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構件狀態,為大型橋梁安全服役保駕護航!
更新時間:2024-08-09 14:51
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目前,包括懸索橋、斜拉橋在內(nèi)的許多大型橋梁的建成極(jí)大(dà)地促進(jìn)了區域經濟(jì)的發展,同時也為其(qí)養護管理工作帶來了新(xīn)的(de)挑戰。國外很多早期建成的大跨徑橋梁在運營期間都出現過(guò)服役性能退化問題,經評估後被相關部門認為(wéi)有可能發生不可(kě)預見的意外事件,並(bìng)采(cǎi)取了相應(yīng)的處置措施。我國的大型(xíng)橋梁已走過三十餘年的發展曆程,逐步進入評估和維護的階段。

在服(fú)役期間(jiān),橋梁將(jiāng)不可避免地受到環境和交通的影(yǐng)響,出現材料性能劣化、構(gòu)件病害破損、結構功能缺陷(xiàn)等狀況,不僅會影響其(qí)正常運營,甚至有可能改變(biàn)其主(zhǔ)體結構的總體服役性(xìng)能(néng),給橋梁結構(gòu)帶來安全隱患,同時又縮短了結構或構件的實際服役壽命。已有的工程實(shí)踐經驗(yàn)表明,可以通過早(zǎo)期有效的評估,了解結構及構件(jiàn)的服役狀況,避免或減少一些橋梁,突發事故帶來的損(sǔn)失。

與中小跨徑橋梁相比(bǐ),大型橋梁在評估方麵所麵(miàn)臨(lín)的主要技術挑戰為:全(quán)橋結構體係及關鍵構件形式複雜,構(gòu)件的實(shí)際服役狀態不明(míng)確(què)。有(yǒu)鑒於此,筆者提(tí)出了大(dà)跨徑橋梁構件(jiàn)的多維度評估方法,並通過實橋的案(àn)例分析,探討其應用(yòng)效果,為橋梁養護管理部門製定評估方(fāng)法、優化(huà)養護策略提供參考。

一、長大橋(qiáo)梁服役性能退化的影響因素

在(zài)橋梁服役期間,隨(suí)著運營時間的不斷增加,結構或構件的狀態將不可避免地受到各種因素的影響(xiǎng),使得其服役能力難以長期(qī)保持在初始的較高水平,而發生不同程度的劣(liè)化或出現(xiàn)一(yī)些病(bìng)害。橋梁結構或構件狀況的變化以及病害的演化進程,易受到(dào)各(gè)種因素的影響,涉及(jí)從設計(jì)、施工、運營到(dào)養護管理等方麵,主要可以概括為下列(liè)兩方麵。

1.內部因素:引起橋(qiáo)梁劣化的內部因素(sù)主要是指設計、施工時的特(tè)點或不足。包(bāo)括:

(1)橋梁的橋型、結構、構件的體係或構造不(bú)同,其受力形式(shì)和(hé)傳(chuán)力機理也不(bú)一致,造成易損部位和性能劣化(huà)速率的差異(yì);

(2)橋梁(liáng)耐久性設計的(de)重視程度有待提高,防護構造設計過於簡(jiǎn)單,造成實際運營階段較早發(fā)生劣化;

(3)橋梁施工質量存在瑕(xiá)疵,例如:材料本身質(zhì)量缺陷、混凝土澆築(zhù)缺陷、施工時發生的意(yì)外情(qíng)況等,均為結構或構件後期發生劣化的基礎。

2.外部因(yīn)素:引起橋梁劣化的(de)外部因素主要是在運營(yíng)和養(yǎng)護管理(lǐ)階段(duàn)的一些(xiē)原因。其中包括以下(xià)幾項:

(1)服(fú)役(yì)時間。隨著橋梁投入運營的時間增加(jiā),其性能必然發生衰退(tuì),例如:有調查顯示(shì)懸索橋(qiáo)的主(zhǔ)纜在橋梁建成通(tōng)車後前10年內性能變(biàn)化不(bú)大,此後以接近(jìn)線性的速度(dù)開始劣化。

