環(huán)境的污染； 6 在施工過程中，假設發(fā)現(xiàn)原構(gòu)造或相關工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴重缺陷時，應立即停頓施工，會同加固方案設計者進展研究，待采取有效措施處理后，方能繼續(xù)施工；加固施工中，應采取平安監(jiān)測措施，確保人員及構(gòu)造平安。 總之，在具體的加固設計中，必需首先明確這種加固原那么，才能

8、做到“結(jié)實可靠、簡便耐用、經(jīng)濟適用。 橋梁常見加固的方法 橋梁加固，就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個構(gòu)造的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。也就是要針對橋梁所發(fā)生的不能滿足繼續(xù)使用的狀況進展處理。加固的原因有橋梁耐久性差和年久老化、設計失當或施工質(zhì)量差等。通過橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性，預防和防止橋梁坍塌造成的人員和財產(chǎn)的損失。 加固的方法主要分為上部構(gòu)造加固、下部構(gòu)造加固。1.3.1、上部構(gòu)造加固 ：橋梁上部構(gòu)造主要由橋面、主梁和支座組成。橋梁上部構(gòu)造加固通常是加固主梁。主梁因制造材料不同有鋼梁和圬工

9、梁之分，其加固也可分為鋼梁加固和圬工梁加固等。 鋼梁加固 按加固方法和加固的程度分為鋼梁局部加固和鋼梁全面加固。鋼梁局部加固是對一些不能滿足承載要求的桿件和聯(lián)結(jié)部位進展的加固。一般采用的方法是:增大桿件截面、增多鉚釘數(shù)量或加大鉚釘直徑;縮短桿件的自由長度；補充聯(lián)結(jié)系桿件和拼接板等。鋼梁全面加固指改變主梁構(gòu)造形式所進展的加固。 圬工梁加固 一般用增加圬工梁截面的方法進展加固。加固時，應充分注意加固局部同原梁的連接，使圬工梁的新舊局部能共同起作用。 拱橋加固 可因橋拱跨度不同而采取不同方法。小跨度的拱橋可在拱上鋪設鋼筋混凝土板分擔原有拱橋的載重；大跨度的拱橋可在拱圈下加襯拱。1.3.2、下部構(gòu)造加

10、固 ：橋梁下部構(gòu)造主要由橋墩、橋臺和橋梁根底組成。其加固可分墩臺加固和根底加固兩個方面。 墩臺加固 橋梁墩臺局部損壞嚴重，影響行車平安時,在未徹底修理前可進展臨時加固,常用的方法有：在墩臺旁增設排架，以減輕原有墩臺載重；墩臺頂如有損壞，可安裝鋼軌骨架加固。 橋梁墩臺水下局部的修理和加固，可根據(jù)水深、河床地質(zhì)和加固施工用料等條件采用不同的方法。常用的方法是設置圍堰有土質(zhì)、草或麻袋、套箱、板樁等，以便進展抽水和施工。如抽水有困難，可進展不抽水施工，即用鋼筋混凝土套箍或套箱下沉到河底，然后在套箍或套箱與橋墩間全部灌注水下混凝土將損害處完全包裹起來。 根底加固 橋梁根底加固的方法有：當基底土壤或樁基承

11、載力缺乏時,可采取加寬根底,或壓注漿料加固土層以增強基底承載力。淺基墩臺除采用局部或整孔防護措施外，還可以用加深根底的方法進展加固。例如對于小墩臺根底可用分段開挖加深根底的方法進展加固，施工時應采取臨時措施，不使原有墩臺受力。也可采用鉆孔樁法加固。這種方法在墩臺周圍布置鉆孔樁，在鉆孔到達要求深度或巖層的情況下，再圍繞墩臺在樁頭上修筑鋼筋混凝土承臺，并和原墩臺連成整體，以加固根底。幾種其他加固方法介紹1.4.1、體系轉(zhuǎn)換加固法 改變構(gòu)造體系加固舊橋通常是指增設附加構(gòu)件或進展技術改造，使橋梁的受力體系和受力狀況發(fā)生改變，從而起到減小承重構(gòu)件的應力，改善橋梁性能，到達提高承載能力的目的。這種技術具有

