桥梁评估及加固技术研究 -李毅歉1

报告人：李毅谦中交桥梁技术有限公司2008年9月桥梁评估及加固技术研究主要内容桥梁结构常见病害类型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随着国民经济持续快速的发展，我国交通运输事业也迎来一个辉煌的时代。据不完全统计，截至到2006年，我国公路桥梁达55万座、1474.75万延米。特大桥876座145.96万延米大桥23290座512.53万延米中桥7.17万座393.74万延米桥梁分类统计苏通大桥支井河大桥香港昂船洲大桥西侯门大桥我国设计施工水平已迈入国际先进行列，部分成果达到国际先进水平。香港昂船洲大桥、主跨1020米，江苏苏通大桥，其主跨达到1088米，支井河上承式钢管拱桥，跨径430米，西侯门悬索桥，跨径1650米。Roin-Antirion大桥MessinaBridge目前国内桥梁存在的问题50年代后期和60年代桥梁荷载标准低，承载力不足。部分近期修建的桥梁出现质量问题，损伤严重。截止2006年底，全国查出危桥（第5类）6282座。１９９９年１月４日晚６时５０分，重庆市綦江县城区一座步行桥突然整体垮塌，数十名过桥者随大桥坠入桥下的綦河，造成了严重伤亡事故。这次因工程质量导致的重大责任事故，共造成４０人死亡綦江彩虹桥宜宾小南门桥主跨240米中承式拱桥，1990年11月建成通车，2001年11月因吊杆严重锈蚀断裂，造成桥面跨塌。苏州堰月桥（2005年4月）甘肃洮河大桥（2006年5月）大桥建造于８０年代中期，距今已有２０年左右的历史，是座危桥。位于甘肃省道306线上,岷县县城以北500米处，始建于1974年,总长200多，桥宽8米。2004年辽宁盘锦田庄台大桥大桥桥位于盘锦与营口交界处，连接辽河两岸，桥长500余米，在80吨的严重超载情况下，使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂。2004年成都三渡水大桥2007年广东九江大桥美国共有公路桥梁58万座，1967年12月，Ohio州的SilverBridge（悬索桥）跨塌导致46人死亡，使用年限为39年。随后弗罗里达阳光桥因船撞而严重损伤，由此引发了对美国58万座公路桥梁的检查，共调查了51.4万座，这些桥中40％以上有不同程度的损伤，98000座桥梁结构强度降低，应停止使用或限载。国外桥梁的现状ThruwayBridge,NewYork,US（1987年4月）I-40Bridge,Oklahoma,US（2002年5月）美国明尼苏达州密西西比河大桥垮塌2007年8月1日Entre-os-RiosBridge,Portugal（2001年3月）国外桥梁的现状—日本日本在七、八十年代汽车运输急剧发展，汽车日益大型化、重型化，交通量逐年增加。1956年以前按旧标准设计施工的桥梁，其承载力明显不足。据统计，这类桥梁约有5500座，其中混凝土桥梁约有4500座。国外桥梁的现状—德国前联邦德国于1978～1979年对一个州内的约1500座钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁做了全面的检查，发现不同时期修建的桥梁都有损伤，即使20～30年桥龄的预应力混凝土桥中，有将近一半的桥梁上部构造至少有一处较严重的损伤，其中2/3至少有一处一般性损伤。（1）如何实际评价现有桥梁的实际承载力与安全度问题；（2）如何及早检查发现桥梁产生的损伤及异常现象，正确地鉴定结构物地损伤程度，从而采用合理的维修加固方法问题；（3）桥梁损坏与维修加固的实际应用问题；（4）桥梁维修加固技术，即采用维修加固新技术与新方法问题；（5）桥梁设计与维修管理的关系，即如何把维修加固中发现的问题放到今后桥梁设计中进行考虑的问题；（6）桥梁维修加固的未来展望，即维修加固方法将来会怎样发展，如何提出更合理的维修管理方法与策略的问题。1981经济合作与发展组织关于“道路桥梁维修与管理”会议如何科学有效的管理现有桥梁，防止恶性事故发生，确保人民生命、国家财产不受损失，已成为当务之急！主要内容桥梁结构常见病害类型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混凝土桥梁常见病害及特点外观特征：混凝土破损、开裂钢筋锈蚀、支座脱空结构特征：挠度的不断加大和裂缝的进一步开展病害产生的主要原因一、设计考虑不周造成桥梁结构原始性缺陷：（1）结构型式或桥型布置不合理；（2）使用计算程序或输入数据不妥，计算有误；（3）结构型式、断面尺寸及钢筋不符合结构受力要求；（4）对一些特殊荷载如收缩徐变、温度、基础变位、水化热等考虑不足。二、施工质量问题导致桥梁损伤：（1）水泥质量不好；（2）使用的骨料不合格或级配不当、含泥量过大、出现碱骨料反应；（3）混凝土振捣不密实、参和料拌和不均匀；（4）浇注顺序不当；（5）混凝土养生不好；（6）预应力张拉控制不符合要求；（7）预应力管道压浆不饱满或未压浆；（8）支架下沉、脱模过早；（9）接头处理不当。