公路桥梁承载能力评定规程.pdf
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1、公路桥梁承载能力评定规程 5.1 桥梁承载能力评定基本方法及程序 5.1.1 对需要进行桥梁承载能力检测评定的桥梁,应根据桥梁档案资料和桥梁养护管理系统的检查评定结果,选择最不利或有代表性的桥跨结构或构件作为承载能力检测评定的对象,初步判断桥梁结构或构件的承载能力。【条文说明】根据桥梁的养护管理情况,初步评价桥梁的承载能力和使用状况。对承载能力有怀疑的桥梁进行进一步检测评定。对同一类或多跨的桥梁,可选择具有代表性或认为最不利的结构作为承载能力检测评定的对象,以减少工作量和工作强度。5.1.2 针对确定的承载能力检测评定对象,应开展深入细致的桥梁调查与检测工作,并根据桥梁结构或构件的实际检测结果
2、,对分项检测指标做出评判。【条文说明】基于桥梁结构或构件的检测评判结果,确定承载能力检算系数、恶化系数和截面折减系数以及活载影响修正系数的合理取值。5.1.3 依据桥梁结构或构件的设计或竣工技术资料,通过结构检算分析、必要时辅以荷载试验评定的方法,对桥梁结构或构件的承载能力及其使用条件做出评价。【条文说明】根据主要承重构件的检测情况,应用本规程给出的方法,通过计算分析,对结构承载能力做出评定。当基于检测结果的承载能力评定不足以对结构或构件的承载能力做出评定时,可考虑用荷载试验对结构承载能力做出评定。5.2 桥梁承载能力评定内容 5.2.1 桥梁承载能力评定主要包括以下内容(1)结构或构件的强度
3、与稳定性评定(2)地基与基础的评定(3)结构或构件的刚度评定(4)结构或构件的开裂状况评定【条文说明】桥梁结构的承载力主要包括以上四个方面,分别满足桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。因此可根据桥梁技术状况的不同,有选择对以上几个方面做出评定。5.2.2 对桥梁结构或构件,按本规程要求进行的强度及稳定性检算符合要求,同时桥梁使用状况良好时,可评定桥梁结构或构件的强度及稳定性符合检算荷载要求。否则,应降低检算荷载重新进行检算评定,或进行加固补强与更换处理。5.2.3 地基承载力评定应以调查、检算资料为主。【条文说明】一、当桥梁经过多年营运和洪水考验,墩台未发生明显的不均匀沉陷、倾斜及由
4、此引起的桥面纵横坡变化,墩台未发生明显的水平位移及由此引起的桥梁伸缩缝过度分开或抵拢、拱桥拱顶及拱脚的严重开裂等,且地基与基础经检算通过时,可评定地基与基础承载能力符合检算荷载要求。二、根据调查,若墩台仍在下沉、滑动、倾斜,则应根据探明的地基情况采取相应的加固措施。5.2.4 当桥梁结构或构件的技术状况评定值小于 3 时,在检算荷载作用下结构或构件挠度应满足有关设计规范要求;当桥梁结构或构件的技术状况评定值大于等于 3 时,结构或构件挠度除应满足有关设计规范要求外,还应考虑桥梁的使用状况。【条文说明】一、当桥梁结构或构件的技术状况评定值小于 3 时,在检算荷载下,砖石及混凝土拱桥最大挠度,不应
5、大于公路砖石及混凝土桥涵设计规范规定的允许值。钢筋混凝土及预应力混凝土桥检算的最大挠度,不应大于公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范规定的允许值。公路桥梁钢结构检算的最大挠度,不应大于公路桥涵钢结构及木结构设计规范规定的允许值。二、当桥梁结构或构件的技术状况评定值大于等于 3 时,按本规程要求进行的刚度检算符合要求,同时桥梁使用状况良好时,可评定桥梁结构或构件的刚度符合检算荷载要求。否则,应降低检算荷载重新进行检算评定,或进行加固补强或更换处理。5.2.5 结构或构件的开裂状况评定,桥梁结构或构件在持久状况下的裂缝宽度一般不应大于表 5.2.5 的允许值。对裂缝应根据其分布特征及其稳定性区别对待
6、,以确保结构的正常使用功能及其耐久性。【条文说明】当结构或构件的强度及稳定性、地基与基础、刚度检算符合要求但裂缝宽度超过表5.2.5 的规定时,应采取防护措施以保证结构的耐久性。当裂缝发展严重(裂缝宽度大于表 5.2.5 允许值,裂缝间距小于计算值,高度大于计算值,出现典型受力临界裂缝)或裂缝仍在持续发展时,应认为结构或构件的开裂状况不符合要求。此时从上部构造本身和地基基础两方面查明原因,采用有效措施加固补强。裂 缝 限 值 表 表 5.2.5 结构类别 裂 缝 部 位 允 许 最 大缝宽(mm)其 它 要 求 钢 筋 混凝土梁 主筋附近竖向裂缝 0.25 腹板斜向裂缝 0.30 组合梁结合面
7、 0.50 不允许贯通结合面 横隔板与梁体端部 0.30 支座垫石 0.50 预应力 混凝土梁 梁体竖向裂缝 不允许 梁体纵向裂缝 0.20 砖、石、混凝土拱 拱圈横向 0.30 裂缝高小于截面高一半 拱圈纵向 0.50 半裂缝长小于跨径81 拱波与拱肋结合处 0.20 墩 台 墩台帽 0.30 不允许贯通墩台身截面的一半。墩台身 经常受浸蚀性 环境水影响 有筋 0.20 无筋 0.30 常年有水,但无侵蚀性影响 有筋 0.25 无筋 0.35 干沟或季节性有水河流 0.40 有冻结作用部份 0.20 备 注 表中所列除特殊要求外适用于一般条件。对于潮湿和空气中含有较多腐蚀性气体等条件下的缝宽
