向中富教授,桥梁加固设计(武汉).ppt

1、1、桥梁文化概论，ChongqingJiaoTongUniversity，桥梁加固设计，中富，2，桥梁存在的主要问题，3，桥梁和一般构造物的差异，大跨度(规模)大空间性很强的设计和施工涉及的施工难度和风险极大，4， 影响桥梁发展的因素桥梁事业的发展和进步的前提：桥梁设计理论发展桥用材料的性能，进步桥梁工程技术，提高桥梁管的养护水平，5、桥梁事故、桥梁功能：跨装载的工程结构开放公共大众建筑形式的人文景观交流的社交通路桥梁事故的结果：国家形象、经济发展、社会运营、平民生活6、桥梁事故、施工事故结构和施工设备崩溃、伤亡、质量事故。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双

2、曲正切值。 运营事故的桥倒塌，出现了死伤者，交通中断了。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 事故原因为人为因素(历史限制、决策错误、管理混乱)自然灾害(地震、洪水、泥石流、滑坡、滑坡、风灾、冰灾害、火灾及其次生灾害)桥梁病害(破裂、弯曲)。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 ) 7、中国成为世界桥梁大国了吗？ 是的，1988年，全国有12万多座桥，2013年，全国桥的数量超过70万座，中国成为桥大国！ 8、中国成为世界桥的强国了吗？ 否，中国不及世界桥梁强国的原因之一是质量管理还很理想的桥梁质量评价体现

3、在“安全、功能”上。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 ”，然后选择。 其中安全性保证桥梁服务期间没有风险的功能性保证桥梁的正常服务。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 9、奉桥问题、病害、标志、招牌缺失，管理失控：过载、火灾。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 桥面防排水故障：影响正常的安全行驶，导致结构安全上的危险。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 铺路、扶手破损、缺口：对行驶、行人安全、影响车辆冲击的结构施加力。 的双曲

4、正切值。 的双曲正切值。 10、服务桥梁问题、病害、支架安全精度差，伸缩装置、支架破损、故障：改变桥梁结构的受力模式，威胁结构稳定和受力安全。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 桥梁结构破裂或破损：结构强度下降，威胁结构负荷能力的安全。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 桥梁的强度、稳定和刚性不满足使用要求：威胁结构使用的安全。 的双曲正切值。 的双曲正切值。 11、存在于奉桥的主要问题是，要立即评价判断！ 1977年建成的世界上最大的大跨度混凝土梁桥(241米)，1993年测量的大跨度为1.4米，1996年3月用8根体外索加强，6个月后倒塌。桥梁基础清洗：威胁桥梁安全！ 12、服役桥问题、桥火灾

5、、重庆桥问题、船碰撞倒塌、广东桥、江苏桥、14、服役桥问题、病害、过载造成的倒塌，山西桥在182吨重担下终于承受不了，15、服役桥问题、病害、桥洪水灾害、辽宁桥被洪水倒塌，16 17、桥梁问题、病害、桥梁结构缺陷、锈、疲劳等引起的倒塌： 18、桥梁问题、病害、桥梁混凝土涂装的保护不足：主要针对腐蚀环境的钢筋混凝土结构，以日本为例混凝土涂装的发展经历了漫长的过程： 60年代大量使用混凝土结构， 70年代曾认为不需要维持混凝土裂缝的钢筋锈蚀80年代腐蚀严重，国土交通省制定了混凝土修复标准的90年代高速公路管理组制定了混凝土涂装和FRP修复标准的2000年道路桥组制定了混凝土块剥落防止对策手册桥梁问

