在役钢筋砼简支板桥加固的调查分析与评价

在役钢筋砼简支板桥加固的调查分析与评价

论文摘要

我国在役简支板桥绝大部分建造年代在60年代初到90年代末,在这段时间内建设的桥梁正是设计、施工和监理逐步完善的时期。这些桥梁在建设和运营10-20年后出现了各种各样的突出问题,桥面铺装开裂、桥板纵横裂缝、桥台破损沉陷、锥坡塌陷、桥头跳车严重等,几乎涵盖了桥梁结构的全部。这当然也和当初设计标准低,现如今车辆超载超速情况严重有很大的关系。这些问题逐步显现,严重影响了车辆的安全运营,存在极大的隐患。尤其是在国省道和县乡公路上中小桥梁最为突出,大部分桥是3类桥,甚至有4类桥。对于这些问题桥梁全部推翻重新建设,既不现实也没有必要,除了个别4类桥应当立即拆除重建外,对大部分3类桥,可以根据具体的情况采取不同的加固措施,延长其寿命,在工程改建之前保障安全畅通,是很必要的。据统计,我国通车公路路网中,截至2000年底,现有桥梁278809座,总计长度为10311794米,其中98.76%的为永久性桥梁,0.67%为半永久性桥梁,0.57%为临时性桥梁。中、小跨径的桥梁约占桥梁总数的94.53%,而它们中间的大部分位于技术标准低、通行能力差的县乡公路上,设计荷载标准大多为汽-13、拖-60或汽-15、挂-80,其中还有相当一部分桥梁的荷载标准仅为汽-10、履带-50,甚至低于汽车-10级。由于交通运输事业的发展,交通量与日俱增,车辆载重显著提高,加之人为或自然等因素的影响,使得这些桥梁处于一种带病、超负荷工作状态。如何对桥梁实际状态作出评估,确切地评定其承载能力,以便采用科学合理的经济适用方法进行加固、加宽等的技术改造,改善其适应度,提高公路路网通行能力,这是我国公路在相当长的一段时间内所要面临的突出问题。实践表明,混凝土结构的任何损伤与破坏,一般都是首先在混凝土中出现裂缝,裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以,对混凝土结构损伤的诊断,首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝都有其产生的一种或几种原因。钢筋混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可以归纳为两大类:第一类:由外荷载引起的裂缝,称为结构性裂缝(又称为受力裂缝),其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现,预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。第二类:由变形引起的裂缝,称为非结构性裂缝,如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时,在结构内部就会产生自应力,当自应力达到混凝土抗拉强度极限值时,就会引起混凝土裂缝。裂缝一旦出现,变形得到释放,自应力也就消失了。两类裂缝有明显的区别,危害效果也就不相同。调查资料表明,在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占80%,以荷载引起的裂缝占主导的约占20%,有时两类裂缝融合在一起。对裂缝原因的分析是裂缝危害性评定、裂缝修补和加固的依据,若对裂缝不经分析研究就盲目进行处理,不仅达不到预期的效果,还可能潜藏着突发性事故的危险。针对济南地区桥梁加固应用案例,重点对通过使用碳纤维和粘贴钢板加固进行了分析计算,由于简支板桥高度较小,相对配筋率较大,采用在受拉区直接增设补强材料,仍不能满足设计荷载的要求,故同时采用结合桥面铺装维修,采取有效的构造措施,加强桥面铺装层与梁板的整体连接,保证桥面铺装层混凝土参与主梁共同作用,减少加固补强的工作量。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 混凝土结构的耐久性简述
  • 1.2 国内外在役公路桥梁现状
  • 1.2.1 国外在役公路桥梁现状
  • 1.2.2 国内在役公路桥梁现状
  • 1.3 桥梁加固特点的简述
  • 第二章 板桥的受力分析计算
  • 2.1 正交板的受力分析计算
  • 2.1.1 薄板理论分析
  • 2.1.2 整体式简支板桥的计算
  • 2.1.3 装配式简支板桥的计算
  • 2.2 斜交板的受力分析计算
  • 2.2.1 影响斜板桥受力的因素
  • 2.2.2 斜板桥的受力特性
  • 2.3 整体式简支斜交板桥的计算
  • 2.3.1 斜交板的精确求解的微分方程
  • 2.3.2 整体式斜交板桥的近似计算
