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西南交通大学硕士学位论文既有桥梁的检测与评估姓名：余华丽申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：蒲黔辉20100401西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要1日桥的原设计标准偏低、结构构件老化、各种材料强度降低，早已是世界各国普遍关注的问题。如何检测评定在役桥梁的承载能力和安全度，正确评估结构物的损伤程度，合理地对桥梁进行加固维修，提高桥梁的可靠性已经引起全世界的关注。本文展开了以下几个方面的工作：(1)介绍了既有桥梁的国内外现状及评估加固的研究情况，指出了既有桥梁检测评估与加固的目的与意义，并总结了检测加固理论，对未来的桥梁检测评定与技术加固提出了展望。(2)具体分析了既有桥梁的主要病害机理与特点，针对病害提出了具体检测方法，并对桥梁的动、静载试验的理论及实际应用进行了探讨，建立并积累了各项技术资料。(3)详细阐述了桥梁结构常用评估方法的基本思路及特点，判断结构的安全承载能否力和使用条件评价，为进行桥梁的修复加固提供可靠依据。(4)对桥梁加固技术的方法与应用进行分析与对比，在对桥梁结构病害检测分析和鉴定评估的基础上，根据技术经济条件和使用要求，有针对性地提出恰当的方案。(5)以南河大桥为例，对该桥进行全面检测与病害分析，根据现场检测与荷载试验结果进行技术状况等级评定，并提出了维修加固建议，可为其他桥梁的检测评定与加固提供借鉴。关键词：检测；荷载试验；评估；加固西南交通大学硕士研究生学位论文第l|页AbstractItisaworld—wideissuethatpreviousdesigncriteriaandstandardsforexistingbridgesarelowerwithatimeincrease．Atthesametime，structuralagingandthedeclineofstructuralmaterialshaveattractedmoreattentions．Themajorconcernofbridgeassessmentincludeshowtorateload—carryingcapacityandsafetyofexistingbridges，howtocorrectlyassessthestructuraldamage，howtorationallystrengthenandmaintainbridges，andhowtoimprovethereliabilityofexistingbridges．Thisthesisattemptstopresentfiveaspectsasfollows：(1)IntroducetheresearchdevelopmentforbridgeassessmentandstrengtheninginChinaandothercountriesallovertheworld．Thetheoryofassessmentandstrengtheningareconcludedbasedontheintroduction，andthefutureofresearchforbridgeassessmentandstrengtheningispresent．(2)Detailedanalyzethemaindiseasemechanismandthecharacteristicofexistingbridges，andproposeaconcreteinspectionmethod．Adiscussionispresentedbasedonthetheoriesofdynamicandstaticloadtestsandtheirapplications．Varioustechnicaldatabaseandmaterialsarecollected．(3)Elaboratetheregularmethodsandtheirapplicationsinbridgeassessment．Theload-carryingcapacityandserviceconditionofexistingbridgesareevaluatedtoprovidereliablesuggestionsforbridgemaintainandstrengthening．(4)Acomparisonismadebetweenthemethodsandtheirapplicationsofbridgestrengthening．Aftertheassessmentofdamageofbridgeinspection，aproperstrategyisproposedaccordinglybasedonthetechnicalconditionandservicerequirement．(5)BytakingNanheBridgeasanexample，acomprehensiveinspectionanddamageanalysisareconducted．Thebridgeconditionratingisgivenbasedonthefieldinspectionandloadtests．Thenthestrategiesofmaintenanceandstrengtheningareproposedforthisbridge，whichcanbetakenasvaluablesuggestionsforsimilartypesofbridge．Keywords：Detection；loadtest；assessment；strengthening．