12、提高構(gòu)造承載力，增大構(gòu)造剛度，減小撓度等優(yōu)點。 常使用的方法有：拱橋轉(zhuǎn)換為梁拱式拱上建筑法；梁橋轉(zhuǎn)換為梁拱組合體系法；簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法；多跨簡支梁轉(zhuǎn)為先簡支后橋面連續(xù)體系法；增加輔助墩法等。以上加固方案形式各異，但加固實質(zhì)一樣，即均是為所加固的橋梁參加新的支撐點，縮短梁的計算跨徑，從而提高構(gòu)造承載力。 1.4.2、 增加構(gòu)件加固法 增加構(gòu)件加固法主要是指增設縱梁提高承載能力或拓寬改建，增加橫隔板加強橫向聯(lián)系。當墩臺地基平安性能好，并具有承載能力，上部構(gòu)造也根本完好，但其承載能力不能滿足要求，同時要求加寬橋面時，一般采用增加承載能力高和剛度大的新縱梁使新舊梁互相聯(lián)結(jié)共同受力。對于要進展拓寬改造的那么

13、還需要對墩臺進展拓寬。 常使用的方法根據(jù)增加構(gòu)件及新舊主梁聯(lián)合受力形式可分為：增設縱梁加固不拓寬橋面；增設邊梁加固；單邊拓寬技術改造；雙邊拓寬技術改造；增加輔助橫梁加固。 目前，在很多橋梁加固改造中，同一座橋梁，針對不同的部位、不同的構(gòu)件、不同的改造原因同時采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固，采用了增加構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法；西藏尼木大橋的加固，采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法；紹興斗門大橋的加固，采用了增加構(gòu)件加固法、橋面層補強加固法，等。1.4.3、橋梁墩臺與根底加固 (1 )擴大根底加固法 橋梁根底擴大底面積的加固方

14、法，稱為擴大根底加固法。此法適應于根底承載力缺乏或埋置太淺，而墩臺又是磚石或混凝土剛性實體或根底時的情況。當構(gòu)造物根底具有較大的不均勻沉降，并且地基土質(zhì)比擬堅實時，可以采用擴大根底法進展加固。而對于擴大局部根底底部的地基承載力缺乏的問題，可采取在擴大局部根底下打入一定數(shù)量的樁以提高地基承載力，樁的參數(shù)根據(jù)地基變形計算來加以選定。擴大根底加固法，施工比擬簡單。缺點是它必須使新老根底連成一體共同承受上部荷載，故其加固費用較高，而且加固效果也不易控制。 (2) 高壓旋噴注漿加固法 高壓旋噴注漿，就是先利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆入土層的預定位置，旋轉(zhuǎn)并以一定的速度提升，同時將漿液或水以高壓流的形式從

15、噴嘴里射出，沖擊破壞土體，高壓流切割并攪碎土層，使其成顆粒狀分散，一局部被漿液和水帶出鉆孔，另一局部那么與漿液攪拌混合，隨著漿液的凝固，組成具有一定強度和抗?jié)B能力的固結(jié)體，從而對地基進展加固的一種加固方法。旋噴注漿加固法，用途廣泛，加固地基的質(zhì)量可*而且效果好，本錢低，加固效果明顯，且施工便捷，目前已逐漸成為我國常用的對橋梁墩臺根底處理方法之一。 (3) 粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法 橋梁墩臺的加固改造也可以采用粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法增加墩臺的剛度, 提高墩臺的抗彎、抗壓和抗剪能力,其加固方法、加固機理與2.1.4及2.1.5一致,在此就不再詳述。 加固方案的選擇 加固方案與諸多因素有關

16、，選擇合理的加固方案非常重要，?？紤]以下因素： 橋梁構(gòu)造型式； 橋位地形、水文、自然狀況； 橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論； 施工技術水平； 能否封閉交通； 預期加固效果； 資金投入量。 上述各種常見加固方法可綜合運用，優(yōu)化組合，更能表達出加固效果及經(jīng)濟效益，但還應注意以下幾點： (1)不同的加固方法有對應的設計計算方法； (2)加固后的橋梁構(gòu)造承載能力提高幅度受原結(jié) 構(gòu)的制約， 如原構(gòu)造配筋率、截面尺寸等，不可能無限制地提高承載能力； (3)對于大跨徑復雜橋梁構(gòu)造的加固計算，一般要做構(gòu)造整體分析，有效工具是有限元法，必要時應考慮非線性影響。 橋梁檢測橋梁表觀檢查分析與評價表觀檢查包括橋梁整體與局部構(gòu)造