6、题、病害的主要原因发展速度与基础研究、技术储备之间存在矛盾规范，设计不完善，施工责任意识不发挥监理作用，导致施工质量不佳，管理养护不足，20、混凝土支撑简单， 梁桥主要病害简单支撑的栏杆破损桥面铺装破损支架周围堵塞、粘着、生锈、剪切破坏、偏压破坏伸缩狭缝破损、闭塞死锥坂倒塌桥头跳车预制吊空心板铰链破损(单板受力)、空心板破损预制吊t梁横隔板连接破损(结构整体受力性能降低)、 混凝土简支、简支连续梁桥的主要病害、以往设计荷载标准低的结构承载力不满足现行荷载要求的结构开裂(简单支撑梁横断中横裂、横断腹板斜向开裂)、钢筋锈蚀、预应力损失等造成承载力不足梁体极限下弯曲，不满足正常使用要求的过载导致结构

7、倒塌的原因，桥墩横积桥墩横向施工等造成桥墩偏位桥台开裂，位移清洗造成桥墩台基础悬空的船的碰撞，车的碰撞造成桥墩台、梁体损伤，22连续梁、连续刚构桥的裂缝，近年来由于设计方法、施工质量管理和运营养护中存在很多缺陷和不足，大跨度连续梁、连续刚构桥的建设时间不长，就会发生病害不仅导致养护费用大幅度增加，不仅损害桥梁的美观，重要的是导致交通运营和结构安全度的降低，其发展受到严重制约。 23、裂纹形态、箱梁裂纹：影响结构刚性和耐久性；24、裂纹形态、箱梁裂纹：影响结构刚性和耐久性；25、裂纹原因、设计主拉伸应力控制主拉伸应力限制值高；以50#混凝土为例，JTJ023-85标准主拉伸应力的控制限制为2.4

8、2 我国2004桥规把主拉伸应力限制值大幅降低到1.0MPa左右。 主拉伸应力的计算不考虑箱梁的空间效应，因此计算值较低。 腹板厚度变薄的边界点不适当。 腹板厚度的变化对箱梁的截面应力状态的变化很敏感，一般的箱梁设计腹板厚度的变化为1/4跨度，1/4跨度截面的正应力、剪切应力和主拉伸应力大大提高。 26、设计裂纹的原因、主拉伸应力控制梁的高变化曲线不合理。 梁的高收率过快会导致截面内的剪应力和主拉伸应力的急速上升，1/4横截面上主拉伸应力的控制变得紧张。 边的长度变长，整体的刚性变小，在定负荷和活负荷的作用下，梁端的现浇段出现大的主拉伸应力。 27、裂缝的原因、设计箱梁温度应力的控制箱梁桥温度

9、场受桥梁方向、材料特性、截面结构和环境条件的影响。 由于箱梁的空间几何封闭特性，箱梁的温度应力的控制比t梁复杂得多。 箱梁的温度梯度产生的应力比活载荷产生的应力大。顶、底板和腹板的水平裂缝占很大裂缝比例，温差控制的不足不能说是箱梁截面弱部分纵裂和腹板斜裂的重要原因。 28、裂缝的原因，设计箱梁的预应力设计传统上除屋顶、底板束外，还有下弯束、上弯束、连续束，组装复杂，施工不方便。 上世纪80年代末只采用顶底梁，完全依赖垂直预应力剪切的直梁方式。 由于没有弯曲束，90%的腹板长度没有通过纵向预应力束，在大幅度改善混凝土施工的同时，钢束无法弯曲的预应力损失也大幅度减少，遗憾的是，采用了直梁方式预应力

10、箱梁桥，其腹板原因是垂直预应力不可靠，特别是梁的高度小的梁端，跨度为1/41/2梁的段。 横束的配置不合理，包括顶板、底板。 29、裂缝的原因、施工预应力施工控制的影响夺去了工期，混凝土箱梁节的施工周期仅为57天。 实际上，许多人在3天内就开始了预应力束筋张力，对桥梁承载能力产生了不可挽回的影响：预应力损失增大，收缩逐渐增加，是桥梁下挠度和裂缝的重要原因。 30、裂纹的原因、施工预应力施工控制的影响预应力束、筋孔拉深的充实度一直是个难题。 有效的预应力、预应力的不均匀性控制能力也有影响。 预应力不起作用。 施工混凝土的质量施工控制影响混凝土质量也是引起箱梁桥裂缝的重要因素。 包括蜂窝、麻面、孔