病害产生的主要原因三、运营期间造成的的破坏：（1）交通超载；（2）船舶、车辆撞击；（3）水流对基础的冲刷；（4）地震。四、材料性能的退化：混凝土炭化、钢材锈蚀等。（1）混凝土炭化导致其强度降低；（2）氯离子对混凝土的侵蚀；（3）钢筋的锈蚀。常见病害的主要表现型式——裂缝弯曲引起受拉区的竖向裂缝常见病害的主要表现型式——裂缝剪切引起的斜裂缝常见病害的主要表现型式——裂缝钢筋锈蚀引起的顺筋裂缝常见病害的主要表现型式——外表破损梁体被撞、刮蹭、混凝土脱落墩柱钢筋锈胀引起混凝土剥落常见病害的主要表现型式——外表破损混凝土剥落常见病害的主要表现型式——外表破损梁底钢筋锈蚀凝土剥落常见病害的主要表现型式——管道压浆不饱满钢绞线锈蚀管道压浆不饱满常见病害的主要表现型式——墩台病害墩台被水冲毁锥坡塌陷桩基被水冲刷后钢筋外露常见病害的主要表现型式——支座病害支座脱空支座鼓包老化支座开裂结构边界条件的改变常见病害的主要表现型式——支座病害支座钢盆破坏常见病害的主要表现型式——桥面系病害防撞护栏破损桥面铺装层破损无法对桥梁结构的内力状况作出准确的分析，失去对结构承载力的判断。常规桥梁的特点一、桥梁已建成运营，许多有不同程度损伤二、位置分散三、原始资料缺失四、无法获得桥梁结构的初始指纹得不到结构的初始状态，许多损伤识别理论无法应用。主要内容桥梁结构常见病害类型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评估方法局部法利用人工检测－经验评估整体法利用结构响应－理论评估桥梁常用的无损检测方法混凝土强度检测半破损法非破损法综合法钻芯法、拔出法、拔脱法、板折法、射击法等桥梁常用的无损检测方法混凝土强度检测半破损法非破损法综合法回弹法、超声法桥梁常用的无损检测方法混凝土强度检测半破损法非破损法综合法超声-回弹、超声钻芯、声速衰减桥梁常用的无损检测方法混凝土缺陷检测不密实区和空洞表面波法红外线法脉冲回超声法声发射法雷达扫描法匀质性桥梁常用的无损检测方法钢筋锈蚀检测钢筋保护层厚度和位置钢筋位置探测仪钢筋锈蚀程度物理方法和电化学方法桥梁常用的无损检测方法混凝土裂缝及碳化混凝土裂缝裂缝计混凝土碳化化学试剂常规桥梁的承载力评估方法一、分项系数评估法中国规范公路桥梁养护规范公路桥梁承载能力检测评定规程城市桥梁养护规范国外规范AASHTOLRFR日本规范1(;)(;)(1)csddqbdcscseRZSGQRR常规桥梁的承载力评估方法二、其他方法（1）荷载试验（2）典型裂缝分析法——预应力筋锈蚀引起的预应力额外损失（3）恒载应力释放法（4）损伤模型人工检测针对桥梁局部损伤，是目前常用的手段，这种方法的特点是直观性强，操作容易，但需要大量的经验数据。如何对桥梁结构作全面的评价，尤其是对损伤状况和承载能力的评定，还需要作进一步的工作！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评估理论无损检测＋健康监测系统结构响应在线监测结构荷载在线监测整体法数据来源桥梁健康监控系统发展过程美国、英国、日本等国家从80年代初便开始大规模对桥梁进行检测，并逐渐建立了一套较为完善的桥梁检测和维修制度。1967年12月15日俄亥俄河上的银桥（悬索桥）跨塌导致46人死亡，使用年限为39年。随后弗罗里达阳光桥因船撞而严重损伤，政府决定在新桥上安装结构健康监测系统，这些事件的发生引起了美国政府和学术界对桥梁结构安全健康的重视，从基础理论到实际应用的研究都做了大量研究。桥梁健康监控系统发展过程早期的工作采用的是传统的测试技术，不可能实现真正意义上的桥梁结构长期健康监测。到20世纪80年代中后期，随着桥梁检测手段和监测技术的不断发展以及人们对于桥梁安全性和耐久性重视程度的提高，许多大型桥梁上配备安装了各种各样的先进的检测工具和监测设备。桥梁健康监控系统发展过程我国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上安装了不同规模的健康监测系统。如在香港的青马桥上安装的保证桥梁运营阶段安全的“风和结构健康监测系统(WASHMS)”,监测作用在桥梁上的外部荷载(包括环境荷载、车辆荷载等)与桥梁的响应；在上海徐浦大桥、南京长江大桥等桥上也都安装了类似的结构状态监测系统。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大型桥梁检测系统监测系统输入的信息监测数据数值模拟模型统计分析模型桥梁设计信息桥梁施工信息桥梁分级信息监测系统输出的信息损伤诊断损伤预测极端情况下的结构分析结构实时行为对设计的验证辅助桥梁管理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一部分传感器系统监测荷载的传感器风速仪,温度计,动态地秤(WIM),地震仪等监测结构反应的传感器加速度计，应变计，GPS，位移计，倾角仪，压力环等其他传感器混凝土腐蚀监测仪器,摄像头等传感器系统监测三个方向风速时程（原始数据）进行风功率谱、攻击角等分析，用于桥梁评估风速仪