(2)環境的影響。橋梁運營(yíng)期間所處的環境對材料的劣化速率有顯著的影響。例如:當橋梁位(wèi)於海域環境或工業區時,潮濕空氣中存在(zài)的氯離子、硫酸鹽等成分加速了鋼材的腐蝕。

(3)交通量。橋梁的主要作(zuò)用是承擔交通功能(néng),結構在交通荷載引起的(de)往(wǎng)複應力幅值(zhí)作用下會出現損傷、疲勞或緩慢的衰退,因此交通量的(de)大小以及交(jiāo)通的組成影響結構或構件狀況(kuàng)變化的(de)進程。

(4)受力狀態。構件不同的受力(lì)狀態和受力特點也會(huì)對其(qí)劣化產生(shēng)影響(xiǎng)。例(lì)如:同一橋梁(liáng)不同位置(zhì)的斜拉索或吊索之間應力水(shuǐ)平存在差異,荷(hé)載效(xiào)應引起的(de)結構內力(lì)無法均勻地分配到每一根索上。此(cǐ)外,車(chē)輛的衝擊效應也會加速伸縮縫的累計位移增長和支座的(de)磨損。

(5)養(yǎng)護管理策略。在橋梁運(yùn)營階段,養護指南的製定、采取不同的養護策略、養(yǎng)護管理者的技術(shù)水平等也會(huì)影響橋梁的劣化速率,采取合適的養護方式(shì)可以有效減緩其性能的衰退。

二、大型橋梁構件運營期的評價數據來源(yuán)

橋梁運營(yíng)期間存在(zài)有限元分析(xī)計算、長期監測和各類檢查評估等在內的不同來源數據,相互之間可以(yǐ)相互(hù)印證,也可能有所衝突,共同形(xíng)成了橋(qiáo)梁評估的數據資源和基礎,對這些數(shù)據進行整合(hé)和綜合分析,可以獲取(qǔ)其中包含的關鍵信息,進而提升評估效率。

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三(sān)、橋梁構件多(duō)維度評估實施(shī)

在充(chōng)分檢測和識別構件特性和(hé)病害的基礎上,提出了大型橋(qiáo)梁構件的多(duō)維度評估方法。選取反映橋(qiáo)梁狀態的關鍵構件後,針對(duì)構件性能(néng)指標的可得性或病害的特征進行分析,對於基於既有檢(jiǎn)測技(jì)術能(néng)夠基(jī)本掌握的構件(jiàn)及其各項性(xìng)能,可以直接根據檢查(chá)結果,采(cǎi)用(yòng)基於狀態的評估方法;對於不(bú)確(què)定性較高的構件性能或病害,可以綜(zōng)合分析不同來源(yuán)的時序數據,從概率角度對其予以深度(dù)評估,作為對基於狀態方法的補充和完善(shàn)。

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當橋梁構件(jiàn)因(yīn)性能衰退造成使用功能(néng)受損或發生某(mǒu)種嚴(yán)重病害(hài)時,就需要采取相(xiàng)應的措施,包括維護、維修、加固、更換等。通過分析多維(wéi)度評估的結果,可以在一定程度上了解構件在服役期(qī)間可能的性能衰退趨勢或病害演化進程,為橋(qiáo)梁養護管理部門製定養護策略提供(gòng)部分參考,實現降低橋梁維護成(chéng)本和減(jiǎn)少重大事故發生概率的目標。

中交路橋科技依托勘察、檢(jiǎn)測(含特(tè)檢)、設計等傳統行業(yè)能力,可提供“檢、診、修(xiū)、應”的全(quán)生(shēng)命周期綜合一(yī)體化服(fú)務,推(tuī)動城市安全風險管理(lǐ)技術創新、模(mó)式創新、應用創新,提升城市安全運行風險隱患發現、防範、化解、管控的智能化水平,為推動城市安全發展提(tí)供堅實保障。在邁向智慧城市的新時代征程中,中交路橋(qiáo)科技有限(xiàn)公司將始終(zhōng)堅守安全底線(xiàn),不斷完善和優化城市安全運行綜合服務平台,為城市的(de)平(píng)穩運行貢(gòng)獻科技力量。

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