桥梁承载能力检测评定2012年4

基于检测结果的桥梁承载能力评价及维修养处治技术交通运输部公路科学研究院北京公科固桥技术有限公司2012年4月汇报人:李健公路桥梁承载能力检测评定与加固概述桥梁承载能力检测评定技术桥梁维修加固常用技术桥梁加固决策分析概述桥梁养护管理工作中的关键技术——国际桥梁界研究热点桥梁养护检查——去人为化技术状况评价——去差异化养护管理与健康监测——可靠度特殊检查——隐蔽承载力评定（其他适应性评价）养护维修——模式化、标准化加固改造——小干扰、快速材质状况检测与耐久性评价——规律检测仪器设备、加固维修材料自主研发概述管理不善（超载、挖沙、养护不及时）先天不足（设计、施工、未考虑养护）各种灾害（风、水、火、撞、地震）概述建成初期各类桥梁均缺少可靠、便捷的养护通道概述检测单位与设计单位的责任心普遍还不高：多跨桥梁的检测，检陆不检水，检边不检中病害成因分析不准确共性与个性结构与收缩裂缝钢砼与预砼氯离子空心板纵向裂缝变截面箱梁裂缝成因处治措施不利空心板灌浆单梁板受力补强损伤材料质量概述——桥梁病害回顾结构先天不足、超载、环境恶化概述——桥梁病害回顾空心板小绞缝、先张工艺、气囊、大开口13m钢筋混凝土、30m预应力混凝土T梁工型梁桥面穿孔、横隔薄弱桥墩沉降剪力裂缝沿钢束走向现浇箱梁支架沉降联长过长，预应力损失过大箱宽与箱室划分不合理支座过多概述——桥梁病害回顾大跨径箱梁腹板底板开裂竖向预应力不重视徐变、温度场、刚度（截面尺寸）的认知大跨径箱梁施工阶段的底板迸裂现象严重配束不合理，径向拉裂局部钢筋、防崩钢筋设置不够施工单位的忽视概述——桥梁病害回顾双曲拱拱上填料、桥面拱波拱轴线刚架拱大小节点整体性单薄微弯板系杆拱短吊杆不可更换钢管拱拱圈无纵梁适用范围现有公路桥梁有下列情况之一时，须进行承载能力检测评定：有明显质量衰退或有较严重病害和损伤的桥梁；按照《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）评定技术状况为四类以上（四类）的桥梁；需提高承载能力及使用功能的桥梁；需通行特种荷载的桥梁；缺失技术资料和安全运营资料的桥梁；发生意外事故并经技术处理后的桥梁；运营条件和环境条件发生较大变化的桥梁。一、概述技术状况与适应性（能力）评价桥梁承载能力反映了结构抗力效应与荷载效应的对比关系，就桥梁结构而言这种关系往往是不确定的，是不断变化的。评定的主要目的是为了维持现有桥梁安全或可靠水平在规范的要求之上或能满足当前荷载的要求，了解桥梁的真实承载性能，综合分析判断桥梁结构的承载能力和使用条件。目的意义一、概述公路桥梁评定的常用方法一、概述承载能力鉴定基本概念基于桥梁检测的承载能力评定方法基于检测承载能力评定方法的改进桥梁承载能力评定的具体实施二、桥梁承载能力检算评定安全性、适用性和耐久性承载能力极限状态，在设计上体现的结构的安全性正常使用极限状态，在设计上体现的结构的适用性和耐久性1、基本定义二、桥梁承载能力检算评定——桥梁承载能力鉴定基本概念2影响因素与评定的一般途径影响因素影响后果环境作用荷载作用材料时变特性抗力变化内力变化性能劣化鉴定途径结构状态检测结构材质特性检测结构内力检算抗力检算安全目标鉴定结果承载能力鉴定的核心问题：对结构进行准确的检测，弄清结构当前内力状态，建立检测结果与抗力之间的关系，合理确定结构的安全水平。二、桥梁承载能力检算评定——桥梁承载能力鉴定基本概念基于检测结果的半概率承载能力评定方法在根据桥梁外观检查和有关无损检测结果对桥梁的承载能力作出评定时，结合旧桥的特点，通过对各项检测结果的分析评价，通过检算分析对结构或构件的承载能力进行评定。