在役桥梁可靠性评估及加固经济性分析

摘要

桥梁建成以后，受荷载作用、材料劣化以及环境因素的影响，其性能随时间增加逐渐降低。为了确保桥梁运营时期的可靠性，对桥梁进行可靠性评估成为一项紧迫的关键任务；另一方面，上世纪60~70年代设计的桥梁采用的荷载标准较低，导致其承载能力无法满足现阶段交通量的需求，因此需要对不满足条件的桥梁进行维修加固。桥梁的加固方法很多，加固方案、加固时间以及加固程度，都直接影响桥梁加固的经济性。本文依托交通运输部“在役混凝土梁桥可靠性检测评估技术体系与装备研发”（2013318223040）项目，对在役混凝土简支T型梁桥的可靠性评估方法及承载能力不足的桥梁加固方案经济性进行研究。具体的研究内容及成果如下： （1）总结桥梁可靠指标的三种表达形式，并给出推导方法；通过分析在役桥梁结构的特点，研究了桥梁可靠度评估与基于可靠度的桥梁设计之间的关系；对比旧桥梁规范JTJ023-85与现行桥梁规范JTG D62-2004中材料强度取值与计算公式，以《公路桥梁通用图》中梁桥为研究对象，分析计算了两种桥梁规范下的计算模式统计参数；给出了根据材料实测数据进行桥梁承载能力评估时分项系数和材料设计强度的确定方法。 （2）分析了永存应力的测试截面及测点布置方案；提出了基于实测永存应力的桥梁永久效应推断值和分项系数的确定方法；结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），利用实测值对计算的永存荷载效应进行修正，建立了基于永存应力的在役桥梁承载能力评估方法。 （3）以《公路桥梁通用图》中30座预应力钢筋混凝土T型梁桥为研究对象，对假定的桥梁承载能力不足的情况进行分析，利用增大截面法、体外预应力法进行正截面加固，利用粘贴纤维布、钢板法进行斜截面加固，得到了桥梁加固后的抗力统计参数，计算了T型梁加固后的抗弯承载力和抗剪承载力、加固后梁抗弯和抗剪可靠度的提高及相应的直接成本。研究表明：对于预应力混凝土桥梁正截面加固，在相同的成本下，体外预应力加固法比增大截面加固法承载力提高的多，可靠度提高幅度大；纤维复合材料抗剪加固承载力和可靠度都得到提高，但提高幅度随加固费用的提高而降低。

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