桥梁检测评定与加固方法一

桥梁检测评定与加固方法第一章绪论第一章绪论1.1桥梁事故实例1.1.1桥梁事故及其原因1.1.2近年来影响大的桥梁毁损事故1.2桥梁检测的意义1.2.1我国铁路桥梁特点1.2.2桥梁的检测评估方法1.3桥梁检测的发展现状1.3.1检测内容与方法1.3.2国内的相关检测规范1.3.3国内外的检测与管理

桥梁是交通线中的关键组成部分，其在交通运输和经济发展中的重要性勿庸置疑。

桥梁的规划施工建设仅是桥梁的第一步，而真正发挥桥梁在国民经济建设与发展中的作用还需依靠建成后运营中的科学管理和养护维修。桥梁作为线路跨越障碍的一部分，运营中一旦发生垮塌事故会造成巨大的财产损伤，并可能导致人员伤亡及线路阻断，也会造成恶劣的社会影响。除极端的桥梁垮塌之外，运营中桥梁损伤导致使用功能不足甚至丧失使用功能而被迫维修、加固的情况则更为普遍，造成的经济损失巨大。因此，采用检测评定等相应措施防止桥梁事故的发生，及时修复小的损伤防止大的损伤与病害出现，从而降低桥梁养护维修的总体费用有其重要意义。

第一章绪论第一章绪论1.1.1桥梁事故及其原因1、自然灾害引发的事故1）水害、冰害、泥石流灾害2）震害2、人为或材料因素导致的桥梁事故1）碰撞2）设计与施工质量3）材料因素——钢梁脆断4）使用与维护不当第一章绪论1.1.1桥梁事故及其原因3、工程设计的认识不足导致的事故1）风荷载认识不足载值取值过低——泰湾桥事故2）风振认识不足——塔科马海湾桥事故3）应力腐蚀问题

桥梁隐蔽的重要受力部件的应力腐蚀（高应力使腐蚀加速发展）和腐蚀疲劳。4、各种因素的综合作用第一章绪论1.1.3桥梁病害及其影响

1）桥面系病害2）钢筋混凝土桥梁病害3）桥梁钢结构构件的锈蚀4）吊杆、拉索构件的腐蚀与破坏5）桥梁支座病害6）墩台基础病害7）其他病害第一章绪论2、桥梁病害原因分析1）设计方面的因素2）施工方面的因素3）风雨侵袭及自然作用4）地震、洪水等自然灾害的危害5）其他人为或意外因素6）桥梁管养维护不当第一章绪论我国的公路、铁路交通事业已经发展到相当的规模，到2003年底全国公路网中有各式桥梁310,774座，累计长度达12,466,143延米，其中按《公路桥梁养护技术规范》归类为危险等级的桥梁为10,443座，计378,439延米。早在1994年秋的统计结果，我国铁路桥梁共有病害桥6,137座，占桥梁总数的18.8%，其中混凝土桥2,675座，占病害桥梁的43.6%。美国联邦公路局(FHWA)1989年的统计数据表明全美578，000座桥梁的41%在结构上存在缺陷；截至2003年，美国约有588,930座桥梁，而病害桥梁约为158,859座，约占桥梁总数的27%。可见病害桥梁数量巨大，且逐年增长。1.2桥梁检测与加固的意义

避免桥梁事故的发生；采用检测评定等相应措施防止桥梁事故的发生，并降低桥梁养护维修的总体费用有其重要意义。对于新建桥梁，随着沿海地区高速公路网的完善，中西部地区特别是西部山区公路的建设，桥梁在线路中的比例越来越高。同样，桥梁工程在铁路建设中占有非常重要的地位，而随着设计理念的改变、施工工艺的提高、材料性能的改进等，目前桥梁在铁路设计中所占的比重越来越大，如京沪高速铁路全长约1,318km，而桥梁的长度就达1,061km，占全线长度的80.5%。

特大型桥梁的修建，给桥梁的管理和维护提出了新的课题，鉴于此类桥梁所赋予的重要意义，常规的检测已经难以保证此类桥梁安全性与耐久性的需要。因此，能够远程、实时、在线的监测系统即长期健康监控系统的研建已经得到广泛关注。第一章绪论1.2.1我国铁路桥梁特点

