桥梁检测与维修加固PPT讲座课件

兰州交通大学一桥梁事故与启示桥梁事故与启示我国现处于大规模建设的高潮期，但由于桥梁工程的耐久性设计标准过低，施工质量较差，所建工程大量存在缺陷和安全隐患。并且交通量与日俱增，车辆载重不断提升，加上缺乏例行维修，多数桥梁处于带病超负荷的工作状态，因而进一步加快其损坏速度。截至2000年底，我国公路危桥已有9597座，达323451延米，部分桥梁无力养护维修频频发生桥梁事故。深圳闹市区桥梁坍塌夹住公交车深圳深惠路龙岗平湖路口段一桥在车水龙马的时候，突然发生坍塌，桥面下陷3米左右。一辆大巴和一辆小车身陷其中，所幸没有造成人员伤亡。广东九江大桥二百米桥面被撞垮塌2007年6月15日上午5时许，广东，325国道九江大桥被一艘运输船撞击桥墩，造成200多米桥面坍塌。巴西南部发生大桥垮塌事件2010年1月5日巴西南部南里奥格兰德州雅库伊河上桥梁垮塌，10名行人在近河岸处落水，其中2人获救，另外8人被河水冲走国道319线重庆彭水段红泥桥垮塌2010年5月26日，全长约90米的红泥石拱桥发生主跨垮塌，该桥位于国道319线重庆彭水县境内。一辆从高谷方向驶往县城的红岩牌大货车掉入桥下。黑龙江铁力桥体垮塌事故2009年6月29日2时40分许，黑龙江省伊春市铁力市西大桥发生桥体垮塌事故，共有8台车辆和车上21人落水，造成4人死亡、4人受伤。包头市一铁路高架桥发生倾斜2007年10月23日23时许，内蒙古自治区包头市民族东路高架桥桥面发生倾斜，行驶在桥上的两辆重型货车和一辆轿车随路面侧滑到桥底，造成桥下包环（绕城环线）铁路专用线中断。美国密西西比河桥坍塌美国明尼苏达州明尼阿波利斯市位于密西西比河上的高速桥于当地时间2007年8月1日下午6:05突然坍塌。桥面坍塌已造成至少7人死亡，另据当地医院方面的数据目前已有至少37人受伤。山西九龙湾大桥发生垮塌2010年7月2日山西吕梁市兴县忻黑公路九龙湾大桥（1号桥）发生垮塌，致使陕、晋、蒙运煤大道忻黑县段全线封闭禁止通行，逼使过往车辆绕道通行。河南汤营大桥垮塌2010年7月24日下午5时20分潭头镇汤营村伊河汤营大桥整体垮塌，桥上众多滞留人员不幸落入水中。江苏常州公路大桥突然倒塌运村大桥为系杆拱桥，分东西两幅。该桥日车流量5万量，并且拱肋也随之倒塌湖南省凤凰县在建沱江大桥坍塌事故208国道太原市小店区东柳林桥超重车辆压塌东柳林桥由两个独立桥面组成，东半幅为桥墩承重结构，西半幅为单拱无桥墩结构。一辆总重达183.2吨的货车经过该桥，重压之下，东柳林桥西半幅桥面整体垮塌。这辆六轴货车，超限运输比率为233.1%，实际载货量接近三个火车皮。北京顺义减河1号悬索桥做承重试验坍塌该桥为一人行景观桥，长120米，宽5米，桥面坡度2.56%，半坡长70.4米，中间拱高1.488米。桥面由双体箱形钢结构钢悬索承重。主索两端汇合一点固定，主缆正中与桥面两边平行悬索桥原貌10辆测重卡车随桥坠入减河桥体与路基间裂缝达一尺宽一根吊索被连根拔起岷县洮河桥二桥梁检测与评估桥梁结构检测主要包括桥梁结构外观检查(量测)和桥梁结构荷载试验两部分。一、桥梁外观检查(量测)主要内容及病害成因分析桥梁结构外观检查(量测)主要有以下几个方面：(一)桥头引道、河床及桥址(二)线型和标高(三)桥梁上部结构桥梁上部结构是桥梁的主要承重结构，也是桥梁结构外观检查的重点。1.基本构件缺陷及损伤检查对于混凝土桥梁的基本构件，缺陷主要包括：裂缝、蜂窝、麻面、露筋、剥落、游离石灰、孔洞、缝隙夹层等。2.基本构件的横向联系检查3.基本构件的主要几何尺寸及纵轴线检查基本构件的主要几何尺寸包括构件的实际长度及截面尺寸、混凝土保护层实际厚度等。基本构件纵轴线的检查,对梁式桥来讲，是指主梁纵轴线下挠度的测量；对拱桥来讲，是指主拱圈的实际拱轴线及拱顶下沉量的测量。(四)墩台及地基基础1.墩台观察墩台及其承台圬工有无风化剥落、裂缝及破损。此外，还须了解墩台有无下沉、位移和倾侧变位等情况。2.地基基础对于地基基础的检查，主要指地基基础的冲刷情况和缺陷情况的检查。(五)支座由于支座种类、类型繁多，对支座进行检查应根据实际情况办理。(六)桥面系统一座完好的桥，除了其基础、墩台及上部结构等必须完好外，桥面铺装、伸缩缝、栏杆、防撞装置、照明及排水设施等必须也是完好的。