  • 2.3.3 板(壳)单元的有限元程序计算
  • 2.4 装配式简支斜交板桥的计算
  • 2.4.1 装配式简支斜交板的受力特点
  • 2.4.2 装配式简支斜交板的简化计算
  • 2.5 整体式与装配式简支斜板桥内力对比分析
  • 2.6 本章总结
  • 第三章 板桥混凝土裂缝分析
  • 3.1 混凝土结构裂缝的概念
  • 3.1.1 裂缝的基本概念
  • 3.1.2 对混凝土结构裂缝的认识
  • 3.1.3 混凝土结构的微观裂缝和宏观裂缝
  • 3.1.4 混凝土结构裂缝的控制要求
  • 3.1.5 裂缝对混凝土构件的危害
  • 3.2 裂缝产生后的混凝土的受力状态
  • 3.3 普通钢筋混凝土桥梁裂缝的分类及形成原因
  • 3.3.1 结构性裂缝(受力裂缝)
  • 3.3.2 非结构性裂缝
  • 3.3.3 其它原因产生的裂缝
  • 3.3.4 裂缝状态的判断
  • 3.4 板桥主梁裂缝分析
  • 3.4.1 混凝土简支桥主梁常见的裂缝形式
  • 3.4.2 装配式板桥裂缝描述
  • 3.4.3 整体式板桥裂缝描述
  • 3.5 单板受力病害分析
  • 3.6 实桥裂缝分布计算
  • 3.6.1 用ANSYS程序进行裂缝分析
  • 3.6.2 建立几何模型
  • 3.6.3 计算结果分析
  • 3.7 简支板桥裂缝成因总结
  • 第四章 板桥其它病害分析
  • 4.1 混凝土桥面铺装层的病害分析
  • 4.1.1 混凝土桥面铺装层的设计及要求
  • 4.1.2 混凝土桥面铺装层病害描述
  • 4.1.3 混凝土桥面铺装层病害的产生原因
  • 4.1.4 混凝土桥面铺装层厚度对装配式板桥受力的影响
  • 4.2 伸缩缝病害分析
  • 4.2.1 公路桥梁伸缩缝概述
  • 4.2.2 伸缩缝的破坏形式
  • 4.2.3 伸缩缝破坏原因分析
  • 4.3 桥头跳车分析
  • 4.3.1 桥头跳车的危害
  • 4.3.2 桥头跳车成因
  • 4.3.3 桥头跳车的防治措施
  • 4.4 墩台基础的病害分析
  • 4.4.1 桥梁基础的缺陷
  • 4.4.2 墩台身的缺陷
  • 4.4.3 G220线公路板桥下部结构主要病害
  • 4.5 钢筋锈蚀
  • 4.5.1 钢筋锈蚀的成因
  • 4.5.2 钢筋锈蚀的机理
  • 4.5.3 钢筋锈蚀的危害
  • 4.6 裂缝分析总结
  • 第五章 简支板桥的加固方法
  • 5.1 常用加固方法介绍
  • 5.1.1 旧桥加固、改造技术和方法
  • 5.1.2 G104和G308线桥梁采用的加固方法介绍
  • 5.2 碳纤维加固主梁设计与计算
  • 5.2.1 碳纤维材料加固
  • 5.2.2 碳纤维加固的主要特点
  • 5.2.3 碳纤维加固机理
  • 5.2.4 碳纤维用量计算
  • 5.2.5 粘贴碳纤维施工工艺
  • 5.3 贴钢板加固主梁设计与计算
  • 5.3.1 粘贴钢板加固的优缺点
  • 5.3.2 粘钢加固梁的工作原理
  • 5.3.3 钢板用量计算
  • 5.3.4 粘贴钢板加固的施工工艺
  • 5.3.5 粘贴钢板加固过程的总结
  • 5.4 桥面铺装的维修与加固
  • 5.4.1 桥面铺装维修加固方法简述
  • 5.4.2 桥面补强层加固法的特点
  • 5.4.3 桥面补强层加固法施工工艺
  • 5.5 现役简支板桥应用以上技术进行维修与加固的典型案例
  • 5.5.1 桥梁概况
  • 5.5.2 夹河南桥桥梁病害描述
  • 5.5.3 夹河南桥加固维修设计的依据
  • 5.5.4 加固维修设计方案
  • 5.5.5 施工顺序
  • 5.5.6 维修加固的要点、原则和注意事项
  • 5.6 桥梁下部结构的维修加固
  • 5.6.1 桥梁下部结构加固概述
  • 5.6.2 锚喷加固法
  • 5.6.3 扩大基础加固法
  • 5.6.4 旋喷注浆法
  • 5.7 板桥其它病害的处理方法
  • 5.7.1 裂缝的维修技术
  • 5.7.2 钢筋锈蚀的维修
  • 5.7.3 伸缩缝的维修
  • 5.7.4 桥梁表层缺陷修补措施
  • 5.7.5 其它病害的修补措施
  • 5.8 桥梁加固总结
  • 第六章 结论与建议
  • 6.1 本文的主要结论
  • 6.2 进一步研究的问题
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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