根据检测结果对桥梁病害的成因进行分析建立各项检测指标与承载能力之间的关系二、桥梁承载能力检算评定——基于桥梁检测的承载能力评定方法新—检测指标体系的建立几何形态参数结构恒载结构索力材质特性缺损状况钢筋锈蚀电位混凝土电阻率氯离子含量碳化深度保护层厚度模态参数结构内力检算结构抗力计算二、桥梁承载能力检算评定——基于检测承载能力评定方法的改进（新）其它激振试验刹车试验阻尼比冲击系数跳车试验冲击系数动力增大系数行车试验动力荷载试验相对残余变形校验系数荷载效率静力荷载试验桥梁荷载试验(5)正系数轴荷分布的活载影响修载影响修正系数大吨位车辆混入率的活交通量的活载修正系数活载变异的影响(4)钢筋坑蚀不均匀性粘结性能退化有效截面折减钢筋折减物理与化学损伤碳化材料风化混凝土结构物理与化学损伤材料风化砖石结构混凝土截面损伤构件截面折减(3)混凝土强度推定值氯离子含量混凝土保护层厚度混凝土碳化深度混凝土电阻率钢筋自然电位构件混凝土表观缺损况桥梁结构耐久性恶化状(2)结构模态特征状态材质强度状态构件混凝土表观缺损桥梁总体技术状态(1)鉴定方法的指标新—鉴定方法的指标体系建立新－基于检测结果的桥梁承载力评定方法体系的建立新－基于检测结果的桥梁承载力评定方法体系1、结构检算参数的确定检测指标--状态评定--检算参数--结构承载能力检算参数确定检算系数耐久性恶化系数截面折减系数活载影响修正系数结构承载能力评定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施（1）结构构件技术状况评定评定指标分为良好状态、较好状态、较差状态、差（坏）的状态和危险状态，相应的评定标度1～5。构件技术状态外观质量混凝土强度结构模态参数1、结构检算参数的确定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施检算系数的确定•承载能力检算系数是根据结构或构件的实际技术状况，对结构或构件的抗力进行折减或提高。•砖、石及混凝土结构与配筋混凝土结构的承载能力检算系数，应综合考虑桥梁结构或构件表观缺损状况、材质强度和桥梁结构固有模态等的检测评定结果加以确定。1Z表层损伤钢筋锈蚀电位氯离子含量钢筋分布混凝土强度指标体系内部缺陷电阻率碳化深度保护层厚度1、结构检算参数的确定（2）材质状况与耐久性检测评价体系与方法二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施承载能力恶化系数承载能力恶化系数是考虑鉴定期内桥梁结构质量状况进一步衰退恶化产生的不利影响，通过承载能力恶化系数来反映这一不利影响可能造成的结构抗力效应的降低。截面损伤状态钢筋混凝土砖石结构材料风化碳化物理化学损伤材料风化物理化学损伤混凝土和砖石结构截面的损伤状态评价指标如下图所示，综合个各指标的影响综合评定。钢筋和钢结构截面的损伤状态主要考虑锈蚀的影响，根据构件或结构中的锈蚀状态加以评定。1、结构检算参数的确定（3）截面损伤综合评定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施截面折减系数的确定截面折减系数主要是考虑砖、石及混凝土结构与配筋混凝土结构由于材料风化、碳化、物理与化学损伤以及由于钢筋腐蚀剥落造成的钢筋有效面积损失对结构构件截面抗力效应的影响。典型代表交通量大车混入率轴荷分布状况1、结构检算参数的确定（4）运营荷载状态评定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施活载影响修正系数对砖、石及混凝土桥承载能力极限状态的计算评定应根据桥梁检测结果，采用下式对持久状况圬工桥梁结构承载能力极限强度进行计算分析，其他计算规定按公路圬工桥涵设计规范相关规定执行。cddZafRS10),(3、圬工桥梁承载能力计算评定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施圬工结构抗力效应值),(kdfR按公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）有关规定进行计算。1Z、c、q根据检测结果按本规程有关规定执行。桥梁结构正常使用状态的要求按公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）和公路桥涵养护规范（H11-2004）有关规定和要求执行。