1.桥面铺装桥面铺装检查的重点是桥面的纵坡横坡，桥面平整度、磨耗及损坏等情况。现有的桥面铺装材料主要有混凝土和沥青类材料两大类。2.伸缩缝伸缩缝的宽度是否合适，有无拉开或抵拢现象，是否平整，是否完整，有无磨耗、损坏，有关设备、构件是否完善，能否活动自如，工作状况是否正常。3.栏杆、扶手及人行道4.防撞装置5.照明设施6.排水设施(七)材料强度的检测对桥梁结构各主要受力部位应进行材料强度检查。对混凝土和预应力混凝土结构，主要检查主梁、主桁、主拱圈、墩、台身、墩台帽的强度等。钢材强度一般以设计、施工有关资料为依据，但年久失修，缺乏维护，应进行检测。二、桥梁结构荷载试验主要内容根据试验荷载的作用性质，桥梁荷载试验可分为静载试验和动载试验。(一)静载试验静载试验是结构试验中最常见的基本试验。桥梁结构的静载试验是通过在桥上施加静力荷载来测试桥梁结构的一些静力参数。主要包括：a.指定截面上的应力(应变)b.指定截面上的位移(挠度)c.裂缝及其扩展情况d.荷载横向分布情况一般静载试验过程分为下面几个步骤：1.试验荷载等级的确定(1)控制荷载的确定为了保证荷载试验的效果，必须先确定试验的控制荷载。控制桥梁设计的荷载有下列几种：a.汽车和人群b.挂车或履带车c.需通行的特殊重型车辆分别计算以上几种荷载对结构控制截面产生的内力（或变形）的最不利值，进行比较，取其中最不利者对应的荷载作为控制荷载。(2)静载试验效率静载试验效率为:式中：—静载试验荷载作用下控制截面内力计算值；—控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值；)1(SSsqsSS0.8≤≤1.2q—按规范采用的冲击系数，对于平板挂车、履带车和重型车辆，取=0。(3)动载试验效率动载试验效率为式中：—动载试验荷载作用下控制截面最大计算内力值SSdddS—标准汽车荷载作控制截面最大计算内力值（不计入汽车荷载冲击系数）2.静载试验工况的确定为了满足检定桥梁承载力的要求，静载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态。Sa.简支梁桥一般荷载工况：跨中截面最大正弯矩工况截面最大正弯矩工况支点截面最大剪力工况桥墩最大竖向反力工况4lb.连续梁桥一般荷载工况：主跨跨中最大正弯矩工况主跨支点负弯矩工况主跨支点最大剪力工况主跨桥墩最大竖向反力工况边跨最大正弯矩工况3.测点布设一般情况下，对主要测点布设应能控制结构的最大应力(应变)和最大挠度(位移）。简支梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中截面应变。连续梁桥：跨中挠度，支点沉降，跨中截面和支点应变4.现场准备(1)荷载准备(2)测点布置a.应变测量准备b.变形测点准备(3)其他准备(4)测取初读数5.加载实施与控制(1)加载实施(2)加载稳定时间控制(3)加载过程的观察(4)终止加载控制条件6.试验观测与记录(二)动载试验桥梁结构动载试验是通过在桥上施加动力荷载来测试桥梁结构的一些动力参数。动力参数主要包括：a.测量移动车辆荷载作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度b.测量桥梁结构的自振特性和动力响应1.桥梁结构激振方法的选择(1)自振法(瞬态激振法)(2)共振法(强迫振动法)(3)脉动法2.测点设置测点拾振器布置一般按照结构振型形状，在变位较大的部位布置测点，尽可能避开各阶振型的节点。3.冲击系数的测定通过动载试验测试桥梁结构冲击系数,是目前获取冲击效应的唯一可靠的方法。(1)跑车方式(2)冲击系数活载冲击系数(动力系数)可根据控制截面测点在跑车试验记录的动应变或动挠度曲线分析处理而得，按下式计算式中：—动载作用下该点最大应变(或挠度)值；—相应的静载作用下该测点最大应变(或挠度)值meanyymax1maxymeany三、桥梁结构工作状况评定(一)根据外观调查进行评定根据外观调查结果，结合我国《公路养护技术规范》中的桥梁技术状况评定标准，对桥梁工作状况评定。