非客运专线铁路桥梁，我国铁路常用跨度混凝土简支梁有以下特点：（1）种类繁多，活载大（2）双片式、单线桥面布置（3）设计标准不统一（4）部分标准梁的设计存在缺陷（5）部分混凝土梁的施工质量不良（6）干线铁路多数混凝土梁老龄化第一章绪论图1.2-1典型双片式T梁布置图第一章绪论

自2003年秦沈客运专线的开通至目前国内在运营高速铁路约1.3万公里。高速铁路由于具有高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点，对其土建工程提出了极其严格的要求。高速铁路桥梁的特点可概述如下：（1）桥梁所占比例大，高架长桥多；（2）以中、小跨度为主；（3）承载能力强；（4）刚度大；（5）车振等动力性能要求高；（6）抗风抗震能力强。第一章绪论1.2.1我国公路桥梁特点

我国的公路交通事业已经发展到相应的规范，公路线路上的桥梁总体而言有以下特点：（1）种类繁多，数量巨大（2）混凝土桥梁占主导地位（3）设计标准不统一（4）部分标准梁的设计存在缺陷（5）部分混凝土梁的施工质量不良（6）公路荷载超载严重第一章绪论1.2.2桥梁的检测评估方法桥梁在长期使用过程中会发生各种结构损伤，导致其发生局部损伤的原因主要有：使用、维护不当，车祸事故等人为因素，地震、风暴等自然灾害，交通量猛增加剧桥梁结构的自然老化等。以上因素均导致了铁路桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全。

钢筋混凝土结构：一类是混凝土的开裂、缺陷、碳化，另一类是钢筋的锈蚀。

既有的铁路钢桥，大多为单线半穿式钢桁梁和上承式钢板梁、钢桁梁：横向刚度差，先天不足，普遍横向振幅超限，并存在锈蚀、构件开裂等病害。

第一章绪论根据桥梁的自身特点，并结合以往的经验，既有铁路桥梁的状态评估的方法包括以下内容：（1）资料调查收集、整理出现病害桥梁的设计文件；施工记录及竣工文件等原始资料；调查桥梁的运营状态及环境影响等因素。（2）技术状况检测桥梁状态及裂纹调查；钢筋的锈蚀状态；混凝土强度、弹性模量试验；钢筋保护层厚度及混凝土碳化深度测试；原材料、梁体析出物及有害介质化学成份分析；桥梁的静、动载试验。第一章绪论（3）病害原因分析根据资料调查、状态评定的结果，确定病害产生的主要原因、发展趋势及对桥梁的不利影响。（4）制定对策在确定病害原因的基础上，根据规范、技术条件及标准，制定根治病害的修补或加固方案，使改造后病害桥梁的功能与耐久性满足铁路运营的要求。第一章绪论1.2.3桥梁加固的意义1、桥梁加固对于承载能力或运营性能差的既有桥梁，对其进行加固处理，恢复或提高其承载能力，即桥梁加固。2、桥梁加固的原因：

