大跨缆索承重桥梁结构安全评估方法

大跨缆索承重桥梁结构安全评估方法

粟清树

柳州欧维姆机械股份有限公司,广西 柳州,545006

摘要：随着我国交通运输行业的发展，公路桥梁的承载能力与车辆荷载等级相冲突的问题也日益明显。交通运输部通过对道路交通运输流量及荷载的调查、统计分析，在规范中相应提高了公路桥梁的设计荷载。然而对于现有桥梁，部分桥梁的设计荷载已无法满足现行车辆荷载正常通行的需求，并且随着桥梁在役时间的增长，其使用性能会逐渐降低。桥梁在运营中产生的问题也会逐渐显现出来，而车辆的超载作用会进一步恶化桥梁的运营状况。因此，加强对桥梁的检查和养护就变得十分必要。

关键词：大跨缆索承重桥梁；结构安全；评估方法

引言

桥梁是公路、铁路建设领域的重要组成部分，提高桥梁建设品质有助于推动交通运输事业的发展，给社会经济发展提供坚实的基础。但桥梁所处环境复杂，随着使用时间的延长，桥梁结构易发生老化，严重威胁结构的耐久性，埋下安全隐患。为此，必须从源头上予以防控，首先需明确桥梁结构耐久性影响因素，再进一步做好优化设计工作，提高桥梁的耐久性。

1国内公路桥梁设计的安全耐久现状分析

公路桥梁的建设和其应用负载之间有十分密切的联系，一些桥梁的设计、施工存在隐患问题，长时间的使用会出现耐久度下降的情况，给公路的养护成本、安全保障等都带来了负面影响，也不利于公路交通网络的大规模发展。2011年福建地区就发生过桥梁吊杆断裂、桥面垮塌的情况，造成了一定的伤亡事故。尽管国内新建公路桥梁的速度较快，但仍有许多桥梁的建设年限较长，包括了七星大桥（1999年建成）、观澜河大桥（1997年建成）等，在耐久度上还有较长的发展空间。桥梁在对近年来国内公路安全耐久事故分析的过程中发现，各类隐患事故频发的背后是桥梁设计不到位、工程施工不足等问题必须要引起行业重视，分别从设计、施工、养护等多方面展开安全耐久保障工作，动态化的跟踪当前的桥梁使用情况，在保证对经济效益追求的同时，维护好人民群众的生命安全。

2桥梁设计技术标准

道路等级:城市主干路，设计时速:50km/h，结构安全等级:一级，桥梁荷载:城－A级;人群荷载按《城市桥梁设计规范》(2019年版)(CJJ11—2011)计算取值，设计基准期:100年，设计使用年限:100年，桥墩、桥台盖梁按A类预应力混凝土构件进行设计，桥面宽度:40m。横坡:机动车道双向2%(向外)，人行道单向1%(向内)。梁底标高:陆家浜河为水利排涝河道，无通航要求。梁底标高≥4．8m。抗震要求:抗震设防类别:丙类;地震动峰值加速度为0．1g，抗震基本烈度为7度;抗震措施等级8度;地震调整系数:Ci:E1:0．46;E2:2．2。高程坐标:吴淞高程系统，平面坐标系采用上海市城市坐标系;环境类别:桥梁结构混凝土耐久性的基本要求按I－C环境类别设计。台后填土高度:不大于2．5m。桩基与盾构隧道净距:桩身外缘与地铁盾构施工隧道外缘之间的净距≥2000mm。不均匀沉降要求:边墩、中墩基础不均匀沉降≤5mm。桩身截面最不利水平位移:盾构施工引起的桥梁桩基截面(与盾构中心线同一标高)的最不利水平位移≤10mm。