17、幾何尺寸的量測、構(gòu)造病害的檢查與量測等,表觀檢查的工程和要求對不同的橋型有不同的側(cè)重點。表觀檢查要到達可以定量反映橋梁構(gòu)造狀況,依據(jù)相關標準評定橋梁技術等級的要求。構(gòu)造資料的調(diào)查包括了解橋梁的原構(gòu)造設計、施工工藝及過程以及橋梁的構(gòu)造維修養(yǎng)護歷史等。材料檢測主要是指橋梁構(gòu)造材料的無損或微損檢測。對于鋼筋混凝土橋梁來講,主要是混凝土與鋼筋的相關檢測,包括混凝土的強度等級、碳化深度、與耐久性有關的含堿量和氯離子含量,以及鋼筋的銹蝕狀況、保護層厚度測試等。表觀檢查和材料檢測技術及相關測試儀器設備開展很快,是橋梁無損檢測的重點研究領域。測試儀器設備及相關技術研究在國外橋梁無損檢測研究方面占有很大的比重,

18、相繼研制成功或正在研制融合電、磁、雷達、數(shù)字信號處理等相關學科的高技術成套測試儀器和設備。如用于橋面板檢測的雙頻帶紅外線自動溫度成像系統(tǒng);用于橋面板檢測的探地雷達成像系統(tǒng);整橋測量的激光雷達;整橋測量的無線電脈沖發(fā)器等。橋梁承載力的荷載檢測法靜載試驗檢測方法靜載試驗檢測法通過對橋梁進展靜載試驗,量測與橋梁構(gòu)造性能相關的參數(shù),與橋梁工作性能相關的主要參數(shù)有變形、撓度、應變、裂縫等。通過靜載試驗,可測出這些參數(shù),從而分析得出構(gòu)造的強度、剛度及抗裂性能,據(jù)此判斷橋梁的承載能力。混凝土橋梁的靜載試驗,一般需進展以下測試內(nèi)容。(1)構(gòu)造的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。每個跨度內(nèi)至少有3 個測點,并取得最

19、大的撓度及變形值,同時觀測支座下沉值。有時測試也為了驗證所采用的計算理論,要實測控制截面的內(nèi)力、撓度縱向和橫向影響線。(2)記錄控制截面的應力分布,并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5 個測點,包括上、下緣和截面突變處。有些構(gòu)造需測試支點及附近、橫隔板附近剪應力和主拉應力,此時需將應變計布成應變化。(3)支座的伸縮、轉(zhuǎn)角,支座的沉降;墩頂位移及轉(zhuǎn)角。(4)仔細觀察是否已出現(xiàn)裂縫,出現(xiàn)初始裂縫時所加的荷載,仔細說明裂縫出現(xiàn)的位置、方向、長度、寬度及卸載后閉合情況。如果構(gòu)造的控制截面變形、應力或裂縫擴展,在尚未加到預計最大試驗荷載前,已提前到達或超過設計標準的允許值,應立即停頓加載,同時注意

20、觀察裂縫擴展情況,撤離儀器和人員。(5)細觀察卸載后的剩余變形。對于特殊構(gòu)造而言,如懸索橋和斜拉橋,尚需觀察索力和塔的變位并進展支座的測定。動載試驗檢測方法動力荷載試驗的目的在于研究橋梁構(gòu)造的動力性能,該性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標志之一。比方,動力系數(shù)是確定車輛荷載對橋梁動力作用的重要技術參數(shù),直接影響到橋梁設計的平安與經(jīng)濟性能;橋梁過大的振動可引起乘客和行人的不舒適;橋梁自振頻率處于某些范圍時,可由外荷載引起共振的危險。這是以前動力檢測的主要目的。但是最近10 年以來,研究者試圖擴大動力檢測方法的范圍和功能,原理主要如下:構(gòu)造損失的發(fā)生必然導致構(gòu)造參數(shù)(剛度、阻尼和內(nèi)部荷載)的