11、、露筋、剥落、滚筒、坑、浸水、预应力管未压缩或不饱和、钢筋生锈、混凝土干燥收缩、漏浆、胀形和浇铸、接缝不均匀和裂纹等。 31、裂缝的原因、施工混凝土质量的施工控制具有影响箱梁混凝土强度的高度的优点，同时水化热和收缩也大，抗拉强度和抗压强度比较普通混凝土低，对混凝土的配合设计和施工养护提出了更高的要求。 在高强混凝土设计中水泥和水的用量很重要，水泥含量过高，水热就高，箱梁混凝土内容易形成温度场，产生自应力。 水泥含量低的话，不能保证强度。 32、裂缝的原因、养护过载，桥梁使用负荷超过设计负荷，结构受力开裂，如箱梁横桥裂缝、腹板倾斜剪切力裂缝、箱梁顶板纵向裂缝等。 养护桥面铺装破损影响车辆冲击的桥

12、梁使用载荷对箱梁造成长期冲击，特别是位于下坡末端的桥梁容易导致箱梁顶板破损和裂缝等。 33、连续梁、连续刚构桥水灾、桥面排水不良、桥面积水、行驶安全受到影响，而且箱梁结构也被浸水侵蚀。 桥面防水结构缺损或破损(特别是施工用的空洞没有填充)，箱梁结构被浸水侵蚀，或者产生箱内的积水或淤泥。 桥头排水无法治疗，水箱内积水严重影响结构安全。34、连续刚构桥超限下挠度，主梁超限下挠度：影响结构承载力和使用功能，主梁突变下挠度：结构存在重大安全隐患，应高度重视，35、拱桥主要病害桥面系，下部结构病害与梁桥相似，主拱横向，纵裂实腹拱上侧壁与拱桥分离的梁拱上建筑病害是类似梁式桥的中承拱臂，系杆保护破损和钢筋锈

13、蚀，锚头积水和锈钢管混凝土拱桥保护破损和锈蚀拱变形(下挠、外倾)，拱位移(纵、水平位移、旋转)，36，拱主病害，37，拱主病害主拱桥突发性裂缝不断发展，主拱桥轴线突然变形，主拱桥的拱桥突然位移发生了中承式拱桥的大臂、系杆病害拱桥的稳态载荷(拱桥上和悬挂结构)和布置变化，39、斜拉桥的主要病害、桥面系统和下部结构为梁、拱桥进而断裂斜拉索的减震结构发生故障，导致斜拉索疲劳破坏，主梁纵减震结构发生故障，斜拉索锚定积水，锈桥塔，主梁裂纹(混凝土)，锈桥塔的主梁线状，位置变化，40，斜拉桥的主要病害，41，斜拉桥的主要病害，斜拉桥的索力主梁突发裂纹斜拉索减震结构故障，42、悬索桥主要病害桥面系统及下部结

14、构由于与梁、拱桥相似的主索保护破损、积水，导致钢筋生锈，再加上鞍座的固结、锈蚀隧道锚周围岩体松动、施工等干扰，造成锚效应在隧道锚室内的动臂锚定水头症、锈塔、加固梁裂缝(混凝土)、锈桥塔、加固梁线性、位置变化、43、悬索桥主要病害、44、悬索桥主要病害、主要钢索严重锈、鞍座链锚周围岩体松弛、施工等扰动桥部件变形。 裂纹、焊接脱落。 连接结构崩溃。 螺栓断了。 腐蚀。 充分认识、46、设计的主导地位，大部分工程问题与设计缺陷、设计错误有关。 如何避免设计缺陷、提高设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前的课题，设计者要充分认识设计的主导地位，把自己的工作视为工程质量和长期使用安全、耐久工作链的重要节点

