桥梁承载能力检测评定技术在桥梁加固设计中的应用

2022-09-11

1 桥梁承载能力系数的影响因素

1.1 结构完整性

桥梁经过长时间的运行, 部分构件会出现一定程度上的损伤, 受力结构发生变化导致失去其合理性, 从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象, 这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力, 也就削弱了桥梁的安全性。

1.2 裂缝

裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性, 从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种, 即非结构裂缝以及结构裂缝。非结构裂缝只要就是指混凝土桥梁自身并不能够满足周围的环境的要求或者是自身性能不达标等原因而导致的一种裂缝。而结构裂缝则是由于桥梁结构的整体承载力明显下降而导致的裂缝。桥梁裂缝问题大多是在其结构受力之后出现, 因此在处理桥梁裂缝的过程中要先通过其实际的情况来判断其属于哪一种裂缝问题, 之后再采取合理的措施来进行处理。

1.3 钢筋锈蚀

桥梁钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀严重的损坏了其构件的承载性能以及抗压能力。钢筋锈蚀的原因有多种, 但其主要原因为混凝土密实性不足和钢筋保护层厚度不足。钢筋锈蚀对结构构件的损坏主要表现为降低了构件的截面面积、降低了钢筋与混凝土的咬合力以及桥梁结构的承载能力等。

1.4 混凝土施工质量

桥梁施工过程中, 如对水泥品种的选取、混凝土水灰比和保护层厚度的控制不严格, 浇注完成的钢筋混凝土构件内部会存在着严重的质量问题, 从而降低了混凝土结构的抗侵蚀能力, 尤其是抗锈蚀能力, 从而降低了其桥梁结构的承载能力。

2 桥梁承载能力检测的评定方法

2.1 经验法

经验法主要指的就是在评定桥梁承载能力时, 需要具有丰富的工作经验的专家对结构抗力效应考虑引入不超过1.2的结构检验系数, 并根据对桥梁现象调查的裂缝、桥台沉陷、挠度以及水平位移等缺陷和病害情况来对桥梁结构的强度以及稳定性进行验算。该方法主要应用于我国“十二五”之前。随着经济以及科学技术的发展, 由于该方法受专家主观因素影响较大、其评定指标较为单一、难以把握其检算系数和评定标准以及无法定量化应用检测结果等缺点, 其应用频率不断的下降。

2.2 承载能力衰减时变模型法

变模型法要根据工程所处的地域以及桥梁结构的类型来确定是否使用, 并且该方式对于钢筋强度、混凝土的强度和粘结性、碳化深度等方面的取值较为粗糙。但是该方式的应用为预测桥梁寿命以及旧桥承载能力的评定提供了有力的依据。应用该方式来建立不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型时要对其混凝土强度、结构的耐久性参数以及钢筋的锈蚀程度进行充分的考虑。

2.3 荷载试验方法

荷载试验方式能够直接获取在荷载作用下的桥梁结构的校验系数, 并且能够保证系数的客观性以及准确性, 从而准确的推断出桥梁的安全储备区间。但是在实际的应用过程中, 该方式的耗时较长, 并且其试验场地规模相对较大, 同时还需要大量的试验资金, 因此该方式适用于大型的、资金较为充足的桥梁工程当中。在桥梁承载能力的评定当中应用该方法可能会对其结构造成新的损伤, 并且其结果反应的都是结构短期内的现象, 若想要检测结构的疲劳特性以及耐久性指标等就不能够使用该方法。

2.4 基于动测参数的评定法

其承载能力的评定主要是通过结构在激振、荷载以及振动的作用下桥梁结构出现的反应来进行的。动测参数评定方式能够将结构在动力荷载的作用下的力学性能以及受力状况准确的反映出来, 其结果与桥梁实际的状态较为切合。但是由于技术的限制, 该方式还未形成一个较为完善简便的方法, 并且也需要建立于承载能力和动态测试参数相关的计算模型。

2.5 基于检测结果定量化的评定法

结果定量化评定法是在我国旧桥承载能力检定方法的基础上进行了修订。该方式能够在评测的过程中对桥梁的缺损状况、自振频率以及材质强度等方面的影响进行综合考虑, 提高了评定结果的客观性。但是该方式的应用仍有部分的不足, 主要有以下几点:

(1) 通过回弹法、钻芯取样法以及超声回弹法等方式来判断构件材质的强度, 其结果与实际的差异较大。

(2) 由于工程计算模型的尺寸、边界条件以及施工原因等, 通过实测自身频率和理论计算频率的实测值来确定分项标度的时候, 其结果与实际的差异相对较大。

(3) 其规程针对的主要都是钢筋混凝土桥梁, 对于钢筋混凝土的组合结构还有许多地方未得到明确。

(4) 在评测过程中考虑到了耐久性的影响, 因此其构件强度、钢筋锈蚀程度以及电阻率的测区等方面的真实性是否能够代表构件的情况还有待证实。

2.6 基于原始指纹评定法

原始指纹指的就是在桥梁刚建成时, 通过对桥梁进行细致的检测而得到的资料, 可将检测的桥梁状态作桥梁的初始状态。在进行桥梁承载能力的评测时可以将桥梁的原始指纹作为其结构的参照标准, 并且能够将原始指纹与检测的结果进行对比。采用该种方式要以参数随着时间的衰减模型为参考来判断桥梁的剩余承载能力。原始指纹评定法能够使其检测结果与桥梁的初始状态进行对比, 以此来获得结构的损伤程度。其思路相对明确, 在评定的过程中能够避免计算模型与实际差异的影响, 能够保证计算结果的真实性。但是该方式的主要缺点就在于其初始状态的调查需要大量的精力来进行测评, 并且其承载能力的检测参数衰减关系不明确。