搜索
风的作用对大跨径桥梁的影响不可忽视塔科马大桥被风摧毁美国塔科马海峡大桥，主跨853米，全长1716米。1940年第一次修建的悬索桥桥面宽11.9米，加劲桁梁高仅2.74米，该桥因刚度不够，建成4个月后就被风暴摧毁，1950年利用旧桥墩改建新桥，主跨不变,钢塔架高140.82米，桥面宽增至18米，加劲桁梁高增至10米。安装在桥上的风速仪安装在桥上的风速仪Y-方向风速时程（time01-07-060:00~24:00）Y-位移时程（time01-07-060:00~24:00）功率谱分析（L/8台风条件下）•监测构件截面温度梯度•监测空气温度温度计监测汽车荷载的轴重、轴距，以及交通流量统计等动态地秤安装在桥头的动态地秤监测结构加速度反应根据加速度时程数据进行结构模态分析和损伤识别分析加速度计加速度计应变计•监测应变峰值•结构疲劳评估•结构评估应变计位移计•监测桥梁顺桥向位移•确定伸缩缝位移量GPS系统它利用接收导航卫星载波相位进行实时相位差分。差分系统是由GPS基准站、GPS监测站和通信系统组成。基准站将接收到的卫星差分信息经过光纤实时传递到监测站。监测站接收卫星信号及GPS基准站信息，进行实时差分后可实时测得站点的三维空间坐标。此结果将送到监控中心。在监控中心对接收机的GPS差分结果进行桥梁桥面、桥塔的位移、转角计算，提供大桥管理部门进行安全分析。全球定位系统GPSGPS位移监测实时显示数据处理数据采集设备传感器数据采集控制数据库数据备份设备结构评估桥位处监控中心第二部分数据采集与传输系统数据处理数据采集设备传感器数据采集控制数据库数据备份设备结构评估桥位处监控中心第三部分数据控制与处理系统结构健康评价系统利用大量实时、在线的数据（后处理后的数据）对结构的承载能力和结构动力性能做出评价，识别结构的损伤或潜在的隐患，为桥梁的管理、养护等决策提供可靠的信息。数据处理数据采集设备传感器数据采集控制数据库数据备份设备结构评估第四部分结构健康评估系统桥梁健康监控核心系统桥梁结构健康监测系统的功能一实时监测桥梁荷载和结构反应情况，并能够为验证设计合理性提供数据。桥梁反应荷载反应二及时发现荷载或者结构的不利改变，采取及时应对措施。挠度限值正常行驶边道不允许行驶上层不允许行驶中断交通二及时发现荷载或者结构的不利改变，采取及时应对措施。三为桥梁结构评估提供比较“精确”的信息，做出科学合理的维修计划。时间限值可靠度水平桥梁修理桥梁自然退化曲线四辅助管理交通通过视频系统及时发现交通事故、堵塞、火灾等意外事故常规桥梁特点原则经济实用，传感器数量尽量少一般考虑定期采集数据而非实时与人工定期检测检查相互配合对无损检测和荷载试验的一种补充常规桥梁监测系统数据处理数据采集设备传感器数据采集控制数据库数据备份设备结构评估桥位处监控中心常规桥梁检测系统手持式采集设备传感器选用加速度计、倾角仪、应变及、压力环、裂缝计、汽车称重系统等对于旧桥来讲，桥上仅安装有关的传感器，采集设备为便携式手持仪器，数据定期采集，对结构作定期的分析。