对于配筋混凝土桥梁，其承载能力极限状态计算应根据桥梁试验检测结果，采用下式进行计算分析，其他计算规定及参数取值参照同期相关公路桥涵设计规范执行。)1(),,(10eksskccdudZfRS)((1210121100minjQjdcdQqgidminjQjkQjCkQQqGikGiudSSSSSSS4、配筋混凝土桥梁持久状况承载能力极限状态计算评定二、桥梁承载能力检算评定——承载能力评定具体实施在计算),,(ksskccdfR时应根据钢筋或混凝土截面的折减情况，以kcc、kss代替原结构的截面特征kc、ks，计算方法与计算过程按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）相关规定执行。桥梁静力荷载试验，主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，用以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符，以检验桥梁结构实际工作性能，如结构的强度、刚度等。荷载试验目的是了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析判断桥梁结构的承载能力和使用条件。二、桥梁承载能力检算评定——静力荷载试验及分析三、工程实例典型案例一、预应力混凝土空心板梁桥案例一概况案例一概况1.设计荷载：汽－20级，挂－100；2.桥面横向布置：0.5（防撞护栏）+9.0（行车道）+0.5（防撞护栏）+0.5（中央分隔带）+0.5（防撞护栏）+9.0（行车道）+0.5（防撞护栏），总宽20.5m；3.桥面纵坡：0.55%，横向坡度：双向1.5%；4.抗震烈度：6度；大桥于1994年7月22日开工，1995年11月20日竣工，至今已运营16年。案例一概况2008年大桥进行了特殊质量检测，并进行了荷载试验，主要结论如下：⒈根据桥梁检测xx大桥技术状况评定为四类，桥梁需要大修，酌情进行交通管制。⒉全桥空心板共发现纵向裂缝198条，最大缝宽0.54mm；横向裂缝70条，最大缝宽0.18mm。2010年，xxx试验中心对该桥进行了定期检查，主要检查结论如下：⒈根据外观检查结果，按“权重法”，全桥技术状况评定得分为49.4分，按“重要部件最差的缺损状况评定”该桥取“上部主要承重结构”技术状况为最不利值，为四类桥梁。⒉全桥共计137块空心板有纵向裂缝，绝大部分裂缝长度已达到空心板长度的一半或已纵向贯穿，且大部分裂缝宽度较大，有116块板裂缝宽度超过规范限值（0.20mm），最宽为0.82mm。目的查明xxx大桥结构现有的一些病害及存在的隐患，与以往检测历史资料进行对比分析，判断病害发展变化的趋势，根据病害情况以及发展变化趋势，对桥梁技术状况等级进行评定；对主要构件混凝土材料强度以及材料碳化深度，钢筋分布情况和保护层厚度等进行测试，评价构件的材质状况，为基于检测结果的承载力评价提供技术数据；基于本次检测结果，引入检算系数，对上部结构截面抗力进行折减，从而对上部结构现有承载能力进行评定；通过测定桥跨结构在试验荷载作用下的控制截面应力和挠度，并与论计算值比较，检验结构控制截面实际应力和挠度值是否满足设计与规范要求；通过特殊质量检测、承载能力评价及静载试验结果的综合分析，为维修加固设计提供可靠的技术数据和设计依据。外观质量检查结果预应力宽幅空心板底板纵向裂缝底板横向裂缝边板支座附近截面斜向剪切裂缝其他病害裂缝底板斜向裂缝板间错台板底混凝土蜂窝、剥落外观质量检查结果开裂板数桥幅1条纵向裂缝2条纵向裂缝3条纵向裂缝未开裂板数总板数左幅161438472右幅163026072注：左右幅第13跨，由于桥下有建筑物，桥检车无法到达，未进行检测。纵向裂缝空心板统计裂缝位置：空心板板底纵向裂缝位于板底预应力管道对应位置，其中有66条纵向裂缝位于板底等截面位置，247条裂缝起点位于变截面位置，裂缝宽度大多在0.5mm左右，最大缝宽为1.34mm。外观质量检查结果在发现的313条纵向裂缝中，有2