| 1.任務來源 | |||
| 廣東省交通廳科技項目，編號2007-17 | |||
| 2.應用領域和技術原理 | |||
| 1、應用領域： 已建大跨徑預應力混凝土梁橋。 2、技術原理： 研究全面分析了大跨徑預應力混凝土梁橋長期過量下?lián)霞伴_裂的各種影響因素，基于現(xiàn)有的預應力混凝土橋梁設計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理。 建立和開發(fā)了基于應力釋放原理的在役混凝土橋梁應力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法等在役橋梁狀態(tài)評估方法和技術。 提出了過量下?lián)项A應力混凝土梁橋加固技術，并進行了工程應用；從而形成了已建大跨徑預應力混凝土梁橋下?lián)峡刂频某商准夹g。在技術上取得了創(chuàng)新性的突破，圓滿完成了計劃項目合同的技術指標。 |
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| 3.性能指標 | |||
| 1）基于現(xiàn)有的預應力混凝土橋梁設計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理：從理論上看，預應力反向彎矩與荷載彎矩不匹配必然造成混凝土梁橋的長期變形；過量下?lián)系闹饕蚴怯捎诤爿d超重和預應力過量損失，徐變的存在使之形成了“變形-預應力損失-變形-再預應力損失”的循環(huán)鏈，且試驗也表明徐變系數(shù)將隨應力水平的提高而增加；當預應力不能抵消外荷載產(chǎn)生的拉應力時，梁體將出現(xiàn)裂縫，裂縫的出現(xiàn)將加劇下?lián)狭俊? 2）開發(fā)了基于應力釋放原理的在役混凝土橋梁應力狀態(tài)測試方法，可用于判定已建橋梁混凝土的應力狀況。 3）開發(fā)了基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法，可用于對在役混凝土橋梁的抗彎剛度及分布特點作出定量評估，并由此推斷截面的裂縫情況。 4）建立了基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法，研究了目前國內(nèi)高速公路車輛荷載特性，為修正我國公路橋梁的荷載模型提供了基礎。 5）探索了利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法，可以對開裂過程引起結構內(nèi)力重分布過程進行模擬，提供了一種實用橋梁狀態(tài)評估方法。 6）在對大跨徑預應力混凝土梁橋長期過量下?lián)吓c開裂機理分析的基礎上，提出了相應的加固對策、原則，并給出了病害處治的流程。 7）明確了箱內(nèi)施加體外預應力、箱外施加體外預應力、增加斜拉索、置換主梁跨中梁段、后期橋面鋪裝采用輕質混凝土減載等加固方法及其組合方案的有效性。 8）建立的成套技術在背景工程汾江大橋、潭州大橋的病害處治、狀態(tài)評估和加固中得到系統(tǒng)應用。 |
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| 4.成果關鍵技術介紹 | |||
| 研究全面分析了大跨徑預應力混凝土梁橋長期過量下?lián)霞伴_裂的各種影響因素，基于現(xiàn)有的預應力混凝土橋梁設計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理。建立和開發(fā)了基于應力釋放原理的在役混凝土橋梁應力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法等在役橋梁狀態(tài)評估方法和技術。提出了過量下?lián)项A應力混凝土梁橋加固技術，并進行了工程應用；從而形成了已建大跨徑預應力混凝土梁橋下?lián)峡刂频某商准夹g。 | |||
| 5.與國內(nèi)外同類技術比較 | |||
| 1）對大跨徑預應力混凝土梁橋過量下?lián)弦约伴_裂問題進行了系統(tǒng)研究，首次基于現(xiàn)有的預應力混凝土橋梁設計理論，揭示了該類橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害發(fā)生的過程與機理，對此類橋梁病害處治及設計優(yōu)化具有重要的指導意義。 2）建立和開發(fā)了基于應力釋放原理的在役混凝土橋梁應力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫等方法和技術，豐富了橋梁病害處治的技術手段，提升了在役橋梁狀態(tài)評估和決策水平。 3）在對大跨徑預應力混凝土梁橋長期過量下?lián)吓c開裂機理分析的基礎上，提出了相應的加固對策、原則，并給出了病害處治的流程。研究了箱內(nèi)施加體外預應力、箱外施加體外預應力、增加斜拉索、置換主梁跨中梁段、后期橋面鋪裝采用輕質混凝土減載等加固方法及其組合方案的有效性。 4）研究形成的在役大跨徑預應力混凝土橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害處治成套技術具有顯著的集成和創(chuàng)新性。 |
