橋梁結構性能的檢測與評價

1、，、t蒯j93ofI獰0暫ci《——■●—●●—●一創(chuàng)新研究2005年2月15日建設部發(fā)出通知，要求各地加大對城市橋梁養(yǎng)護維修的資金投入。國家將建立健全城市橋梁檢測評估制度，對已竣工投入使用的城市橋梁，特別是老橋、荷載標準較低和存在隱患的城市橋梁進行一次全面排查，按照相關技術標準、規(guī)范進行檢測評估。對不能達到相應等級承載能力的橋梁，將設置警示標志。同時，加強對超限超載車輛過橋的監(jiān)管力度。橋梁在一個國家的交通運輸和經濟發(fā)展中占有重要位置。

2、橋梁的安全檢測是保證橋梁安全運營的重要手段。利用國家等級變形觀測控制網，建立橋梁變形檢測體系，定期檢測橋梁的使用狀況，測定橋梁幾何量的變化和大小，收集橋梁結構在運營過程的整體線形變化數(shù)據，了解橋梁結構內力的變化、分析變形的原因，為橋梁管理提供大量的信息，據此建立功能等級評分體系，并根據”功能等級評分”的數(shù)據，確定橋梁修繕和重建的費用，以及橋梁維護、修繕和重建的先后順序。從而避免橋梁垮塌和失效，降低事故發(fā)生率；合理分配橋梁養(yǎng)護資金，確保橋

3、梁安全運營，延長橋梁使用壽命。同時通過早期橋梁病害的發(fā)現(xiàn)，能夠大大節(jié)約橋梁的維修費用，可以避免頻繁大修關閉交通所引起的重大損失和社會影響，最大程度減小橋梁事故造成的損失。一、橋梁檢測的主要內容目前國內外現(xiàn)有的橋梁檢測系統(tǒng)，對于橋梁健康狀況檢測的主要內容包括以下幾個方面：1載荷(包括風、地震、溫度和交通荷載)。2幾何檢測(變形檢測)。檢測橋梁各部位的靜態(tài)位置和靜態(tài)位移(如樁柱、墩臺的沉降和傾斜、位移，主梁和橋面系的線型變化等)36河南科技

4、20057上的速公路3結構的靜動力反應。在上面的這些橋梁結構的測試項目中，載荷試驗和結構的靜動力反應試驗都要中斷交通，投資較大，在高速公路運營期間很難實施。而利用變形觀測網進行橋梁幾何檢測，不用中斷交通，觀測數(shù)據同樣可以進行結構分析并判斷橋梁的使用狀態(tài)。國內采用動態(tài)全站儀和精密水準儀進行橋梁變形觀測有大量的事例，并具備成熟的技術。二、變形監(jiān)測內容高速公路上的大型橋梁其結構特點是跨度大、塔柱高、主跨段具有柔性特性。盡管目前養(yǎng)護部門經常對橋

5、梁進行日常養(yǎng)護，但是要從根本上解決橋梁的安全使用的問題，需要了解橋梁的變化情況，及時測定它們幾何量的變化及大小。因此建立橋梁監(jiān)測系統(tǒng)十分必要。根據《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》中的有關規(guī)定和要求，以及高速公路橋梁塔柱高、跨度大和主梁段為柔性梁的特點，變形觀測的內容為下表。橋梁變形觀測內容序號觀測內容觀測儀器1橋梁墩臺沉降觀測精密水準儀2橋面線形和撓度觀測全站儀、精密水準儀3主梁橫向水平位移觀測全站儀、cPs技術4高塔柱擺動觀測智能全站儀、GPS技

6、術5裂縫觀測刻度放大鏡、裂縫測量卡尺三、橋梁變形檢測系統(tǒng)組成橋梁檢測系統(tǒng)由變形觀測控制網、精密水準儀、全站儀、智能全站儀、GPS技術系統(tǒng)、數(shù)據整理分析軟件和橋梁承載能力評估方法等幾部分構成。維普資訊有限責任公司黃新民四、變形觀測方法與成果整理1GPS定位技術建立平面基準網。為了滿足變形觀測的技術要求，考慮到基準網邊長相差懸殊，對基準網邊長相對精度應達到不低于120000和邊長誤差小于：e5mm的雙控精度指標；由于工作基點多位于大橋橋面，