21、改變。如果恰當?shù)毓烙嬤@些變化,就能給構(gòu)造損傷狀態(tài)的評估提供一個量化的方法。利用振動方法對橋梁進展損傷檢測的根底是從橋梁振動模態(tài)的變化中能夠估計出橋梁構(gòu)造參數(shù)的變化。橋梁振動模態(tài)通?？捎贸Ｒ?guī)的試驗模態(tài)分析測試方法得到。在橋梁的不同位置布置測點,通過構(gòu)造損傷前后由這些測點記錄的信息可提取出的橋梁振動模態(tài)特性參數(shù)的變化,以此來確定構(gòu)造損傷發(fā)生的位置、大小及構(gòu)造損傷的類型。橋梁的動力試驗,主要是圍繞沖擊系數(shù)做文章,實際的動力試驗包括以下內(nèi)容: ( 1)測定橋跨構(gòu)造在車輛荷載下的強迫振動特性,如沖擊系數(shù)、強迫振動頻率、動位移和動應力等。(2)測定橋跨構(gòu)造的自振特性, 如自振頻率、振型和阻尼特性等。橋梁檢

22、測技術的開展趨勢傳統(tǒng)的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現(xiàn)場目測,輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20 世紀90年代,隨著現(xiàn)代傳感與通信技術的開展,無損檢測技術更是出現(xiàn)了前所未有的開展勢態(tài),先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法和檢測手段,使無損檢測技術向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向開展。近年來,致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進展非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應用于橋梁檢測,如利用相干激光雷達測試橋梁下部構(gòu)造的撓度,利用全息干預儀和激光斑紋測量橋體外表的變形狀態(tài),利用雙波長遠紅外成像檢測橋梁混凝土層的損傷,利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝

23、土內(nèi)部的鋼筋等。隨著振動實驗模態(tài)分析技術的開展,運用振動測試數(shù)據(jù)進展構(gòu)造動力模型修正理論得到了充分的開展,為橋梁構(gòu)造的平安檢測開辟了新的途徑?；谡駝幽B(tài)分析技術,人們研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)造的動力響應是整體狀態(tài)的一種度量,當構(gòu)造的質(zhì)量、剛度和阻尼特性發(fā)生變化時,選用構(gòu)造振動模態(tài)作為權數(shù),對構(gòu)造損傷前后的模態(tài)變化量進展加權處理, 從而實現(xiàn)對單元損傷的識別和有效定位。(1)小波分析損傷識別法。由于小波分析適合分析非平穩(wěn)信號,因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具,用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子,或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應用是多方面的,如:奇異信號檢測、信噪別離、頻帶分析等

24、。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡損傷識別法。神經(jīng)網(wǎng)絡在損傷識別中的根本思路是:首先,用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來構(gòu)造網(wǎng)絡,用適當?shù)膶W習方法確定網(wǎng)絡的參數(shù);然后,將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡,網(wǎng)絡就有對應的輸出,如果輸入過程是成功的,當系統(tǒng)特性無變化時,系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡的輸出應該吻合;相反,當系統(tǒng)有損傷時,系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡的輸出就有一個差異,這個差異就是損傷的一種測度。國外橋梁檢測技術開展動向(1)先進的橋面板檢測系統(tǒng),包括雙帶遠紅外熱成像系統(tǒng)、地面滲透雷達等。(2)先進的橋梁測試和安康監(jiān)測系統(tǒng),包括全橋監(jiān)測系統(tǒng)的無線電發(fā)送、準確的差分式全球定位系統(tǒng)測量橋梁變形、應用鋼傳感器對橋梁超載進展測量和監(jiān)測等。(3)先進的疲勞裂紋探測和評估系統(tǒng),包括測橋梁裂紋的新型超聲波和磁分析儀系統(tǒng)、熱成像系統(tǒng)、便攜式聲發(fā)射系統(tǒng)、無線應變測量系統(tǒng)、微波探測和定量分析、無源疲勞荷載測量設備和電磁聲發(fā)射傳感器等。(4)先進