公路桥梁承载能力试验与检测方法探讨

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/6/12来源:《建筑学研究前沿》2019年4期文/马小飞 李耀
[导读]本文就是针对公路桥梁承载能力试验与检测方法来进行论述。

中交一公局第三工程有限公司  北京  101102
        摘要:随着我国经济的不断发展,国民经济水平的不断提高,人民对交通安全性能越来越高,公路桥梁的安全性能是保证人民群众的生命财产安全的必然需求。随着越来越多的私家汽车的出现,对公路桥梁的质量提出了更高的要求,要求我们提高道路桥梁的承载能力。但是在公路桥梁的施工和验收阶段,如何检测与试验工程质量,判断公路桥梁等交通设施的承载能力,成为一个严峻的问题。本文就是针对公路桥梁承载能力试验与检测方法来进行论述。
        关键词:公路桥梁;承载能力试验;检测方法
       
       
1、公路桥梁承载力试验的目的与作用
        全国每年都有一大批结构新颖、雄伟壮观、形式多样的桥梁建成,无论在桥梁单跨的跨度、结构复杂程度和施工技术难度方面,我国桥梁建设技术水平已进入世界先进之列。
        随着科学技术的进步,桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化,然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在,对于建成后的桥梁工程质量,人们更希望了解和掌握其使用性能和效果。
        对那些影响较大、结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行全桥实桥荷载试验,是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判时最直接和有效的方法和手段。同时亦为设计理论、施工技术总结积累经验,为桥梁建设的整体水平提高创造条件,为今后桥梁的养护管理提供科学依据。
        2、新的公路桥梁汽车荷载标准
        我国颁布的行业标准《公路工程技术标准》(JTGB01-2003),将使用近40年的原公路桥涵结构设计采用的车辆荷载标准模式及其分级作了重大调整。一是将四级标准车队荷载改为公路Ⅰ级、公路Ⅱ级两级汽车荷载;二是汽车荷载采用了国外普遍采用的车道荷载和车辆荷载组成的模式;另外,从形式上取消了验算荷载,将验算荷载的影响通过多种途径间接地反映到汽车荷载模式中。
        而《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)亦提出在公路桥涵设计时,车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算;同时多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减;当桥梁计算跨径大于150m时,还应按规定的纵向折减系数进行折减;当为多跨连续结构时,整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。
        3、我国公路桥梁承载能力检测评定工作的现状
        公路桥梁承载能力的检测能准确评估公路桥梁等现代化交通设施的质量,保障交通设施的质量安全,这关系着我国交通网络的发展。但是,我国现行的《公路桥梁承载能力检测鉴定方法(试行)》是我国交通部在1988年制定颁布的,这种方法主要是根据到道路桥梁的设计规范进行调查、检验、鉴定,对检测结果进行评估。公路桥梁的建设既要能够保证一般道路的基本力学性能,也要能充分发挥混凝土结构的抗压强度优势。在20世纪七八十年代,随着道路施工技术的提高,公路桥梁建设在交通体系中的地位日益凸显。一般性公路桥梁等交通设施在经过几十年的运营,公路桥梁的耐久性能和承载能力也会随之降低,为了解公路桥梁的工作性能,保证其安全运营,需对其承载能力进行检测与评估。当前,公路桥梁承载能力检测评定方法主要分为对现行的公路桥梁的检测和对混凝土及预应力混凝土结构承载能力的检测校对。对现行公路桥梁的检测是检测桥梁基础结构变形度、构件开裂及其他破损情况,进而对桥梁的承载能力进行评估,对于结构抗力指数不大于1.2,需要对结构抗力效应进行结构强度和稳定性检验。进而分析出道路桥梁的使用寿命,确定公路桥梁的使用期限。而对于混凝土及预应力混凝土结构承载能力的检测,需要检测混凝土的收缩、徐变情况,检测混凝土强度以及混凝土的安全系数。以检测的数据为基础,套用公路桥梁承载能力评估公式,确定公路桥梁的结构承载能力。