15、，不断提高质量意识和设计质量。 47、继承传统创新技术，在桥梁设计中把创新技术理解为抛弃了传统是不正确的。 中国桥有优秀的技术、技术传统，有1400多年历史的赵州桥充分显示了中国桥在世界上的崇高地位。 但是，最具民族特色，最适合中小跨桥，承载潜力最大，管理营养投入最少的拱桥(特别是石拱桥)在一般跨桥建设中所占的比例越来越小，多采用混凝土桥。 最主要的理由是拱桥工程工序复杂，质量控制困难。 实际上，混凝土桥梁的建设质量受“人为因素”的影响很多，长期耐久性能不比拱桥强。 由于施工不变或质量管理困难，放弃长期实践检查，很难理解长期使用安全耐久性能好的拱桥。 48、采用合理的桥梁结构体系和结构，合理的

16、桥梁结构体系和结构是保证桥梁安全耐久的前提。 安全耐用的桥梁结构体系和结构应在工程实践中逐渐定型，限制在实践中存在问题的桥梁结构体系和结构，易碎、易碎者应尽量避免。 以中小跨度桥为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先简支后桥面到目前广泛采用的先简支后构造连续梁桥和先简支后后腿梁固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。美国中小跨度桥梁主要采用腿梁一体化设计，可以提高行驶舒适性，增强桥梁抗震性能，同时减少支撑台的养护费用。 49、不断更新设计理念，提高桥梁设计的可靠性，桥梁设计本身是一项创造性的工作。 在桥梁设计能否满足要求的判别标准中，满足规范规定是最低的要求，更高的要求是桥梁结构体系、结构

17、设计的合理性以及桥梁的长期使用安全、耐久性。 设计需要重新认识桥梁的“最不利”状态，计入所有可能发生的不利因素，提高设计的可靠性。 例如，对于通航河川上的桥，一般只强调通航孔桥墩桥的防碰撞设计，但实际上，非通航孔并不一定是船不去(广东九江桥事故是一个例子)，仅管理是不可避免的。 为了应对设计时无法预测的风险，需要留有充分的馀地。 50、细化设计，提高桥梁设计质量，桥梁设计是一项非常细致的技术工作。 一般的桥梁设计不仅要重视桥梁构件的强度、桥梁整体的刚性等，还必须重视每一个结构的细节处理，重视每一个棒构件、部位的受力状态和耐久性，重视桥梁整体的稳定性，实现桥梁的精细化设计，从设计上保证桥梁施工质

18、量的可控制性。 美国明尼阿波利斯桥的倒塌原因是桥的结构本身容易破坏的结构(Fracture-critical )，或者是没有富裕的传递路径的结构(Non-load-path-redundant )，因为节点板被破坏而倒塌这说明桥梁设计时不仅要满足规范要求，而且要充分考虑桥梁整体和各构件在设计服务期间的可靠性和耐久性。 近年来常见的高架桥、转弯桥整体倒塌也是桥梁精细化设计不足的表现。 高架桥、灯桥整体倒塌的原因之一是，桥梁设计时只重视强度、刚性，无视桥梁整体稳定性的管理，使支撑设计不当或错误。 51、强调桥梁设计的控制性和可靠性，设计的可靠性对保证桥梁在设计服务期间内安全运营很重要。 设计的可靠性不仅和“规范”的正确性有关，更重要的是要让相关负责人注意新技术的发展，在桥梁设计、施工、养护过程中确保相关人员的责任要求。 在加拿大的纳孔德桥和明尼阿波利斯桥2例事故中，在最初的设计错误和后期的施工和养护中没有发现问题，因此提高工程技术人员的知识水平和责任感是避免桥塌的重要一环。 52、强调桥梁设计的可控性和可靠性，桥梁质量的可控性在设计中考虑了施工质量的可控性。 在施工方法和技术选择上的质量考虑和管理策略上保证桥梁健康状态维持的可能性。 以