混凝土橋梁結(jié)構(gòu)變形的檢測(cè)評(píng)定
2014-04-15 來(lái)源：中國(guó)檢測(cè)網(wǎng)
1 結(jié)構(gòu)變形的檢測(cè)評(píng)定
1．1 結(jié)構(gòu)變形的檢測(cè)可以通過(guò)兩種方法獲得兩類(lèi)變形數(shù)據(jù)
?。?）通過(guò)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、皮尺、鋼卷尺、裂縫觀察儀等工具，觀測(cè)結(jié)構(gòu)在使用一定年限后、在觀察時(shí)刻僅在自重及其它恒載下的幾何線(xiàn)形坐標(biāo)和裂縫分布及寬度，與設(shè)計(jì)竣工線(xiàn)形和規(guī)范裂縫寬度限值進(jìn)行對(duì)比得出差值，即反映出了觀察時(shí)刻之前各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)永久變形和裂縫寬度的影響。對(duì)靜定梁橋而言，橋梁結(jié)構(gòu)較大變形不會(huì)引起次內(nèi)力，但會(huì)影響正常使用性能；對(duì)超靜定的梁橋和拱橋而言，橋梁結(jié)構(gòu)的大變形就會(huì)產(chǎn)生二次效應(yīng)，應(yīng)進(jìn)行幾何非線(xiàn)性分析來(lái)計(jì)入相應(yīng)的次內(nèi)力。超限裂縫的存在會(huì)加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命，并將顯著降低結(jié)構(gòu)剛度，進(jìn)一步放大結(jié)構(gòu)變形；裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響分析可通過(guò)修改構(gòu)件截面幾何特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（2）在實(shí)橋現(xiàn)場(chǎng)施加靜、動(dòng)力荷載，通過(guò)變形、位移和應(yīng)變測(cè)量手段，觀測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)活載的實(shí)際變形、應(yīng)變反應(yīng)和自振頻率，與相應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)算值相比較，可以較確切地評(píng)定結(jié)構(gòu)剛度特性，也能在一定程度上近似評(píng)定結(jié)構(gòu)承載力。一般地，當(dāng)結(jié)構(gòu)在活載作用下?lián)隙群蛻?yīng)變實(shí)測(cè)值大于理論計(jì)算值，則認(rèn)為結(jié)構(gòu)剛度和承載力不足，應(yīng)進(jìn)行加固改造。詳細(xì)的檢測(cè)評(píng)定方法，可參看相關(guān)文獻(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)需耗費(fèi)較高的經(jīng)濟(jì)成本，并會(huì)干擾交通、影響社會(huì)生活，因而只能在條件具備的情況下選用。
1．2 支座失效
?。?）承載功能失效：即支座發(fā)生壓屈、剪破或轉(zhuǎn)動(dòng)脫空、脫落破壞等，這類(lèi)失效可直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)。支座材料強(qiáng)度失效直接影響橋梁承載力，應(yīng)在承載力評(píng)定時(shí)按照支座驗(yàn)算方法進(jìn)行計(jì)算。
?。?）位移功能失效：支座不能按設(shè)計(jì)要求提供應(yīng)有的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移，使得結(jié)構(gòu)支承和邊界條件發(fā)生變化，在溫度變化、混凝土收縮徐變、基礎(chǔ)沉降位移等情況下可能引起不利的結(jié)構(gòu)附加次內(nèi)力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)分析中對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型進(jìn)行相應(yīng)修正來(lái)加以考慮。
伸縮縫失效橋梁伸縮縫失效一般表現(xiàn)為不能提供設(shè)計(jì)要求的位移能力、使得結(jié)構(gòu)體系增加多余約束并可能引起結(jié)構(gòu)次內(nèi)力，伸縮縫與相鄰構(gòu)件端頭的連接失效以及伸縮縫防水和保護(hù)功能衰退等，應(yīng)在結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)分析中對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型進(jìn)行相應(yīng)修正來(lái)加以考慮。