        4、现有的公路桥梁承载能力评定方法的不足
        4.1、荷载试验代价昂贵
        虽然荷载试验操作比较简单,但是荷载试验的费用却很高,在进行荷载试验时还要中断交通。荷载试验基本都是短期荷载,只能反映公路桥梁结构的短期承载能力,不能反映公路桥梁的极限性能,也不能反映公路桥梁的使用寿命。若使用荷载试验进行检测时,需要定期或不定期的对道路承载能力进行复查,无疑会给道路桥梁的维护增加一笔巨额。
        4.2、承载能力检测基础存在缺陷
        现行的公路桥梁承载能力检测评定办法是在结构检算的基础上进行荷载能力检验的。由于我国现行的桥梁检查检测方面存在不足,检测的数据值不够准确,评定方式难以确定,致使检测结果的计算分析评定方法无法应用,只得通过昂贵的荷载试验对公路桥梁的承载能力进行检测鉴定。
        4.3、承载能力检算标准操作规范过于原则化
        我国现行的关于公路桥梁承载能力检测标准的规定,原则性较强,规定的内容不细致,实际操作性较弱。由于规定的原则性模糊性,使得检算人员对不同的道路桥梁检测计算模式选取和边界条件处理等方面的理解不同,致使检测的结果差异很大,甚至得出的结论完全相反,失去了承载能力检测的价值。
        4.4、承载能力检算标准操作性差
        按照我国现行的交通部颁布的《公路桥梁承载能力检测鉴定方法(试行)》的规定,承载能力检算标准是依据公路桥梁的一般性检测结果,经大批的专家研究,依据经验来确定的。但是该检算标准没有统一的标准,使得公路桥梁承载能力检测标准缺乏操作性。
        5、公路桥梁承载能力评定技术的发展
        5.1、动载试验分析
        在对公路桥梁进行动载试验时,需要测定公路桥梁在车辆载重下的震动幅度和震动频率,根据公路桥梁的震动情况判定其承载能力。对公路桥梁的动载试验常常测定跑车、刹车时的激震,汽车货车急速刹车时,对道路桥梁的影响最大,常规的检测一般由一台重20t的试验车在公路桥梁上进行紧急刹车试验,然后通过精密的科学仪器测定在刹车瞬间路面的震动幅度,有时候也会测定正常行车状态下的道路桥梁结构的受迫振动特点,来分析判断公路桥梁的承载能力。通过对自然激烈性碰撞测得模态数据,并通过数据分析计算,从而得到公路桥梁的竖向模态频率和阻尼比,只有保证动载试验的各项动力系数和阻尼比均在正常的范围内,才能保证公路桥梁的承载能力,才能保证交通网的安全,才能保护人民的生命财产安全。公路桥梁施工现场非常复杂,各种设施和材料数量巨大,管理起来非常困难。在实际管理中,施工单位无法系统地、有效地管理施工现场,从而保证公路桥梁的承载能力。
        5.2、静载试验分析
        在对公路桥梁进行静载试验时,为了获得准确的能够反映公路桥梁承载能力的数据,需要对公路桥梁的截面进行测试,对公路的路桩、路基铺设、沥青等材料进行检测分析,检测公路铺设的整体结构,而对于桥梁的检测,需要检测每一个桥墩、拱架、桥台的水平变位,检测大桥的水平位移和竖向位移。在公路桥梁承载能力检测时,要利用静力图示等原理,对控制断面位置的内力影响进行加载计算,通过荷载计算公式得出一个静态荷载数据,确定道路桥梁的承载范围。在对公路桥梁进行断面测试时,要采用精密水准观测仪器,测定桥梁等设施的竖向位移,以便及时对道路交通设施进行维护,延长交通设施的寿命。
        总之,公路桥梁是现代化的交通网络的主体,是交通设施的主体,在交通运输中具有极其重要的意义。在交通量日益剧增的今天,车辆载重能力显著提高,公路桥梁的承载能力严重影响交通设施的使用寿命。如何对桥梁实际状态做出评估,确切评定其承载能力,对完善我国交通网体系具有重要意义。
        参考文献
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