国家西部科研课题中交桥梁技术公司课题名称高速公路结构健康监测系统关键技术研究主要内容桥梁损伤识别剩余承载能力评定依托工程湖北沪蓉西高速四渡河大桥、铁罗坪大桥、支井河大桥和龙潭河大桥健康监测系统铁罗平大桥，主跨320米支井河大桥，主跨430米四渡河大桥，主跨900米龙潭河大桥，主跨200米桥梁结构的损伤识别桥梁结构剩余承载力评估课题研究主要内容依托工程结构的损伤识别一、动态数据的运用二、静态数据的运用挠度、应变、倾角等模态、频率结构损伤的评估方法损伤研究方法的分类动态方法其他方法静态方法及静动结合方法动态方法Doebling1996Peter2004模态保证准则和坐标模态保证准则基于应变模态的识别方法模态应变能法基于动测柔度矩阵方法基于振动频率的识别方法基于模态曲率的识别方法结构损伤的评估方法结构损伤的评估方法损伤研究方法的分类动态方法其他方法静态方法及静动结合方法静态方法及静动结合方法这种方法由结构反应确定结构的刚度矩阵的变化，是一种参数估值问题，只能通过人为定义的误差函数最小进行求解。贝叶斯估计最大似然估计加权最小二乘估计常规最小二乘估计基本原理常用估值方法结构损伤的评估方法损伤研究方法的分类动态方法其他方法静态方法及静动结合方法神经网络法小波法模糊分析法等等结构损伤的评估方法这是两座结构形式均为三跨预应力砼连续箱梁桥，跨度为32+50+32m，2004年2月完成现场检测，发现桥梁表面破损，钢筋锈蚀，结构出现大量裂缝，跨中下挠严重。两座实桥损伤评估例子102030405060708090100110-16-14-12-10-8-6-4-2024Deflection(mm)Position(m)MeasuredScheme5-1Scheme5-2Scheme7-1Scheme7-2102030405060708090100110-16-14-12-10-8-6-4-2024Deflection(mm)Position(m)MeasuredScheme5-1Scheme5-2Scheme7-1Scheme7-2实测挠度和损伤识别值参数识别表明主跨跨中刚度下降明显，计算位移与实测位移十分接近，该桥目前已拆除。同时拆除的还有锡澄运河。孔道没有压浆，预应力筋严重锈蚀桥梁健康监测是一个在世界范围内正在兴起的新兴事物，既非万能，也非无用。其中仍有许多课题值得深入研究，尤其是结构损伤和剩余承载力评估等问题。对于大型桥梁而言，监测系统与人工检查相结合是目前桥梁评估的有效手段，而对于大量的常规性桥梁，应以人工检查为主，以桥梁管理系统为主。桥梁管理系统桥梁维护管理要面临的问题：1.大量的数据如何处理；2.历年的数据之间的关系；3.哪些桥梁需要给予“特殊关照”；4.如何将有限的维护资源在不同桥梁上桥梁加固修理桥梁状况退化模型桥梁时变可靠度检测检查桥梁荷载统计模型桥梁评估决策方法桥梁检查规划桥梁修理规划费用计算模型桥梁管理者数据库系统数据信息层信息流指令流信息流指令流桥梁决策支持层管理决策层桥梁管理系统工作流程桥梁管理系统－Pontis桥梁检查模块桥梁修理模块维护性修理提高性修理构件退化模型路网层级优化项目层级优化信息输入组成模块桥梁检查模块•查看桥梁检查历史数据、输入新数据•构件分类基于AASHTOCommonly-RecognizedBridgeElements•Element-NBI转换器充分度SR计算构件退化模型维护修理建议维护性修理维修更换构件复原维护性修理提高性修理修理加宽加高加强更换提高性修理主要内容桥梁结构常见病害类型桥梁评估理论的最新进展旧桥加固案例分析目前国内外桥梁现状旧桥检测及评估的常用方法桥梁加固的设计施工原则作加法不作减法旧桥设计理论中几个问题的探讨1．预应力筋锈蚀引起的预应力额外损失问题：目前还难于检测和准确计算。2．结构应力重分布结构受到损伤出现裂缝，裂缝面的应力释放，并会造成应力重分布。