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钢筋混凝土桥梁安全性评估
钢筋混凝土桥梁安全性评估
摘要:我国部分已建桥梁存在安全性问题,需对其进行安全性
评估。本文介绍常见的钢筋混凝土桥梁结构的安全性评估方法,如
基于外观调查的方法、基于荷载试验方法、基于设计规范的方法、
基于专家经验的方法、基于可靠性理论的方法等。
关键词:桥梁;荷载试验;设计规范;安全评估
中图分类号:U448.34?文献标识码:?A
1?引言
桥梁是交通事业的咽喉,在人类生活中桥梁可“缩千里为咫尺,
联两地成一家”,在我国整个国民经济的建设与发展中起着举足轻重
的作用。由于桥梁结构既要承受上部荷载的作用,保证桥上交通的
顺利进行,同时也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航,所以桥梁
的安全性应该受到足够的重视。但由于桥梁暴露在自然界中,需反
复承受汽车车轮的磨损,日光暴晒、暴雨洪水冲积、冰雪冻融等自
然现象的侵蚀破坏;同时随着时间的增长,部分建筑材料的性质也
会发生衰变,故对桥梁的安全性会产生很大的影响。
现在,桥梁中大部分为混凝土桥梁,我国桥梁中混凝土桥梁占
90%以上。在混凝土桥梁中,预应力混凝土桥梁比例逐年增加,但迄
今为止,钢筋混凝土桥梁仍占多数,故需对钢筋混凝土桥梁进行研
究。建国后,我国的桥梁得到了迅速发展,尤其是到了?80?年代,随
着经济的迅速发展,桥梁建设进入高潮,所以我国大部分桥梁桥龄
在?30?年以内,但由于一些原因,我国已有相当数量的桥梁发生老化、
损伤现象,一些桥常年带“病”运营,潜伏着巨大的安全隐患。随
着桥梁数量的增多和使用时间的延长,桥塌车毁人亡的事件也逐渐
增多。据报道,进入?21?世纪以来,一直到?2010?年,媒体报道的我
国非地震原因引起的桥梁倒塌事件已达?85?起[1]。近两年桥梁事故
仍然在发生,如?2012?年?8?月?24?日凌晨,建成通车不到一年、连接
阳明滩大桥的哈尔滨三环路群力高架桥的一条匝道发生倾覆事故,
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共造成?3?死?5?伤。从?2012?年?7?月?11?日开始,到?2012?年?7?月?20?日
结束,短短的?10?天时间里,全国一共发生?4?起桥梁坍塌事故。桥梁
的倒塌是桥梁损伤破坏的一种极端现象,要避免或减少桥梁倒塌事
件的发生,需要对桥梁进行定期安全性评估,所以桥梁的安全性评
估就变成一个迫切需要解决的课题。
2?桥梁安全性评估的方法
?桥梁结构是一个复杂的结构,同时又考虑到其所处环境和自身
特点,所以影响结构安全性的因素众多,同时各种因素之间的逻辑关
系也非常复杂,而且还存在着大量的不确定性因素,?故完全依靠定
量分析的方法对桥梁结构的状态进行描述及对整体安全性做出评估
是非常困难的,相反,在很多情况下,利用人的经验和主观判断却能
较好地解决这些问题。因此,在安全性评估中引入一些基于经验和主
观判断的描述方法及推理规则,采用定量和定性相结合的分析方法,
不失为一种实用可行的方法。下面对这些方法做一简单介绍:
2.1、基于外观的调查方法[2]
此方法有经验系数方法和评分方法两种。经验系数方法是依据
广泛的调查研究,确定若干影响承载力的系数及取值范围,对桥梁
承载能力进行评估的方法。评分标准及损伤程度分类需根据调查统
计和试验分析结果预先制定。在应用时,由有经验的工程师对既有桥
梁进行检查评分,并依此对材料质量、损伤程度等进行评价。此法的
特点是应用简单,其结论的可信程度基于评估者的工程经验和判断能
力,因此主观性较强。
2.2、基于荷载试验的方法
目前这种方法广泛应用于桥梁安全性评估中,荷载试验可分为
静载试验与动载试验。静载试验分为借助试验结果修正结构抗力和
实测结构响应,并将其与规范容许值相比较,由此推算对应的荷载
等级和承载能力两种。其缺点是花费较高,难以普及,且可能对桥
梁结构造成损伤。
2.3、基于设计规范的方法
桥梁设计规范是指导桥梁设计的标准。由于设计规范的广泛应
用,基于桥规的方法易为评估者接受和理解。但是桥梁设计与桥梁评
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估是有差别的,所以桥规不能直接用于桥梁评估,必须对设计准则、
安全系数的取值、结构损伤的确定以及结构分析方法的选择等进行
调整。
2.4、基于专家经验的方法。
目前应用较多的桥梁评估专家系统主要是利用计算机模拟有关
专家的决策机理,对既有桥梁进行综合评估。
2.5、基于可靠性理论的安全性评估方法
2.5.1、?常规综合评估
此种方法如加权算术平均、加权几何平均以及综合算术与几何
平均的混合评估方法。其不足之处在于,对于很难用定量的方法描
述的事物,该方法的可靠性容易令人质疑。
2.5.2、?模糊综合评估
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