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橋梁(liáng)承載力檢測(cè)評定與全壽命周期探討(tǎo)
更新時間:2024-08-01 15:31
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在橋梁全(quán)壽(shòu)命周期曲線中,極限承載(zǎi)力是一個很重(chóng)要的指標。與(yǔ)設計承載力相(xiàng)比,若承載力沒有下降,其狀態可(kě)視為健康狀態(1-2類橋(qiáo));若承載力(lì)下降幅度<10%,其狀態可視為輕病狀態(3類橋);若承載力下(xià)降幅度>10%,其狀態為重病狀態(4-5類橋)。本文就來探討一下橋梁承載力檢測評定問題。

一、影響橋梁承載力的三個因素

對於混凝土橋梁而言,橋(qiáo)梁承載力計算時,僅(jǐn)僅與以下因(yīn)素有關:①截麵尺寸;②混凝土強度;③鋼筋的位置、麵(miàn)積(jī)、強(qiáng)度。橋梁建設(shè)及運營期,與設計相比,上述因素有可(kě)能發生變化的有:

1、截麵尺寸

施工期間形成(chéng)的截麵(miàn)尺寸差異,運營期間各(gè)種因素導致的混(hún)凝土表麵損傷、缺失。

2、混(hún)凝(níng)土強度

施(shī)工期間形成的混凝土強度差異,運營期間各種因素導致的混凝(níng)土強度降低(dī)。

3、鋼筋(jīn)

施工期間形(xíng)成(chéng)的鋼筋位置、麵積、強度差異,運營期間各種(zhǒng)因素導致的(de)鋼筋麵積損失。

二、橋梁承載力檢(jiǎn)測評定

《JTGT J21-2011公(gōng)路橋梁承載能力檢測評定規程》規定(dìng):從橋梁承載力計算(suàn)表達式看,給(gěi)出了混(hún)凝土截麵尺寸及折減係數,鋼(gāng)筋麵積及折減係數,混凝土強度沒有給出折減係(xì)數,而(ér)是通過惡(è)化係數給出。問題(tí)來了:混凝土截麵尺寸和鋼(gāng)筋麵積,是實(shí)測值還是設(shè)計值?如果是實測值,那就不需要折減,如果是設計值,那折減係數取值的依據是否充分?惡化係數體現強度(dù)折減,取值依據是否充分?

(一)截(jié)麵尺寸

規(guī)程規定,承載能(néng)力評定時,要對截麵尺寸進行測量。依此觀之,承(chéng)載力計算表達式中混凝土截麵尺寸應為實測值。依(yī)據截麵折減係數條文說明,似乎承載力計算表達式中混凝(níng)土截麵尺寸又應為設計值。截麵折減係數取(qǔ)值過程複雜,且缺乏依據,過於主觀。要準確評估橋(qiáo)梁承載能力,必須以準確測量的實測值為依據。

(二)材料(liào)強度

規程規定,承載力評定時,混凝土強度要進行實測,鋼材強度通過查看(kàn)資料確定,無法確定時,才取件實測。依此觀之,承載力計(jì)算表達式(shì)中強度(dù)應取實測值,但表達式中明確為設計值,通過惡(è)化係數來體現混凝土強度折減。首先,惡化狀況評定標度E需要考慮7個因素(sù),都是主觀評定,然後加權平均後得到E值,再根據是否幹濕(shī)交替、是否凍融、是否侵蝕性介質,確定最終的(de)惡化(huà)係數,取(qǔ)值缺乏依據。惡化係數取值過程繁瑣(suǒ),且主(zhǔ)觀性太強,缺乏依據。要準確評估橋梁承(chéng)載力,應該采用混凝(níng)土強度實測(cè)值。

不過,我(wǒ)們可以(yǐ)來看看這幾項影響因素:

1、幹濕交替

幹濕交替主要(yào)是影響混凝土碳化。

碳化(huà)對(duì)混凝土和(hé)鋼筋的(de)影響完全不同(tóng)。碳化使混凝土強度增(zēng)加,同時使鋼筋失去堿性(xìng)環(huán)境,加(jiā)速鋼筋鏽蝕。