对于全预应力结构，未损伤之前是全断面受力，开裂后，结构原有的内力也被释放，对于损伤严重的结构，尤其是超静定结构，应考虑这个问题。旧桥设计理论中几个问题的探讨3．损伤结构计算模型问题边界条件（支座脱空）裂缝的影响大量裂缝不仅导致应力重分布，并且使应力的传递路线发生变化断面非平面变形应力传递路线的变化使得有些情况下构件不再保持平面变形，必须按空间理论来分析结构的受力，并尽可能的模拟裂缝的影响。旧桥设计理论中几个问题的探讨4．对旧桥的总体评估方法：损伤识别、剩余承载力、寿命预测加固实例一体内预应力情况简介：预应力静定T构，设计预拱度10厘米，拆除挂蓝后实际反翘到12厘米，挂梁安装后预拱度减为9厘米，通车一年后预拱度消失，桥面下挠至齐平。运营十年后，T构箱梁悬臂端累计下挠30厘米，箱体出现大量裂缝原因初步分析问题的特点：挠度不断增加、混凝土裂缝不断的发展。挠度增大的原因：混凝土徐变和结构刚度下降共同作用前三年：挠度组成中有较多的收缩徐变成分。三年后：挠度增加主要是收缩徐变继续和结构刚度的降低。结构损伤存在，出现裂缝、钢筋锈蚀、预应力损失、边界条件发生变化、混凝土材料性能退化等情况。不断出现新的裂缝，导致结构刚度不断降低，挠度逐渐增大。主动加固与被动加固方法对比裂缝开展的环境：恒载占总荷载的80%以上，大量的裂缝在仅有恒载作用时不闭合，结构在恒载时的应力状况已不满足要求。裂缝开展的原因：与预应力锈蚀有较大关系需要解决的问题：闭合裂缝、总体刚度下降、承载力不足、调整变形适用的方法：主动加固法仅依靠粘贴碳纤维、钢板等被动加固法是无法解决结构总体刚度下降、承载力不足的问题，必须采用主动加固法以调整结构的内力，加强整体刚度，提高承载力。9400214615005700330.52505700330.523002300250方案一：矮塔稀索斜拉桥方案一：矮塔稀索斜拉桥这种方法能显著改变结构恒载内力，提高极限承载能力，调整部分变形。缺点是索塔侵占部分桥面，并且与桥面的固结比较困难,要高度重视原有受力体系改变的问题。方案二：腹板加厚方法：腹板内壁加设一层附壁纤维混凝土，预应力管道设置在新浇的混凝土内，使预应力成为体内索。作用：补强腹板，闭合裂缝，提高T构的整体刚度和承载能力注意：恒载增加对桥梁结构的影响。植入钢筋及设置预应力管道计算分析方法内容主要参数的估值：预应力的损失、混凝土强度1混凝土强度根据回弹和钻心取样的实测结果取值2预应力的损失通过假定不同的损失量进行空间分析，计算混凝土出现的典型裂缝，并与实测裂缝对比，大致判断预应力额外损失20%左右。采用精确三维模型分析，根据底板纵向裂缝分析判断预应力损失。计算分析原则由于结构的实际性能无法准确预计，为确保加固效果，分别对原桥和加固后的桥梁进行计算，在分析过程中采用对一些系数分别取上限和下限两种情况计算，并使两种情况下的结构应力均在规范允许范围之内。加固后效果预拱度抬高4厘米实测值与计算值一致提高结构刚度和承载力动静载试验与设计吻合恢复大桥安全结束语我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期进入到建设和养护维修同时进行的时期。提高桥梁管理水平，保证桥梁的正常运营和延长桥梁使用寿命是桥梁管理维修工作者的重要任务。开展基于可靠性的既有桥梁检测与评估的理论研究和实践，准确评估现有桥梁损伤情况和桥梁的实际承载能力，开展养护维修技术的开发研究，是桥梁养护维修工作者面临的重要课题。交流、学习、引进、开发、总结桥梁的养护、加固、维修技术需要我们共同努力。谢谢！