1．3 牛腿失效
牛腿是橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中、構(gòu)造復(fù)雜的局部連接構(gòu)件，其破壞機(jī)理和計(jì)算模式還有待完善。國(guó)內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)橋梁牛腿失效造成掛梁墜落、車(chē)毀人亡的悲劇，提醒工程界對(duì)牛腿這一連接形式的安全可靠性予以充分的重視。
根據(jù)牛腿形式、配筋和荷載特點(diǎn)的不同，牛腿可能的損傷和破壞模式有剪切破壞、彎曲破壞以及局部承壓和錨固破壞等，在舊橋承載力評(píng)定過(guò)程中應(yīng)按不同破壞模式對(duì)這一關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的承載力評(píng)定。
1．4 基礎(chǔ)遭水流沖刷、淘蝕
基礎(chǔ)埋置深度不夠，洪水過(guò)猛、橋梁墩臺(tái)截面形狀不妥等原因均可能造成基礎(chǔ)遭水流過(guò)度沖刷、淘蝕。水流淘蝕甚至?xí)斐苫A(chǔ)底面臨空、基底有效承載面積減小，從而導(dǎo)致橋梁墩臺(tái)沉降、傾斜，并直接削弱橋梁承載力?；A(chǔ)底面遭淘蝕后，其承載力復(fù)核可按參考文獻(xiàn)有關(guān)資料進(jìn)行。
1．5 地基不均勻位移
除了置于整體性較好的基巖之上的基礎(chǔ)外，一般橋梁基礎(chǔ)在成橋后的使用過(guò)程中都會(huì)有不同程度的沉降或位移。
對(duì)靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)不均勻位移一般不會(huì)造成結(jié)構(gòu)次內(nèi)力，但過(guò)大的基礎(chǔ)不均勻沉降會(huì)使得橋面線(xiàn)形不適，影響正常的交通運(yùn)行，同時(shí)還可能使支座在橫向的荷載分擔(dān)不均。
2 橋梁結(jié)構(gòu)體系承載力折減的綜合評(píng)定
總體來(lái)講，由于橋梁承載力影響因素的多樣性、影響機(jī)理的復(fù)雜性和不同因素影響效果之間的相互耦合性，要對(duì)各種因素影響橋梁承載力的效果進(jìn)行綜合分析評(píng)定、給出統(tǒng)一量化模式，是相當(dāng)困難的。但是，針對(duì)具體的某座舊橋，其病害不可能在各個(gè)方面都發(fā)展得很顯著，而是某些影響因素作用效果突出，某些因素作用微弱，某些因素并不存在或雖然存在但未發(fā)生作用，因而可以在一定程度上簡(jiǎn)化綜合評(píng)定。此外，雖然某些影響因素的作用機(jī)理和不同因素影響效果之間的相互耦合規(guī)律目前尚不清楚，但它們綜合作用的效果大都還是可以通過(guò)現(xiàn)代檢測(cè)手段、數(shù)學(xué)建模或數(shù)值方法進(jìn)行觀察和計(jì)算而得到近似量值，如材料剩余力學(xué)指標(biāo)、構(gòu)件實(shí)際尺寸、構(gòu)件實(shí)際邊界和支承條件以及地基基礎(chǔ)實(shí)際承載能力等。
3 小結(jié)
荷載作用、混凝土收縮徐變、溫度變化、支承位移、地基凍脹融陷等都會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形，超出正常使用狀態(tài)的變形則會(huì)在超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不利的次內(nèi)力，從而削弱相關(guān)構(gòu)件的承載力和耐久性?；A(chǔ)的不均勻下降、沖刷、地基塑性破壞、地基凍脹融陷等形式的基礎(chǔ)變異和支座失效會(huì)使結(jié)構(gòu)自身承載性能下降。本節(jié)對(duì)引起結(jié)構(gòu)變形和支座變異的原因做了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)基礎(chǔ)變位的檢測(cè)評(píng)定進(jìn)行了總結(jié)；提出了橋梁體系承載力折減的綜合評(píng)定模式，定義了橋梁體系承載力折減的綜合評(píng)定值cP，并據(jù)此制定了CP值和橋梁定級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，推薦了相應(yīng)于不同等級(jí)橋梁的應(yīng)對(duì)處置措施。