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| 6.成果的創(chuàng)造性、先進性 | |||
| 一、項目基于現(xiàn)有預應力混凝土橋梁設計理論和混凝土梁構件長期性能試驗，系統(tǒng)地揭示了該類橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害發(fā)生的過程與機理，對此類橋梁設計優(yōu)化、病害處治和加固具有重要的指導意義。 （1）揭示了該類橋梁以恒載與預應力效應不相匹配引起的徐變變形為起因，預應力長期損失為主導，混凝土開裂與梁體變形耦合作用導致的長期下?lián)蠙C理。 （2）發(fā)現(xiàn)了在高應力狀態(tài)下混凝土梁長期變形試驗值和預應力損失試驗值都大于現(xiàn)行規(guī)范計算結果的基本規(guī)律。應力越高混凝土結構其長期下?lián)显囼炛蹬c規(guī)范計算值偏差越大，即使在應力不超過0.5 倍標準值的情況下，仍表現(xiàn)出非線性特征。 二、項目結合在役汾江大橋和潭洲大橋，對已建大跨度梁橋過量下?lián)虾烷_裂的病害，建立和開發(fā)了一套較完善、實用的橋梁損傷識別、狀態(tài)評估和健康診斷的方法和手段，主要包括： （1）首次研發(fā)了基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法，可用于對在役混凝土橋梁的抗彎剛度及分布特點作出定量評估，并由此推斷截面的裂縫情況。 （2）建立了利用空間有限元分析混凝土梁橋裂縫開展的簡化模型，模擬了開裂引起的結構內(nèi)力重分布，提出了實用的橋梁狀態(tài)評估方法。 （3）獨立開發(fā)了基于應力釋放原理的在役混凝土橋梁應力狀態(tài)測試技術，已用于判定已建橋梁混凝土的應力狀況。 （4）率先建立了基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法，研究了目前國內(nèi)高速公路車輛荷載特性，為我國公路橋梁的荷載模型的修正提供了依據(jù)。 三、系統(tǒng)地建立起長期過量下?lián)洗罂缍攘簶虻募庸虒Σ?、原則和流程，提出了增設體外預應力+橋面鋪裝采用輕質混凝土減載的組合加固方法，加固效率高、實用性強、性價比高。 該項目研究形成的針對過量下?lián)虾烷_裂的大跨徑預應力混凝土梁橋狀態(tài)評估和加固系列技術，成功的應用于汾江大橋和潭洲大橋加固工程。研究成果具有創(chuàng)新性和實用性。 |
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| 7.作用意義 | |||
| 由于大跨徑連續(xù)梁橋的長期下?lián)?、開裂等因素相互作用，形成惡性循環(huán)，嚴重的影響橋梁的正常使用和使用壽命，并且導致后期加固養(yǎng)護的難度提高、費用大幅增加。通過本項目的研究，為佛開高速公路的建設和管養(yǎng)提供前沿技術支持。在明確大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋長期下?lián)虾烷_裂的機理的基礎上，從設計、施工、成橋后（主動性）監(jiān)測等源頭上解決下?lián)虾烷_裂問題，并最終形成豐富、主動和有效的解決方案。從而，提高佛開高速公路同類橋梁的使用性能和安全性；減少建設管理單位成橋后長期的管養(yǎng)難度和成本。 | |||
| 8.推廣應用前景與措施 | |||
| 研究明確了大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋長期下?lián)虾烷_裂的機理，從設計、施工、成橋運營等環(huán)節(jié)解決下?lián)虾烷_裂問題，并形成了豐富、主動和有效的解決方案。成果可為高速公路同類橋梁的使用性能和安全性；減少建設管理單位成橋后長期的管養(yǎng)難度和成本；延長橋梁使用壽命和使用效率；并有助于及我國同類公路橋梁建設水平的階段性提高。 |