1)桥梁本身不能承受原设计荷载要求，要求通过加固恢复其原有的承载能力；2)桥梁原设计的荷载标准不能满足当前运营的要求，需要提高到一个新的轴重级别/荷载等级；

3)根据特殊需要，某桥梁要通过一次性的超设计荷载，要求采用临时性加固，使其满足特重荷载要求，而原结构不受到破坏，待荷载通过后恢复正常；4)桥梁受到意外撞击等，需要进行加固。第一章绪论根据目前国内外的常见设计类型和施工实践，桥梁加固常常使用减少内应力、增大断面面积，或者采用新型材料进行加固等一些方法。在铁路混凝土桥梁方面，加固方法主要有：1)结构性加固，可以采用体外预应力加固法、增设纵梁法或在结构的受拉区通过粘贴钢板或增设钢结构支撑，以增大结构受力面积和加强截面的稳定性；2)非结构性加固，有压力灌浆法、喷射砂浆法等；3)采用自重轻、强度高的新型碳纤维复合材料(CFRP)取代钢板，通过增强梁部截面等，改变结构体系，达到桥梁加固的目的。第一章绪论由于旧桥加固的设计工作量大、风险性大，而且相关规范较少、设计费用低等，所以设计单位往往不愿意承担旧桥加固的设计任务。设计前，需要对旧桥进行系统的检测、分析和研究，相关人员需具备良好的桥梁理论水平和力学基础知识。根据检测资料，计算分析其结构状态和内力稳定，确定旧桥的安危程度，同时还需实施现场试验和实验室力学试验进行结构分析。旧桥加固一般是利用既有桥梁结构进行，可以改变或增加的结构有限。部分旧桥缺乏原有的设计资料和详细的施工记录，结构内部情况不详。加固施工存在一定的复杂性和难度，大部分加固不能中断交通，这就需要有较高施工经验的专业队伍和足够的现场监控体系作为保障。2、桥梁加固的局限性第一章绪论随着经济的不断快速发展，交通量及载重量发生了巨大变化。桥梁结构自然老化，耐久性差等；逐渐增大的运量，对桥梁结构产生一定破坏。由于受各方面原因限制，部分老旧桥梁设计断面单薄、安全储备低。部分桥梁存在设计不当或施工质量差等先天不足的缺陷。通过桥梁加固和研究，为后续桥梁的加固提供参考和依据。目前公路、铁路线路上病害桥梁数目巨大，全部更新的经济代价无法承受、且无必要，可以发掘既有桥梁的承载潜力。3、桥梁加固的必要性第一章绪论1)公路、铁路线路上桥梁数据巨大，存在承载能力不足等多种损伤桥梁的数量同样巨大，对于此类桥梁若全部重建则经济压力巨大，且也无必要。进行既有桥梁的加固则是公路桥梁提高设计等级，铁路提速桥梁工程处治的主要措施。桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，并可以缓和桥梁投资的集中性；2)桥梁加固可以有效预防和避免桥梁的坍塌等造成重大的人身伤亡和财产损失，避免灾难发生。及时的加固维修能够避免大频繁修，降低综合维护费用，具有重要的社会意义与经济意义。4、桥梁加固的社会和经济意义第一章绪论1.3桥梁检测的发展现状1.3.1检测内容与方法1、检测内容传统的桥梁检测的主要内容如下：1)桥面系、排水系统、伸缩装置等的工作状况；

2)混凝土构件：混凝土开裂状况；混凝土碳化情况；混凝土的破损、脱离情况等；3)钢构件：钢构件的锈蚀状况；钢构件的开裂情况；钢构件的连接部位的状况等；

4)桥梁下部结构与地基基础的技术状况；5)桥梁周围的调治建筑物等的状况等。第一章绪论对于铁路桥梁，特别是高速铁路桥梁，更关注桥梁的动力响应，因此动态检测已成为铁路桥梁检测的主要内部之一。具体的动态检测内容如下：1）桥梁的自振频率；2）桥梁的振型；3）桥梁的竖向、横向振动加速度；4）桥梁的竖向、横向位移振幅等。2、检测方法超声波探测技术；声波发散检测技术；冲击—回声检测技术；探地雷达技术；动力检测技术；桥梁健康检测系统；第一章绪论3、检测支架与桥检车在桥梁的检测中，为接近桥梁的各个部位以便进行人工检测或采用各种设备进行细部检测，检测支架就显得非常重要，检测支架的搭设等通常也是桥梁检测中最为基础的工作内容并占有相对部分的检测费用。最为常用的检测支架仍然依靠搭设支架、架设挂篮等方法进行。为方便进行桥梁检测并降低桥梁检测支架的费用，桥梁检测车作为重要的检测设备不断得到发展，桥梁检测车不仅仅作为桥梁检测的支架作用，并且将各种检测设备与装置集成到桥梁检测车上，以方便各种检测内容的方便进行。第一章绪论对于桥梁的检测评定，国内不同的部门均有相关的检测评定规范与规程的颁布，以下分别介绍各部门的相关规范。对于公路部门，相关桥梁检测的规范主要有：1）《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）；2）《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)；3）《大跨度混凝土桥梁试验方法》(YC4-4/1982)；4）《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)。《公路桥涵养护规范》主要针对桥梁的日常养护与维修，《公路桥梁承载能力检测评定规程》则是主要针对桥梁承载能力评定的桥梁检测、试验的规范，该规范自1988年颁布使用至今，新版的2011年正式颁布。1.3.2国内的相关检测规范第一章绪论对于建设部门，对于城市桥梁，相关桥梁检测的规范主要为《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99－2003），城市桥梁的荷载试验评定及承载能力评定可参照公路桥梁进行。

对于公路桥梁和城市桥梁，针对桥梁结构构件，管理部门分别颁布了回弹法、超声法、钻芯取样法检测等技术规程如下：1）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJT23-2001）；2）《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）；3）《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》CECS02：20054）《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：2007）；5）《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》CECS69-946）《公路工程水泥混凝土测试规程》JGJ053-20057）《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-19878）《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002第一章绪论