2、凍融

混凝土經凍融後強度降低,特別是使用除冰(bīng)鹽後,混凝土表麵剝落,較普通凍融嚴重(chóng),同時氯離(lí)子加速鋼筋鏽蝕。凍融目前采用抗凍耐久性指數DF衡量,其定(dìng)義是試件300次凍融循環(huán)後,混凝土動彈性模量與初始動彈性模量之比。而混凝土(tǔ)動彈性(xìng)模量與強度的關係,目前並無確定結論.

3、侵蝕(shí)性介質

侵蝕性介質(zhì)主要(yào)指硫酸鹽。硫酸鹽與水泥水(shuǐ)化產物反應(yīng),體積膨脹,使混凝土開裂、剝落,或幹濕交替作用下,硫(liú)酸鹽(yán)溶液濃(nóng)度增(zēng)加,飽和(hé)而(ér)結晶,結晶壓力使混凝土破壞.抗侵蝕能力目前通過耐蝕係數(幹濕循環後強度/初始強(qiáng)度)下降至75%時(shí),最大幹濕循環次數來評價,如50次,標記為KS50。

(三)鋼筋麵(miàn)積

這裏主要討(tǎo)論鏽蝕(shí)後的鋼筋麵積,目前尚無有效無損(sǔn)方法(fǎ)對鏽蝕後鋼筋進行(háng)測(cè)量。規程通過鋼筋截麵折(shé)減係數來反(fǎn)映鋼筋(jīn)鏽蝕,但取值仍然缺乏依據:根據參考文(wén)獻數據推(tuī)算,剛剛發生鏽裂時,螺紋鋼筋鏽層厚度(dù)約0.1mm,光(guāng)圓鋼筋(jīn)鏽層厚度(dù)約0.15mm;鏽脹裂縫寬度達(dá)0.6mm時,螺紋鋼筋鏽層厚度約0.2mm,光圓鋼筋鏽層厚度約0.3mm。根據參考(kǎo)文獻,鏽脹裂縫寬度達0.6mm時(shí),結構耐久性已到極限。

三、橋梁承載能力荷載試驗評定

當按照上節計算的橋梁承載能力(lì)≤荷(hé)載(zǎi)效應時,規程規定應(yīng)采用荷載試(shì)驗的形(xíng)式(shì),評定橋(qiáo)梁承載能力。規(guī)程(chéng)規定了4種情況,隻要出現1種,即可判定橋梁承載力不滿足要求。反之,如果4種情況都沒有出現,應該可(kě)以判定橋梁承載力滿足要求。但(dàn)規程並沒有這麽處理,而是要求更改係數,再次進行計算和判定。通過荷載試(shì)驗(yàn)能夠確定橋梁承載力,這是一個客觀數據,滿足就是滿足,不滿(mǎn)足就是不滿足,結論應是(shì)明確的,修改係數再次計算並不能改變橋(qiáo)梁承載力。

四、結論(lùn)

(一)影響橋(qiáo)梁承載力的(de)三個(gè)因素是構件截麵尺寸、材料強度、鋼筋位置及麵積。

(二)橋梁承載力計算時,構(gòu)件截麵,規(guī)程采用的折減係數計(jì)算複雜,卻(què)無依據,建議直接采用實測值;混凝土強(qiáng)度,規程(chéng)采用的惡化係數(shù)計算複雜(zá),卻無依據,建議直接采用實測值;鋼筋麵積,規程采用的折減係數無依據,建(jiàn)議根據參考文獻(xiàn)數據,根據鋼筋平均鏽層厚度計算(suàn)截麵損失率。

(三)通過荷載試驗確(què)定的橋梁承載力,是一個客觀(guān)數據,是(shì)否滿足結論應(yīng)該明確,規程修改係數再次(cì)計算(suàn)的做法,並不能改變橋梁承(chéng)載力。

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