极端荷载条件下混凝土桥梁安全性能评价文献综述
2020-04-14 19:59:40
1.1目的、意义
近年来,随着我国经济高速发展,基础设施建设大步向前,工业化进程不断加快,桥梁已经成为举足轻重的交通设施。据介绍,截至去年年底,全国共有公路桥梁80.53万座。目前在世界上已建成的主跨跨径最大的前10座斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁式桥中,我国分别占有7座、6座、6座和5座。其中混凝土桥梁占全部桥梁的多半数。
经济发展的同时,也有一些问题产生。其一,按规范规定,在桥梁设计过程中均是以车辆满载为设计标准,但现实情况下,很多车辆均是处于超载状态,这就使得实际荷载大于设计荷载。其二,以运输大型设备为主的特重车辆在公路桥梁运输过程中大量涌现。特重荷载一般是由运输大型工业设备的车辆荷载组成,其具有车货总重大、轴荷大、车组尺寸大等特点,这些特重车辆在运输过程中常常需要从公路桥梁上通行。我国公路桥梁均是按车道荷载和车辆荷载进行控制设计,规范规定的车辆荷载和实际通行的特重车辆荷载在外形和轴重分配上都有较大的差异,这就出现了使用荷载超过设计车辆荷载的情形。
由于超载运输导致桥梁垮塌的事故屡见不鲜。据不完全统计,在近几年由于超载而导致的事故有10余起。2012年8月24日,哈尔滨阳明滩大桥引桥在4辆核载总量为102.135吨,实载总量为395.4吨,总超载为293.265吨,车货总重485.185吨的货车严重超载下发生垮塌。在国外同样也有许多桥梁由千重型车辆荷载通行而造成安全事故。 2007 年,华盛顿的哈普(Harp)路桥由千82t的重型挖掘机行驶而垮塌;2007年,尼泊尔一座悬索桥由于车辆超载导致桥梁垮塌。车辆通行荷载超过桥梁实际承载能力而导致的安全事故经常会有发生,其经济损失和人员伤亡都是非常惨重的。
对于混凝土桥梁,超载运输会造成桥梁结构疲劳应力增大、损伤裂缝加剧等结构疲劳问题。当结构的疲劳损伤累积到一定程度时,桥梁在车辆荷载下运行时,可能会造成桥梁结构的破坏甚至造成不可逆转的整体垮塌。因此,对车辆在通行荷载大于设计荷载作用下的桥梁进行科学合理的安全性评估是必不可少的。
1.2研究现状
目前国内外越来越多的学者从事于特重车辆荷载作用下桥梁的承载能力研究,并取得了一定的科研成果。
2012年,梁峰数值模拟了小箱梁在特种荷载组合作用下的结构响应,并把此结果与公路在相对应设计荷载下的响应进行对比,数据显示当需考虑特种荷载时,应加大箱梁的截面尺寸以增大有效梁高,同时应增加正负弯矩区的钢束数量并设置顶板负弯矩通长钢筋。
2013年,苏剑丰等以基本资料缺失非常严重的实际桥梁为工程背景,用荷载试验法对该实际桥梁做出了相应的评估,最后给出了一个科学合理的的桥梁安全评价方法及对该桥梁进行评价后所得到的结果。
2015年,刘静等论述了超重运输车辆过桥时对桥梁的产生的破坏作用, 并以此为依据做了针对超重车辆过桥时科学合理的桥梁管理方案,以达到保护桥梁的目的。
2015年,李松辉以可靠度分析方法为理论依据,探究了车辆超重行驶时对桥梁受弯构件使用状态的影响。研究结果显示车辆的超重运输对桥梁结构安全性会产生非常大的影响。