旧拱桥状态评估与加固技术分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文1．1选题背景第1章绪论随着时间的推移，新建的桥梁终究都会成为旧桥。在桥梁使用期间内，由于车辆，特别是超重车辆行驶，以及外界各种因素的作用和影响，导致桥梁结构产生病害、出现缺陷，严重影响到桥梁的正常使用。为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。桥梁和其他建筑物一样，其生命周期一般可分为建造、使用和老化三个阶段。公路桥梁长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化)和使用环境(荷载作用与频率的增加、材料与结构的疲劳)的作用下，总会逐渐产生病害现象，这是一个不可逆的过程。近年来旧桥、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

2、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，已经引起世界的普遍关注。1．2桥梁技术状态评估及加固的意义和目的我国公路桥梁大部分是在建国以后修建的。桥梁建设随着国家经济和汽车工业的发展经历了不同的发展阶段。为了满足不同时期公路运输对桥梁承载能力的要求，《公路工程技术标准》曾几次修订，设计荷载等级不断增大。由于依据旧标准、规范设计建造的桥梁仍在运营使用，整个公路网中就出现了各种承载能力桥梁并存的情况。从设计荷载的演变，结合有关资料分析，在二级及二级公路以下的现有桥梁中，除按1972年颁布的《公路工程技术标准试行》和1982年以来颁布的《公路工程技术标准》设计建造的桥

3、梁，尚能基本满足近期交通要求外，1972年之前建造的桥梁大部分存在承载能力不足、变形、破损等情况【11。美国标准局1975年的调查表明，美国全年因各种腐蚀造成的损失为700亿美元，到1985年因腐蚀引起的损失高达1680亿美元，在1991年仅用于由于耐久性不足而损坏的桥梁结构就花费910亿美元；1995年英国48％的建筑投资用于钢筋混凝土结构物的修复，到了1996年仅用于锈蚀钢筋混凝土结构维修加固的费用就达到50亿英镑【ZJ。武汉理工大学硕士学位论文在我国，大量水工结构、桥梁以及工业厂房由于长期处于侵蚀环境中，使得结构使用不久，就出现由于材料因侵蚀引起的结构损伤甚至破坏。根据我

4、国公路危旧桥梁统计数据表明【3】，全国省道上约有9万延米1500余座危桥，约占现有桥梁的3．54％，其中国干道线上危桥约占2．4％，50年代后期及60年代建成的一些桥梁都因发生承载能力不足，甚至有干线公路的桥梁重车无法通过的情况，使得这些1日桥成了阻碍公路交通发展的“瓶颈”。改造旧桥、危桥使其恢复、提高使用功能和承载能力，可节省重建新桥的巨额投资，省时省工，已越来越多地受到桥梁工程界的关注。交通部《公路科学养护与规范化管理纲要》(1991至2000年)中提出：“到本世纪末，基本消灭国省干线公路上的危桥，并初步达到通行国际标准集装箱车辆的标准”。历史己进入21世纪，目前看来，要达

5、到纲要上的这个目的，任务还非常艰巨。我国在20世纪60-70年代修建的桥梁【4J，设计荷载标准较低，而且大部分公路桥梁仍在服役，目前已不适应日益增长的交通量的需要，因此，正确评价桥梁结构的安全状况，拟定经济合理的加固措施，对确保道路运输通畅和国民经济顺利发展有着及其重要的理论和现实意义，同时也是一项紧迫而重要的研究课题。通过桥梁结构状态评估工作，可以将采集到的信息过滤、分解、综合、分析，然后反馈给相关使用者，以便采取合理、高效、’低成本的管理及维护措施，桥梁评估是实现对桥梁科学管理及维修加固的重要前提条件。1．3国内外旧桥评估方法研究现状和发展趋势从80年代起，在一些工业发达国

6、家，桥梁工程的重点已逐步转移到既有桥梁的养护维修、鉴定评估和加固改造方面，并已取得长足发展。1980年【习，英国工程师协会(IsE)召开了1：关于道路桥梁维修管理国际会议》；1990、1993和1996年，在英国召开了三次国际桥梁管理会议。在工程实践方面，美、英、加等国先后颁布了基于结构可靠性理论和设计规范的桥梁评估规范和文件：目前采用的几种旧桥评估方法：(1)规范评估方法，对桥梁评定分为一般评定和适应性评定两种方法，前者由负责定期检查者进行，采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法，对全桥总体技术状况进行等级评定；后者则是委托有相应资质及能力的单位进行，对试验结果判断的依据则是规

7、范。(2)基于可靠度的评估方法，由于桥梁的材料性质，结构的行为、荷载、环境条件等都是不确定的，可以将它们看作随机变量，2武汉理工大学硕士学位论文而桥梁的承载能力与上述因素有关，因此，很多学者在研究桥梁承载能力时，将其视为随机变量，基于可靠度理论进行研科6J。桥梁的整体评估：我国规范对公路桥梁的一般评定即对全桥总体技术状况等级评定，采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法。近年来，涌现出了以可靠度、模糊理论、神经网络法、灰色理论以及遗传算法等为理论框架、多学科交叉的综合评估方法。层次分析法(Ana