8、限制应要求严格一些。5.3 桥梁承载能力评定计算 5.3.1 持久状况桥梁结构承载能力极限状态评定计算 5.3.1.1 对砖、石及混凝土桥,应对公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ 022-85)第三章第 3.0.1 条荷载效应不利组合设计值小于或等于结构抗力效应设计值的方程式改变如下:ckmjdssodZRRQS11),()(5.3.1-1)式中:dS 荷载效应函数;Q 荷载在结构上产生的效应;对重载交通桥梁,汽车荷载效应应计入活载影响修正系数q;so 结构的重要性系数;1s 荷载安全系数;荷载组合系数;dR 结构抗力效应函数;jR 材料或砌体的极限强度;m 材料或砌体的安全系数;k 结构的
9、几何尺寸;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.4;c 截面折减系数,见表 5.6.2-4。5.3.1.2 对配筋混凝土桥梁,应对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85)第一章第 1.0.5 条荷载效应不利组合设计值小于或等于结构抗力效应设计值的方程式改变如下:)1()()(1essscccdbqddZRRRQGS;(5.3.1-2)式中:dS 荷载效应函数;G 永久荷载(结构重力)效应;g 永久荷载(结构重力)安全系数;Q 可变荷载及永久荷载中混凝土收缩、徐变影响力效应,基础变位影响力效应;对重载交通桥梁,汽车荷载效应应计入活载影响修正系数q;q 荷载Q的安全系数;d
10、R 结构抗力函数;b 结构工作条件系数;cR 混凝土强度设计采用值;c 在混凝土强度设计采用值基础上的混凝土安全系数;sR 预应力钢筋或非预应力钢筋强度设计采用值;s 在钢筋强度设计采用值基础上的钢筋安全系数;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.4;e 承载能力恶化系数,见表 5.5.2-2;c 配筋混凝土结构的截面折减系数,见表 5.6.2-4;s 钢筋的截面折减系数,见表 5.6.3。【条文说明】桥梁结构承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或不适于承载的变形。当桥梁结构出现以下状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态。(1)整个桥跨结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如失稳、倾
11、覆等)(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)(3)构件或结构构件丧失稳定(如压杆的压屈失稳等)(4)结构转变为机动体系(5)由于材料的塑性变形或形变过大,或由于截面开裂而引起过大的几何变形等,致使结构或结构构件不能继续承载和使用。(如大跨连续梁、连续刚构桥跨中的下挠等)。本方法主要是基于桥梁外观检查和有关无损检测结果对桥梁的承载能力做出评定。首先根据桥梁外观检查结果对其技术状况进行评定,通过对桥梁构件缺损技术状况的检测评定,构件材质强度变异和模态参数(特征频率)的变化情况对结构的影响,综合对桥梁的技术等级进行评定,通过专家调查确定不同技术等级桥梁所对应的检算系数1Z;考虑裂
12、缝、机械磨损、混凝土碳化以及钢筋锈蚀引起的结构有效截面折减,引入混凝土折减系数c和钢筋截面折减系数s;结合无损检测的各项结果,从耐久性的角度考虑以上方面对桥梁结构承载能力的影响,并在承载能力评定中引入承载能力恶化系数e来反应这一影响;通过对桥梁荷载历史的调查,分析和评价桥梁结构的超载状态,并用活载影响系数q对作用效应中活载分项系数加以调整。本规程所采用的方法是在公路桥梁设计规范的基础上,结合旧桥的特点,引入桥梁检算系数、耐久性恶化系数、截面折减系数和活载修正系数分别对极限状态方程中结构抗力效应和荷载效应进行修正,并通过比较以判定结构或构件的承载能力状况。5.3.1.3 对钢结构,在进行结构构件
13、的强度、总稳定性验算时,应对公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)第一章第二节第 1.2.15 条、第 1.2.16条、第 1.2.17 条所列公式右项乘以表 5.4.5-1 所列的钢结构桥梁的承载能力检算系数1Z值 5.3.1.4 对索结构,索的强度可按按下式计算:1ZAT (5.3.1-3)式中:T 索的计算轴力,对重载交通桥梁,汽车荷载的计算轴力应乘以活载影响修正系数q;A 索的计算面积;允许应力限值;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.5-2。5.3.2 持久状况桥梁结构正常使用极限状态评定计算 5.3.2.1 对砖、石及混凝土结构、配筋混凝土结构和钢结构桥梁,当桥梁