该规范将桥梁的技术状态分四类，若为一类，则进行正确保养；若为二类，则需进行小修；三类要进行中、大修或加固；四类需通过桥梁检验确定加固或改建。综合评定法算式式中：—全桥技术状况评分（0～100)高分表示桥梁技术状况好—对各部件评定标度（0~5），对于标度的定量描述为桥梁技术状况，分为四类五种—各部件权重niiirWRD151100rDiRiW60rD综合评定分类界限：根据全桥技术状况评分的多少分为以下四类：一类桥梁——好二类桥梁——较好三类桥梁——差四类桥梁——危险当桥梁的时，不排除其中有评定标度的部件，仍有维修的需求。88rD6088rD4060rDrD403iR（二）根据分析计算进行评定采用以分析计算为主的评定方法，仍然是首先通过对实际桥梁进行详尽的外观调查，然后将调查到的资料，根据桥梁结构理论加以分析和计算，以其结果对旧桥结构进行评定。这是目前在桥梁结构评定中运用较多的一种方法。1.既有桥梁（旧桥）(1)检算荷载(2)检算要点(3)检算承载能力的折减或提高a.上部结构钢筋混凝土及预应力混凝土桥1),(),(ZRRRQGSssccdbqgd式中：—永久荷载（结构重力）—永久荷载（结构重力）安全系数—可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力，基础变位影响力—荷载的安全系数—结构工作条件系数gQqbG—混凝土强度设计采用值—在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数—预应力钢筋或非预应力钢筋强度设计采用值—在钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数sRscRc—旧桥检算系数梁桥Z1值b.地基与基础2.新建桥梁由于新建桥梁无桥梁检算系数可供查用,可借用既有桥梁（旧桥）中荷载试验后的旧桥检算方法，用系数Z2代替Z1。检算系数Z2值1Z（三）根据荷载试验进行评定1.桥梁静力工作状况(1)校验系数η校验系数η是评定结构工作状况、确定桥梁承载能力的一个重要指标。不同结构形式的桥梁其值一般不相同。(2)相对残余变形（或应变）测点在控制荷载工况作用下的相对残余变形越小，说明结构越接近弹性工作状况，一般要求值不大于20％(3)横向增大系数反映桥梁结构荷载横向不均匀分布的程度及横向联结的工作状况。(4)实测值与理论值的关系曲线2.结构静刚度3.裂缝新建桥梁，试验荷载作用下全预应力混凝土结构不应出现裂缝，钢筋混凝土结构裂缝不超过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的容许值。对于旧桥，试验荷载作用下绝大部分裂缝宽度应不大于裂缝限值表规定允许值4.桥梁动力工作状况(1)振动频率和动刚度中小跨径桥梁一阶自振频率测定值一般应大于3.0Hz，否则认为桥梁的总体刚度较差。(2)振幅重量为40kN～120kN的载重汽车行车激振试验测得的垂直振幅标准值宜小于振幅标准值评定指标。(3)阻尼比在小振幅振动时，钢筋混凝土桥第一振型阻尼比的经验值为0.032。(4)冲击系数查冲击系数计算表5.地基与基础6.综合评定三桥梁养护维修简述桥梁养护为保持桥涵及其附属物的正常使用而进行的经常性保养及维修作业；预防和修复桥涵的灾害性损坏及为提高桥涵使用质量和服务水平而进行的改造。一、桥梁检查的一般规定桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查。（1）经常检查：主要指对桥面设施、上部结构、下部结构及附属构造物的技术状况进行的检查。（2）定期检查：为评定桥梁使用功能，制定管理养护计划提供基本数据，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查，它为桥梁养护管理系统搜集结构技术状态的动态数据。（3）特殊检查：特殊检查是查清桥梁的病害原因、破损程度、承载能力、抗灾能力，确定桥梁技术状况的工作。特殊检查分为专门检查和应急检查。二、桥梁上部结构的养护（一）桥面系的养护与维修(1)桥面铺装1桥面应经常清扫，排除积水，清除泥土、杂物、冰棱和积雪，保持桥面平整、清洁2沥青混合料桥面