7、它們與基準點之間難以全部通視，可采用GPS定位技術施測。為了在觀測期間不中斷交通，且避開車輛通行引起儀器的抖動和干擾GPS接收機的信號接收，對設置在橋面工作基點的觀測時段應安排在夜間作業(yè)，盡可能使其符合靜態(tài)作業(yè)條件以提高觀測精度。2精密水準測量建立高程基準網和沉降觀測。高程基準網與橋面沉降觀測均按照《國家一、二等水準測量規(guī)范》的二等技術規(guī)定要求實施，并將垂直位移基準網點、橋面沉降點、過江水準線路之間構組成多個環(huán)線。高程基準網的觀測采用精

8、密水準儀。高程基準網中的過江水準測量，可采用三角高程測量方法，用兩臺精密全站儀同時對向觀測。3全站儀坐標法觀測橫向水平位移。眾所周知，直線型建筑物的水平位移常采用基準線法觀測，它的實質測定垂直于基準線方向的偏離值。為充分發(fā)揮現(xiàn)代全站儀的優(yōu)點，橋面水平位移觀測可采用類似基準線法原理的坐標法，以直接測定觀測點的橫坐標。武漢長江二橋采用該法觀測橫向水平位移，根據對全橋136個觀測點的結果進行了統(tǒng)計分析，在未顧及視線長度不等對r坐標的精度影響的

9、條件下，求得r坐標的精度為048mm，遠高于橋梁監(jiān)測技術中的精度要求(3mm)。4成果整理與分析。觀測成果的整理分析主要包括：每期觀測后計算基準點的坐標、高程及其變化量；橋墩、橋面沉降觀測點、線形點的高程及變化量；橋面水平位移觀測點的r坐標值、橫向位移值。根據這些變形量繪制了相應的變形曲線。五、觀測周期橋梁的主梁梁體和墩臺在使用過程中，由于荷載作用、干濕變化和溫度變化時引起的梁體體積變化是一個累積過程，其塑性變形將隨著荷載作用時間延長而

10、不斷增加，這種現(xiàn)象將使構件縮短，引起結構的整體變形。但短期內這種變化很小，對結構的使用狀態(tài)影響不明顯，觀測數(shù)據不具備整體評價的條件。因此，觀測工作～般每年一次，經多年觀測基本穩(wěn)定時，可每隔若干年觀測一次：觀測資料應妥善保存并積累繪制出圖表，才能分析了解其變化趨勢并進行分析。六、橋梁承載能力評估方法橋梁在長期的使用過程中不免會發(fā)生各種結構損傷，損傷的原因可以是使用、維護不當、車禍事故等人為因素，也可能是地震、風暴等自然災害。此外某些要道上

11、交通量大大高于預測流量的速度也加劇了橋梁結構的自然老化。這些因素均導致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全。因此如何合理評估現(xiàn)有橋梁的承載能力，并使之規(guī)范化，便成為橋梁狀態(tài)評估的核心。在此基礎上才能對橋梁的損傷和病害建立一套現(xiàn)實客觀的維修決策系統(tǒng)。對不同的橋梁構件，承載能力的表達方式是不同的。例如對于受軸向力為主的單元可采用軸力的標準；而對受彎構件則需采用彎矩(或彎矩和剪力的聯(lián)合)作為判據。就目前來說，Taly提出的承載能

12、力評估方法還是比較合理的。其分析步驟如下：(1)分析各橋梁構件在設計活載(如汽20或汽超20)下的最大彎矩、剪力、軸力、變形等；(2)計算各橋梁構件的恒載內力(包括彎矩、剪力、軸力、變形等)；(3)基于各橋梁構件的真實截面特性以及設計規(guī)范所給定的指標計算各單元的承載能力；(4)計算各橋梁構件的活載承載能力(由步驟3和步驟2的計算值相減即可)；(5)步驟4和步驟1的計算值之比即可作為各單元的承載能力評價指標。這種方法以普通的結構分析和現(xiàn)行