桥梁检测中的相关线形测量应遵循如下规范：1）《建筑变形测量规程》JGJ/T8-20072）《工程测量规范》GB50026-2007

桥梁检测中，通常还需要遵循相关的国标规范（GB）及行业规范（如JTG等），具体如下：1）《钢结构、管道涂装技术规程》YB/T9256-962）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB/T11345-19893）《钢熔化焊对接接头射线照像和质量分级》GB3323-874）《焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕分级》JB/T6061-925）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-20016）《紧固件机械性能螺栓螺钉和螺栓》GB/T3098.1-20007）《混凝土结构施工质量验收规范》GB50204-20028）《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-20049）《城市道路与桥梁施工验收规范》（2003修订版）10）《公路工程质量检验与评定标准》JTGF80/1-200411）《混凝土结构施工质量验收规范》GB50204-2002

第一章绪论

在铁路桥涵的日常养护维修中的检测工作，主要依据如下规范：1）《铁路桥隧建筑物修理规则(铁运[2010]38号)》（TG/GW103-2010）)2）《既有线提速200-250kmh线桥设备维修规则》（TG-GW106-2007）3）《高速铁路桥隧建筑物修理规则（铁运（2011）131号）》4）《高速铁路桥隧建筑物修理规则（试行）条文说明》5）《高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）（铁运（2013）29号）》6）《高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)（铁运(2012)83号》TG/GW115-2012）7）《铁路桥梁检定规范》（2004）8）《铁路工程结构混凝土强度检测规程》（TB10426－2004）9）《高速铁路动态验收指导意见（2010）》第一章绪论1、日本新干线JR东日本是日本客运铁路公司中营业里程最长、运量最大、最有代表性的铁路公司。其管辖的新干线有东北新干线、上越新干线和北陆新干线等，里程达1000多公里。JR东日本的本部在东京，下设新干线运行本部（在东京）和7个支社（包括对既有线的管理）；支社下设有养路技术中心、土木技术中心、保守基地、电力技术中心和信号通信技术中心，负责对新干线进行状态管理、维修计划制定和维修后的检查。具体的检测、维修工作和维修机具的管理都由协作公司完成。土木技术中心负责高架桥和隧道等大型土木结构物的检测、管理等。1.3.3国内外的检测与管理2、法国高速铁路法国高速铁路与既有铁路都由法铁总局（SNCF）管理。管理结构分为三级：总局、地区局管理、基层部门（如工务段一级）。到基层部门（如工务段一级）才将高速线与既有线分别管理。3、德国高速铁路德国铁路分为三类：高速铁路，最高速度300～350km/h；提速线路，最高速度200km/h；一般线路，最高速度160km/h及以下。高速铁路和既有线都由德铁下属的铁路局负责管理、检测和维修。德铁并没有新设单独高速铁路的管理机构，其现有的工、电务基地同时负责高速铁路和既有线的养护维修，一个工、电务基地管理约300km的线路。第一章绪论4、国内桥梁管理与养护国内的公路、城市桥梁管理与养护通常由各级政府的公路管理局、建设局，或者高速公路公司负责管理与养护。桥梁的检测、加固通常向社会有相关检测、加固资质的单位进行招投标进行。国内铁路桥梁的检测、养护等工作通常由铁路局下辖的工务段等单位完成。第一章绪论1、铁路桥梁的检测制度与管理1）管理机构：铁路局下设置的工务段或桥工段；2）检查制度：铁路桥梁的检测包括：水文观测、经常检查、定期检查、临时检查、专项检查、检定试验等。高速铁路桥梁检查制度包括：周期性检查、临时检查、水文观测、专项检查、检定试验等。各项检查必须建立相应的责任制和考核制度，保证各项检查工作的落实。3）桥梁检定：桥梁检定工作由铁路局按部颁《铁路桥梁检定工作细则》的有关规定进行。新建的特殊结构、技术复杂的桥梁，必须进行全面的检定试验。

工务段每年应结合秋季设备大检查，对每座桥隧建筑物按项目进行一次状态评定。状态评定按劣化程度分为A、B、C三级，A级又分为AA、A1两等。第一章绪论3、国内公路桥梁管理与养护

国内的公路、城市桥梁管理与养护通常由各级政府的公路管理局、建设局，或者高速公路公司负责管理与养护。桥梁的检测、加固通常向社会有相关检测、加固资质的单位进行招投标进行。

《公路桥涵养