3大跨缆索承重桥梁结构安全设计要点

3.1采用现代化科技辅助手段

我们不是机器人，在长时间疲倦的工作中可能会出现某些失误，而且在有些工作环境条件下，可能无法实现直接的监测和维护，我们可以跟上时代的发展脚步，积极地投入到技术革新的潮流中。顺应潮流发展实现快速高效发展。随着科学技术的快速发展，人工智能、物联网、智能机器人等多个领域方兴未艾。我们应该充分利用科学技术带给我们的便捷与高效，采用现代化科技辅助手段，减少人为失误，从而实现又快有好的安全监测与维护。

3.2完善设计体系

对于不同的公路桥梁设计项目，在具体的规划实操过程当中会存在一定的差异性，要求设计人员要积极建立成熟科学的工作体系，为设计规划工作提供一定的专业参考。如在处理不同地质状况下的公路桥梁建设需求时，对梁体的实际荷载能力、施工技术选择会产生很大的影响，特别是对于一些岩溶地区和地下水系分布较为丰富的区域，需要在地基建设的过程当中做好防水抗渗和基坑支护建设，确保桥梁应用的安全性和耐久性。

3.3合理设置桥梁结构形式

桥梁结构体系的合理与否将在很大程度上对桥梁截面的应力分布状态带来影响，而随着应力状态的变化，桥梁的耐久性也不尽相同。因此，需要合理设置桥梁的结构形式。结构不连续段的钢筋布设难度较大，应力分布较为复杂，通常有应力集中现象，属于受力较为薄弱的区域。在桥梁结构设计中，应尽可能追求结构线形的简单化，减少棱角和突变，保证各钢筋均得到有效的包裹（不外露）。

3.4优化荷载设计

在对公路桥梁的荷载设计进行优化的过程中，需要明确不同的荷载类型和影响因素，确保设计方案更具综合性、全面性，充分满足安全耐久的应用需求。首先，桥梁的恒载是指梁体本身的重力作用，包括了梁体、栏杆和其中的管线等；活载是指桥梁在使用过程中产生的外界压力；材料荷载是指构成梁体结构的混凝土材料在长时间应用过程中出现的收缩徐变、老化情况；另外还包含了环境因素带来的影响，如风荷载、沉降荷载等。

3.5结构体系

基于已有的抗震结构分析理论，本斜拉桥的刚性约束体系、漂浮体系对于桥梁纵横向结构都不是理想的地震分析模型，刚性约束体系分析模型会使得桥梁内力过大，漂浮体系分析模型会造成梁段和塔顶产生较大的位移，主塔相对实际受力较小。采用漂浮体系分析模型可以适当地增加塔、梁刚度，增加弹性连接体系，能够有效避免这种模型的不足。其次通过加大桥梁塔、梁间的阻尼值，能够有效减小地震作用的影响，选取合适的刚度值，增加弹性连接件的抗震效果，采用弹性连接体系也可以有效减小梁端、塔顶位移，但是相对于阻尼器黏滞参数的选取能够有效延缓加速度、位移值的反应时间，弹性连接件的作用效果有所欠缺，因此采用黏滞阻尼器的抗震效果要比弹性连接抗震效果更加理想。

3.6结构加固处理

优化桥梁钢筋混凝土结构的配筋和选材可以实现对公路桥梁的耐久性的有效提升，其在使用的过程中能够形成一个较为稳定的包裹状态，通过提升结构抗力的方式来保证桥梁的实际使用寿命。桥梁模型的耐久度与钢筋混凝土材料的碳化水平、结构安全系数、使用年限之间存在着一定的数量关系，在进行计算的过程中能够帮助设计人员掌握参数的范围限定，确保应力计算的精确度。

结束语

桥梁是道路交通运输的一道生命线，其直接影响着人们的生命健康和财产安全。桥梁的养护管理工作对桥梁生命周期起着至关重要的作用。目前，修建年代久远的在役桥梁数目众多，技术状况较差，加之道路桥梁交通运输环境较为复杂，桥梁的管理养护工作任重道远。把握桥梁检查和养护工作的重点，将技术与管理相结合，制订科学合理的管理养护计划，以期较好地实现桥梁管养的目标。

参考文献

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