石拱桥检测技术方法研究.doc

1、石拱桥检测技术方法研究摘要：为合理、有效地运用科学合理的方法对石拱桥健康状况进行客观而准确的评估，本文主要探索了一种桥梁检测技术即采用规范推荐的分层综合评定与五类桥梁单项控制指标相结合的综合评定法对石拱桥健康状况进行检测评定，分析服役石拱桥的运营情况，先对桥梁各构件进行评定，然后对桥梁各部件进行评定，再对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行桥梁总体技术状况的评定，得到全桥的结构技术状况评分。 Abstract: For effectively using scientific and reasonable method to evaluate arch stone bridges

2、health, this paper mainly explores a comprehensive evaluation method recommended by the specification that Layered comprehensive evaluation combined with five bridges single control indicators to evaluate the health condition of arch stone bridge, analysis the service bridge operation. Firstly, the

3、components of the bridge were assessed , then each parts of the bridge were assessed ,then the bridge deck system, the structure of the upper and lower structure were assessed respectively ,finally, general technical condition evaluation was evaluated ,the paper put forward the corresponding technic

4、al advice. 关键词：石拱桥；健康状况；检测；评定 中图分类号：K928 文献标识码： A Key words: stone arch bridge; health status; detection; evaluation 1 引言 石拱桥具有就地取材、施工简单、不需要大型设备等特点,在 50 年代80 年代得到大量推广使用。由于当时设计荷载较小，随着车辆荷载的增大，大多数石拱桥处于超负荷状态，并且石拱桥自重大，拱圈受力后产生较大的水平推力，对地基和墩台承载力要求高，由于设计和施工的不足，因而出现病害情况较多，需要维修加固，提高其承载能力。应运用科学合理的方法对桥梁的健康状况进行客观

5、而准确的评估，并在此基础上对桥梁进行及时合理的养护管理1。 2 石拱桥健康检测 2.1 石拱桥健康检测方法 本文探索采用公路桥梁技术状况评定标准 （JTG/T H21-2011）推荐的分层综合评定与五类桥梁单项控制指标相结合的方法，对石拱桥的健康状况进行评定。分析确定服役石 拱桥的运营情况，先对桥梁各构件进行评定，然后对桥梁各部件进行评定，再对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行桥梁总体技术状况的评定，得到全桥的结构技术状况评分。具体思路如表1 示2。 表 1 拱桥健康检测方法思路 2.2 检查内容 外观检查内容主要为3： （1）主拱圈外观检查内容主要为表观病害、变形和位移和裂缝。

6、 （2）拱上结构外观检查内容主要为实腹拱的侧墙与主拱圈脱裂、侧墙变形、拱上填料沉陷或开裂、空腹拱的腹拱或横向联结系变形、错位、立墙或立柱倾斜、表面缺陷、拱上结构裂缝、拱上填料排水不畅等。 （3）墩台外观质量检查内容主要为表观病害、裂缝、稳定性等。 （4）桥面系外观检查内容主要为桥面铺装、伸缩装置、排水设施、栏杆、护栏、人行道、照明、标志等。 2.3 桥梁技术状况评分 1、桥梁各构件技术状况评分 根据公路桥梁技术状况评定标准 （JTG/T H21-2011）桥梁各构件评分计算如下： PMCI1（BMCI1 或 DMCI1）=100- 当 x=1 时 当 x2 时 当=100 时 PMCI1（BM

7、CI1 或 DMCI1）=0 式中：PMCIi 桥梁上部结构第 i 类部件 l 构件的得分，值域为0100 分； BMCIi 桥梁下部结构第 i 类部件 l 构件的得分，值域为 0100分； DMCIi 桥面系第 i 类部件 l 构件的得分，值域为 0100 分； k第 i 类部件 l 构件出现扣分的指标的种类数； U、x、y 引入的变量 i部件类别 DPij第 i 类部件 l 构件的第 j 类检测指标的扣分值；根据构件各种检测指标扣分值进行计算，扣分值按表 2 规定取值。 表 2 测指标的扣分值 检测指标所能达到的最高等级类别 指标类别 1 类 2 类 3 类 4 类 5 类 3 类 0 2

8、0 35 4 类 0 25 40 50 5 类 0 35 45 60 100 2、桥梁各部件技术状况评分 桥梁部件的技术状况评分，按下式计算。 式中：PCCIi上部结构第 i 类部件的得分，值域为 0100 分；当上部结构中的主要部件某一构件评分值 PMCIi 在060)区间时，其相应的部件评分值 PCCIi=PMCIi； BCCIi 下部结构第 i 类部件的得分，值域为 0100 分；当下部结构中的主要部件某一构件评分值 BMCIi 在060)区间时，其相应的部件评分值 BCCIi=BMCIi； DCCIi 桥面系第 i 类部件的得分，值域为 0100 分； PCCImin上部结构第 i 类

