混凝土橋梁結(jié)構(gòu)變形的檢測評定
2014-04-15 來源：中國檢測網(wǎng)
1 結(jié)構(gòu)變形的檢測評定
1．1 結(jié)構(gòu)變形的檢測可以通過兩種方法獲得兩類變形數(shù)據(jù)
?。?）通過水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、皮尺、鋼卷尺、裂縫觀察儀等工具，觀測結(jié)構(gòu)在使用一定年限后、在觀察時刻僅在自重及其它恒載下的幾何線形坐標(biāo)和裂縫分布及寬度，與設(shè)計竣工線形和規(guī)范裂縫寬度限值進行對比得出差值，即反映出了觀察時刻之前各種因素對結(jié)構(gòu)永久變形和裂縫寬度的影響。對靜定梁橋而言，橋梁結(jié)構(gòu)較大變形不會引起次內(nèi)力，但會影響正常使用性能；對超靜定的梁橋和拱橋而言，橋梁結(jié)構(gòu)的大變形就會產(chǎn)生二次效應(yīng)，應(yīng)進行幾何非線性分析來計入相應(yīng)的次內(nèi)力。超限裂縫的存在會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，進一步放大結(jié)構(gòu)變形；裂縫對結(jié)構(gòu)剛度的影響分析可通過修改構(gòu)件截面幾何特性來實現(xiàn)。
（2）在實橋現(xiàn)場施加靜、動力荷載，通過變形、位移和應(yīng)變測量手段，觀測結(jié)構(gòu)對活載的實際變形、應(yīng)變反應(yīng)和自振頻率，與相應(yīng)設(shè)計計算值相比較，可以較確切地評定結(jié)構(gòu)剛度特性，也能在一定程度上近似評定結(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)變實測值大于理論計算值，則認為結(jié)構(gòu)剛度和承載力不足，應(yīng)進行加固改造。詳細的檢測評定方法，可參看相關(guān)文獻。現(xiàn)場靜、動力荷載試驗需耗費較高的經(jīng)濟成本，并會干擾交通、影響社會生活，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)動脫空、脫落破壞等，這類失效可直接通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)。支座材料強度失效直接影響橋梁承載力，應(yīng)在承載力評定時按照支座驗算方法進行計算。
?。?）位移功能失效：支座不能按設(shè)計要求提供應(yīng)有的平動或轉(zhuǎn)動位移，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)分析中對結(jié)構(gòu)力學(xué)模型進行相應(yīng)修正來加以考慮。
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功能衰退等，應(yīng)在結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)分析中對結(jié)構(gòu)力學(xué)模型進行相應(yīng)修正來加以考慮。
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，其破壞機理和計算模式還有待完善。國內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過橋梁牛腿失效造成掛梁墜落、車毀人亡的悲劇，提醒工程界對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，在舊橋承載力評定過程中應(yīng)按不同破壞模式對這一關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)進行全面的承載力評定。
1．4 基礎(chǔ)遭水流沖刷、淘蝕
基礎(chǔ)埋置深度不夠，洪水過猛、橋梁墩臺截面形狀不妥等原因均可能造成基礎(chǔ)遭水流過度沖刷、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)核可按參考文獻有關(guān)資料進行。
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)在成橋后的使用過程中都會有不同程度的沉降或位移。
對靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)不均勻位移一般不會造成結(jié)構(gòu)次內(nèi)力，但過大的基礎(chǔ)不均勻沉降會使得橋面線形不適，影響正常的交通運行，同時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定
總體來講，由于橋梁承載力影響因素的多樣性、影響機理的復(fù)雜性和不同因素影響效果之間的相互耦合性，要對各種因素影響橋梁承載力的效果進行綜合分析評定、給出統(tǒng)一量化模式，是相當(dāng)困難的。但是，針對具體的某座舊橋，其病害不可能在各個方面都發(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化綜合評定。此外，雖然某些影響因素的作用機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現(xiàn)代檢測手段、數(shù)學(xué)建?；驍?shù)值方法進行觀察和計算而得到近似量值，如材料剩余力學(xué)指標(biāo)、構(gòu)件實際尺寸、構(gòu)件實際邊界和支承條件以及地基基礎(chǔ)實際承載能力等。
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引起結(jié)構(gòu)變形，超出正常使用狀態(tài)的變形則會在超靜定結(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)變異和支座失效會使結(jié)構(gòu)自身承載性能下降。本節(jié)對引起結(jié)構(gòu)變形和支座變異的原因做了簡單介紹，對基礎(chǔ)變位的檢測評定進行了總結(jié)；提出了橋梁體系承載力折減的綜合評定模式，定義了橋梁體系承載力折減的綜合評定值cP，并據(jù)此制定了CP值和橋梁定級對應(yīng)關(guān)系，推薦了相應(yīng)于不同等級橋梁的應(yīng)對處置措施。
