PC箱梁橋加固前后損傷檢測及性能評價的理論與試驗研究.pdf

1、在土木工程結構中,橋梁是一種在不干擾下部交通情況下跨越障礙物的工程結構。在普通民眾看來,橋梁像花崗巖一樣堅硬,可是在工程師眼中,橋梁是一種獨特的結構類型,它不同于我們常見的結構物。在環(huán)境溫度作用下,橋梁結構會發(fā)生一定的膨脹或收縮;在環(huán)境風荷載的作用下,特大跨徑橋梁會發(fā)生振動。而且,橋梁還會受到來自于融雪鹽、環(huán)境腐蝕和超載作用的不利影響。橋梁是交通系統(tǒng)中最為關鍵的一環(huán),而且它的安全性關系到我們每個人的安危。橋梁的設計理念、技術進步,以及世

2、界范圍內的橋梁建設中所獲得的經驗,代表了土木工程界最為重要和引人注目的成就。
　　本文的主要研究工作包括:通過橋梁結構的靜力和動力分析理論,分析橋梁結構病害發(fā)生前,結構在恒載和活載作用下的設計內力。識別和確定橋梁結構上構件的病害。通過靜力和動力荷載試驗,評價橋梁結構的靜力與動力工作性能。通過不同的損傷構件加固維修方法,提高橋梁結構的工作性能。通過理論與實驗方法分析加固后結構的靜力和動力響應,進而評價維修加固后橋梁結構的工作性能。<

3、br>　　針對不同的結構形式和病害類型,本文主要以三座橋作為研究對象。第一座是佳木斯預應力混凝土T梁橋,第二座是哈雙預應力混凝土箱梁橋,第三座是三股線部分預應力混凝土箱梁橋。本文通過SAP2000VER.14.2.0對這三座橋進行了理論分析,獲得了這三座橋的設計內力,以及結構的動力和靜力響應。分析結果顯示,三座橋的最大應力、應變,最大豎向位移均滿足現(xiàn)行橋梁規(guī)范(JTGD62-04)的技術要求。但由于當時基于的橋梁設計規(guī)范(JTJ023-

4、85)所采用的設計荷載低于現(xiàn)行規(guī)范(JTGD62-04),再加上超載現(xiàn)象的普遍存在,三座橋均存在超過現(xiàn)行規(guī)范要求的拉應力,并在拉應力區(qū)出現(xiàn)了混凝土開裂。動力分析中確定了橋梁結構的固有頻率、受迫振動頻率、加速度、位移和沖擊系數(shù),而且分析結果顯示車輛速度對橋梁的動力響應有明顯的響應。
　　病害的現(xiàn)場檢查結果顯示,三座橋的結構構件均存在不同程度的多處病害。在橋梁箱梁的不同位置都發(fā)現(xiàn)了大量的混凝土開裂現(xiàn)象,裂縫的存在影響了結構的工作性能,

5、降低了結構的剛度和彈性工作狀態(tài)。對混凝土碳化深度、混凝土抗壓強度、橋面完整性,以及混凝土腐蝕情況的測試,評價了橋梁材料的性能。靜載和動載測試評價了整體結構的工作性能。根據(jù)中國規(guī)范中的評價指標,橋梁的眾多結構構件均存在剛度不足和承載力不足的現(xiàn)象。因此,這些橋梁均需要維修加固來提高其工作性能,并延長結構的使用年限。
　　對這些橋梁可以有許多不同的方法來進行維修加固,以提高結構的靜力和動力的工作性能。佳木斯大橋采用的維修加固內容包括:維

6、修橋面鋪裝層、更換伸縮縫、處理支座、對裂縫化學灌漿處理、對頂板進行鋼板加固,以及T形懸臂結構主跨體外預應力加固。對哈雙大橋采用的維修加固方法包括:處理混凝土裂縫、沿橋梁縱向加厚箱梁腹板并增加體內預應力,以及對箱梁間的橫隔板進行混凝土加固。對三股線大橋采用的維修加固方法包括:增加10CM厚的橋面鋪裝層、對中跨和邊跨箱梁的底部使用鋼板加固、橋梁全部結構體外預應力加固、中跨合攏段底部下邊緣粘貼高強度混合纖維加固,以及化學灌漿處理處理混凝土的結

7、構裂縫。
　　本文通過SAP2000VER.14.2.0分析了維修加固后橋梁結構的靜力和動力響應。結果顯示,加固后結構的拉應力降低了50％,豎向位移相對于加固前也有減小,表明這些維修加固方法有效地提高了結構的工作性能。維修加固后結構的固有頻率也得到了增加,這表明加固方式可有效地降低結構振動,增大結構彈性工作范圍。維修加固后,我們還進行了實地的病害檢查和荷載試驗,結果顯示,結構構件狀態(tài)良好,沒有新的裂縫產生,裂縫灌漿處理效果較好;外

8、貼鋼板也都處于較好的工作狀態(tài);雖然更換了全部的伸縮縫,但仍有部分伸縮縫又發(fā)生了嚴重的損害,影響了結構整體的工作性能;體外預應力系統(tǒng)工作狀態(tài)良好;橋面板工作狀態(tài)良好,但在佳木斯大橋上橋面板局部出現(xiàn)了裂縫并且有瀝青滲出。靜載試驗結果顯示試驗值均小于理論值,表明結構強度滿足規(guī)范要求,結構處于良好的彈性工作狀態(tài)(哈雙大橋只進行了動載試驗)。動力試驗結果顯示,經過了維修加固之后,結構的固有頻率增大,實際振動頻率降低。因此,可以認為維修加固可以有效