9、部件中分值最低的构件得分值； BCCI min下部结构第 i 类部件中分值最低的构件得分值； DCC min桥面系第 i 类部件中分值最低的构件得分值； t随构件的数量而变的系数，见表 3 表 3 t 值 n（构建数） t n（构建数） t 1 20 6.6 2 10 21 6.48 3 9.7 22 6.36 4 9.5 23 6.24 5 9.2 24 6.12 6 8.9 25 6.00 7 8.7 26 5.88 8 8.5 27 5.76 9 8.3 28 5.64 10 8.1 29 5.52 11 7.9 30 5.4 12 7.7 40 4.9 13 7.5 50 4.4 14

10、 7.3 60 4.0 15 7.2 70 3.6 16 7.08 80 3.2 17 6.96 90 2.8 18 6.84 100 2.5 19 6.72 =200 2.3 注：1.n 为第 i 类部件的构件总数。 2.表中未列出的 t 值采用内插法计算。 3、桥梁主体部分技术状况评分 根据公路桥梁技术状况评定标准 （JTG/T H21-2011）桥梁上部结构、下部结构、桥面系技术状况评分计算如下： SPCI（SBCI 或 BDCI）= (BCCIi 或 DCCIi)Wi 式中：SPCI 桥梁上部结构技术状况评分； SBCI 桥梁下部结构技术状况评分； BDCI 桥面系技术状况评分； m上

11、部结构（下部结构或桥面系）的部件种类数； Wi第 i 类部件权重，按表 4 定取值。 对于桥梁中未设置的部件，应根据此部件的隶属关系，将其权重值分配给各既有部件，分配原则安全各既有部件权重在全部既有部件权重中所占比例进行分配。 表 4 拱桥各部件权重值 部位 类别 i 评价部件 权重 上部结构 1 主拱圈 0.7 2 拱上结构 0.2 3 桥面板 0.1 下部结构 4 翼墙、耳墙 0.02 5 锥坡、护坡 0.01 6 桥墩 0.3 7 桥台 0.3 8 墩台基础 0.28 9 河床 0.07 10 调冶构造物 0.02 桥面系 11 桥面铺装 0.4 12 伸缩缝装置 0.25 13 人行道

12、 0.1 14 栏杆、护栏 0.1 15 排水系统 0.1 16 照明、标志 0.05 4、桥梁总体技术状况评分 桥梁总体的技术状况评分，按下式计算： DrSPCIWSP+SBCIWSB+BDCIWD 式中：Dr桥梁总体技术状况评分，值域为 0100 分； WSP上部结构在全桥中所占的权重，按表 5 定取值； WSB下部结构在全桥中所占的权重，按表 4.5 定取值； WD 桥面系在全桥中所占的权重，按表 5 定取值。 表 5 结构组成权重值 桥梁部位 权重 上部结构 0.4 下部结构 0.4 桥面系 0.2 2.4 桥梁技术状况等级分类 1、依据公路桥梁技术状况评定标准 （JTG/T H21-

13、2011）的相关规定，桥梁技术状况等级分为五个等级，如下表 6 所示： 表 6 桥梁技术状况分类界限表 技术状况评分 技术状况等级 Dr Dr （SPCI、SBCI、BDCI） 1 类 2 类 3 类 4 类 5 类 95100 8095） 6080） 4060） 040） 其中：1 类全新状态，功能完好，Dr= 95100； 2 类有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响，Dr= 8095） ； 3 类有中等缺损，尚能维持正常使用功能，Dr= 6080） ； 4 类主要构件有大的缺损，严重影响桥梁适用功能；或影响承载能力，不能保证正常使用，Dr= 4060） ； 5 类主要构件存在严重缺损，不能正常

14、使用，危及桥梁安全，桥梁处于危险状态，Dr= 040） ； 2、在桥梁技术状况评价中，有下列情况之一时，整座桥梁评为 5 类桥： 1）上部结构有落梁，或有梁、板断裂现象。 2）结构出现明显的永久变形，变形大于规范值。 3）关键部位混凝土出现压碎或杆件失稳倾向；或桥面板出现严重坍塌。 4）拱脚严重错台、位移，造成拱顶挠度大于限值；或拱圈严重变形。5）圬工拱桥拱圈大范围砌体断裂，脱落现象严重。 6）腹拱、侧墙、立墙或立柱产生破坏造成桥面板严重塌落。 7）系杆或吊杆出现严重锈蚀或断裂现象。 8）桥墩、桥台或基础不稳定，出现严重滑动、下沉、位移、倾斜等现象。 3、当上部结构和下部结构技术状况等级为 3

15、 类，桥面系技术状况等级为 4 类，且桥梁总体技术状况评分为 40=Dr60 时，桥梁总体技术状况等级应评定为 3 类。 4、全桥总体技术状况等级评定时，当主要部件评分达到 4 类或 5 类且影响桥梁安全时，可按照桥梁主要部件最差的缺损状况评定。 参考文献(References)： 1 中华人民共和国行业标准. JTG/T H21-2011, 公路桥梁技术状况评定标准S. 北京:人民交通出版社, 2011. 2 郭彤,李爱群,李兆霞等.大跨径桥梁结构状态评估方法研究进展.东南大学学报自然科学版,2004,24(5):699-704 作者简介： 周卓,1983-，重庆人，工程硕士，主要研究方向为桥梁监测、评估与加固