14、结构或构件的技术状况评定值3D时,应按下述方法,进行持久状况桥梁结构正常使用极限状态评定计算。【条文说明】当桥梁结构或构件的技术状况评定值3D时,桥梁通常接近差的状况和危险状态,桥梁的正常使用功能已有明显的下降。为确保桥梁运营过程中的安全和恢复其正常使用功能,有必要对持久状况桥梁结构正常使用极限状态的承载能力进行计算。5.3.2.2 对砖、石及混凝土拱桥,短期荷载作用下的变形:LdfZf1 (5.3.2-1)式中:df 考虑活载影响修正系数后的短期荷载变形计算值;Lf 公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ 022-85)第5.2.13 条规定的变位限值;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.4
15、。5.3.2.3 对钢筋混凝土桥梁,应对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85)第一章第 1.0.6 条正常使用极限状态计算公式改变如下:(1)限制应力 LdZ1 (5.3.2-2)式中:d 计入活载影响修正系数的截面应力计算值;L 应力限值;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.4。(2)短期荷载作用下的变形 LdfZf1 (5.3.2-3)式中:df 计入活载影响修正系数的短期荷载变形计算值;Lf 变位限值;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.4。【条文说明】桥梁正常使用极限状态是指桥跨结构或构件达到正常使用或耐久性指标的某项规定限值。根据桥梁是否能够满足当前运营
16、状况及正常使用的条件,对桥梁的整体技术状况做出评价。对已有桥梁正常使用极限状态的评定一般进行下列三项校核:(1)限制应力 d(2)短期荷载作用下的变形 ffd(3)荷载组合作用下的裂缝宽度 d 5.3.2.4 对钢结构,短期荷载作用下的变形:fZfd1 (5.3.2-4)式中:df 计入活载影响修正系数的短期荷载变形计算值;f 允许变形值;1Z 承载能力检算系数,见表 5.4.5-1。5.3.3 持久状况桥梁地基与基础评定计算 5.3.3.1 经久压实的桥梁地基土,在墩台与基础无异常变位的情况下,容许承载能力的提高,按公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)第二章第二节规定采用。5.
17、3.3.2 当桥头填土经久压实时,按公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)采用的填土内摩擦角可根据土质情况适当放大 510,但最大不得超过 50。5.3.3.3 对桩基础,应根据桩基的实际检验结果,按公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)第四章规定,进行桩基承载能力和桩身强度计算。【条文说明】一、桥梁持久状况地基与基础评定计算主要还是参照公路桥涵地基与基础设计规范的相关规定进行。二、在经过运营阶段之后桥头填土不同于桥梁设计状态的填土,其内摩擦角随着其压实程度的不同有了一定的变化,在计算主动土压力和被动土压力时,可考虑内摩擦角变化对其的影响。三、对于桩基计算其承载能力时,
18、主要考虑其病害影响,比如冲刷造成桩基入土长度的变化,侵蚀造成混凝土剥落等,在应用公路桥涵地基与基础设计规范的相关规定进行承载能力计算时应予以考虑。5.4 承载能力检算系数(1Z)的确定 5.4.1 承载能力检算系数1Z是根据结构或构件的实际技术状况,对结构或构件的抗力进行折减或提高。5.4.2 砖、石及混凝土结构与配筋混凝土结构的承载能力检算系数(Z1),应综合考虑桥梁结构或构件表观缺损状况、材质强度和桥梁结构固有模态等的检测评定结果加以确定。5.4.3 根据表 5.4.3 推荐的权重,按下式计算确定结构构件技术状况评定值 D:jjDD (5.4.3)式中:j 某一项检测指标的权重值,131j
19、j;jD 结构或构件某项检测指标的评定标度值,见表 3.3.2-1至 3.3.2-5、表 3.4.4 和表 3.4.10-1。推荐用于确定桥梁承载能力检算系数的检测指标权重值 表 5.4.3 检测指标名称 桥梁外观质量 混凝土强度 结构模态参数 权重j 0.4 0.3 0.3 5.4.4 根据结构或构件技术状况评定值,按表 5.4.4 选用桥梁承载能力检算系数1Z值。砖、石及混凝土与配筋混凝土结构桥梁的承载能力检算系数1Z值 表 5.4.4 结构或构件技术况评定值 D 受弯构件 轴心受压 轴心受拉 偏心受压 偏心受拉 受扭构件 局部承压 1 1.15 1.20 1.05 1.15 1.15 1
20、.10 1.15 2 1.10 1.15 1.00 1.10 1.10 1.05 1.10 3 1.00 1.05 0.95 1.00 1.00 0.95 1.00 4 0.90 0.95 0.85 0.90 0.90 0.85 0.90 5 0.80 0.85 0.75 0.80 0.80 0.75 0.80 备注 1、小偏心受压可参照轴心受压取用承载能力检算系数1Z值;2、检算系数1Z值,可按技术状况评定值 D 线性内插。5.4.5 钢结构和索结构桥梁索的承载能力检算系数1Z值,可按表 5.4.5-1 和5.4.5-2 选用。钢结构桥梁的承载能力检算1Z系数值 表 5.4.5-1 1Z值
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