西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密囱。：使用本授权书。(请在以上方框内打‘V)学位论文作者签名．／触寻t指导老师签名日期：≯／口枷房yB。B锝：7≯0t9f秽．‘泛v’Vn西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：对国内外既有桥梁研究现状进行了简要介绍和对比，针对既有桥梁的检测、评估与加固三个方面作了具体理论研究和分析，并以已建桥梁南河桥为例，将理论研究应用于实际。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：／气游q日期：∥午6一≯谴西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1既有桥梁的现状1．1．1国内既有桥梁的现状近年来，我国桥梁工程建设取得了举世瞩目的进步，然而随着交通事业的发展和在役桥梁使用年限的增加，桥梁结构病害问题日益突出。一方面，公路交通量急速增长，大型重载的运输工具越来越多，需要高标准的桥梁；另一方面，既有桥梁因老化、破损及原设计标准偏低，难以适应公路运输的发展。另外，在大型水电站、矿山建设中，需通行运输超大型构件的大吨位车辆，即使今年修建的桥梁也无法满足运行要求。据全国公路普查资料【l】，截止2004年底，我国公路共有桥梁321612座，总长13376415延米，互通式立交桥2338座，总长444980延米。其中57．9％为中小跨径桥梁，而这中间55．2％分布在技术标准低、通行能力差的县乡级公路上，设计荷载偏低。由于交通量与日俱增，车辆载重不断提升加之缺乏维修，多处于带病负荷工作状态。据查，公路共有危桥13303座，总长468887延米，其中62．7％分布在县乡级公路上。此外，尚有1923座总长49005延米的半永久性桥梁和1764座30722延米的临时性桥梁需要改造。在铁路桥梁方面，从l881年唐胥铁路建成至今，中国共修建了4万余座各种铁路大小桥梁，其中1984～1995年的10年里就修建了6259座。早期桥梁及20世纪80年代后修建的大跨度、新结构桥梁在行车动力性能、耐久性、安全性、养护维修及老龄化等方面问题也日益突出。据1994年对我国铁路桥梁检查情况的统计，我国运营国有铁路有病害桥6137座，占桥梁总数的18．8％，其中钢筋混凝土桥梁为2675座。1．1．2国外既有桥梁的现状美国20世纪80年代初的调查结果显示【2】，全国共有566000座公路桥梁。在调查报告中叙述了514000座桥梁，其中40％以上桥梁都有不同程度的破坏，98000座桥梁结构强度降低，只能停止或限载通行，102000座桥梁行车道太窄，桥下净空不够或承载力不足。由于桥梁陈旧老化、失修，塌桥事故不断发生。原联邦德国曾于70年代末对一个州的l500座钢筋混凝土和预应力混凝土公路桥梁做了全面检查。结果发现【2】，钢筋混凝土桥：桥龄在50～60年的，有27％的桥梁至少有一处严重损伤，64％至少有一处重要损伤，77％至少有一处中等损伤；桥龄在30—35年的，有13％的桥梁上部结构至少有一处严重损伤，西南交通大学硕士研究生学位论文第2页37％至少有～处重要损伤，53％至少有一处中等损伤；桥龄在20～30年的，有8％的上部结构至少有一处严重损伤，24％至少有一处重要损伤，46％至少有一处中等程度损伤。预应力混凝土桥的损伤情况比钢筋混凝土桥更严重，20～30年桥龄的预应力混凝土桥，有将近50％的桥梁上部构造至少有一处重要损伤，其中2／3至少有一处中等损伤。日本在70～80年代【21，汽车运输急剧发展，汽车日益大型化、重型化，交通量逐年增加，给现有公路桥梁造成了越来越大的压力。1956年以前按旧标准设计施工的桥梁，承载力显然不足。据统计这类桥梁约有5500座，其中普通混凝土桥约4500座。在前南斯拉夫，大约有19％的桥梁运营状况不佳。在印度，大约10％的公路桥梁需要替换，另有10％的桥梁有损伤迹象【3】。旧桥、危桥的加固、维修，以及如何评价现有桥梁的承载能力和安全度，正确地评估结构物的损伤程度，合理地对桥梁进行加固维修，提高桥梁的可靠性，已经引起世界的关注。，1．2既有桥梁检测评估的研究现状1．2．1国内既有桥梁检测评估研究现状20世纪80年代中期国内开始研究桥梁评估管理系统，由四川公路研究所、广东省公路研究所、交通部公路研究所等单位在利用国外已开发的桥梁评估系统的经验基础上，根据我国的国情，先后开发了四川省桥梁数据库系统、广东省桥梁管理系统、北京市桥梁管理系统等【4】。交通部在90年代对公路桥梁承载能力开展了一定的研究工作，主要侧重于桥梁检测与加固技术的研究，通过理论分析来挖掘既有桥梁的承载潜力。在1988年、l993年分别颁发了《公路旧桥承载力鉴定方法(试行)》和《桥梁可靠性鉴定规程》，使桥梁评估工作逐步走上了正轨。许多专家学者纷纷提出了各种评估检测办法。王永平等【5】提出用损伤来度量桥梁结构或构件的损伤程度，使用模糊数学原理，建立了桥梁使用性能的模糊综合评价体系和桥梁评价的专家系统，系统知识库通过对众多专家的咨询和对专家经验的分析整理获得，具有一定的机器学习功能。刘沐宇等【6J根据层次分析法的基本思想，建立了完整的大跨度钢管混凝土拱桥安全性评价模型及指标体系，引入模糊理论建立大跨度钢管混凝土拱桥安全性模糊综合评价方法。陆亚兴等【71根据桥梁结构的特点及缺损特征，指出了桥梁构件缺损状况的监测内容及构件的五级评定标准，将桥梁缺损状况指数BCI(BridgeConditionIndex)西南交通大学硕士研究生学位论文第3页作为桥梁缺损状况评价指标，建立其计算模型，通过主客观相结合的方法标定了模型的各项参数，并探讨了BCI与桥梁养护维修对策之间的对应关系。潘黎明【8】采用层次分析法、模糊数学理论和人工神经网络方法对斜拉桥的