路桥工程是我国交通运输中很重要的一项工程项目,公路和桥梁在使用过程中都会老化,或者出现一些问题,很多地区也会针对公路桥梁进行一些改造。本文是一篇工程师职称论文范文,主要论述了公路旧桥加固检测与后评价技术。
摘 要:本文总结归纳出对公路旧桥改造的后评价方法,应用荷载试验和回弹法进行检测,根据加固前后桥梁各部件技术状况的对比来评价加固的效果,用旧桥加固项目竣工决算和拆除重建的估算值进行效益分析,取得良好效果。
关键词:后评价,旧桥加固,农村公路,荷载试验
1.前言
随着我国经济的快速发展,近些年我国公路交通的通行量和单车荷载重量均呈快速上升趋势,尽管交通运输部每年都安排大量资金用于危旧桥梁的改造,但我国目前公路桥梁中设计荷载较低的桥梁数量众多,实践证明,采用适当的加固技术和措施可以起到恢复和提高旧桥的承载能力,延长桥梁的使用寿命,本文根据具体的旧桥加固实例,参考了大量国内外文献,在分析总结建设项目后评价的基础上,以目前的公路建设项目后评价成果为依据,创新了适合公路旧桥维修加固后评价的方法,并且在实际桥梁加固的例子中进行验证,收到良好的社会经济效益
2.国内外项目后评价的发展概况
项目后评价的理论与实践都源于美国,在20世纪30年代与项目前评估同时产生,当时主要作为美国国会监督政府政策性投资的手段,在西方发达国家,后评价主要是针对国家的预算、计划和项目等进行评价。这些国家有评价的法律和系统的规则、明确的管理机构、系统的方法和程序。美国是后评价做得比较好的国家之一。我国的项目后评价是从20世纪80年代引入的,但由于重视程度不够,一直发展缓慢。1996年交通部下发了交计字[1996]1130号文,正式印发了《公路建设项目后评价工作管理办法》和《公路建设项目后评价报告编制办法》,进一步规范了后评价的管理工作,完善了我国公路建设项目的评价体系,使我国公路建设后评价工作迈上了一个新台阶。
3.公路旧桥加固后评价主要方法
(1)对于旧桥加固项目,搜集加固之前的资料,和加固完成时的资料,运用系统分析的方法,选择利用数据;
(2)旧桥加固项目实行后评价主要集中在静、动荷载试验;对比旧桥加固前后的技术性指标;
(3)用回弹法测定混凝土强度;
(4)关于旧桥加固的决算额和拆除重建的估算额对比。
4.旧桥加固后评价工程实例
4.1工程概况
赵堤东天然文岩渠桥位于新乡市干线公路上,设计荷载:汽-20级,该桥为8孔16米钢筋混凝土简支梁桥,梁板为T型梁,桥宽为9.4m,桥梁下部为打入桩基础,桩径为0.6米。主要病害为:部分 结构因使用时间长破坏变形严重,铺装网裂,形成部分坑槽等。评定为三类桥梁。
主要加固措施:
(1)桥面系。将原有桥面系面层铲除,直至桥面铺装钢筋露出为止,清渣后,重新进行桥面系施工。
(2)伸缩缝。重新安装伸缩缝。
(3)人行道及栏杆。该桥原有人行道及栏杆存在多处断裂、缺失等损坏情况,无维修价值,铲除后重新更换为防撞护栏。
(4)主梁。该桥主梁由于整体性降低,采用对桥每一片主梁进行粘贴碳纤维布加固。提高了主梁的抗剪、抗弯能力。
(5)桥头搭板。将原有搭板掀起,重新浇注新搭板,长度不低于6米。
为了对加固后的桥梁状况进行评价,设计单位对桥进行了静、动荷载试验。
4.2静、动荷载试验
4.2.1试验目的
为确定加固后的桥梁是否符合加固设计要求,为长期维护积累资料,并为旧桥加固的后评价工作提供依据。
4.2.2试验依据
(1)《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》1988
( 2)《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021-89/JTG D60-2004
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》JTJ 023-85/JTG D62-2004
4.2.3试验仪器
主要试验仪器如表4.1所示:
4.2.4测试断面
桥垮结构为简支体系,为搭设支架的方便,选择靠近岸边的孔作为荷载试验孔。采用桥梁结构分析专用程序对该桥进行结构静、动力分析,从而确定边孔的1/4(Ⅱ-Ⅱ)及跨中截面(Ⅰ-Ⅰ)作为应变、挠度及动态测试位置,测试位置布置如图4.1所示:
4.2.5测点布置
在桥下搭设支架,布置应变和挠度测点,沿纵桥向布置于2个断面,全桥共布置应变测点40个,挠度测点10个,一个动挠度测点。
图4.1 测试断面布置图
4.2.6试验荷载
(1)静力试验荷载
根据《公路旧桥承载能力鉴定办法(试行)》的规定,一般采用基本荷载,静力试验荷载的效率系数 取值范围为1.05≥ ≥0.8,
式中: ――试验荷载作用下,检测部位变位或内力的计算值;
――静力实验荷载效率;
――设计标准荷载作用下,检测部位的变位或内力的计算值(不计动力系数);
――设计所取用的动力系数。
本次试验的荷载效率见表4.2所示。
(2)动力试验荷载
取一辆317.4KN试验车辆荷载作为动力试验荷载。
4.2.7试验工况和加载方法
(1)静力荷载试验工况
取Ⅰ、Ⅱ号截面为控制截面,以最不利布载下的中载、偏载两种方式,共计3个工况。
(2)动力荷载试验工况
根据该桥的结构状况及桥面现状,采用一辆试验载重汽车,分别以30KM/h和40KM/h匀速驶过桥面进行激振。结果见表4.3。
4.3试验结果与理论计算
由试验得出,桥梁加固后在相当于公路-Ⅱ级试验荷载作用下,实测挠度值与理论计算挠度值对比分析,得出如下结论: (1)理论值均大于实测值,校验系数在0.30~0.50之间;
(2)结构一阶自振频率实测值大于理论计算值,说明加固后结构有较大刚度;
(3)实测冲击系数小于理论计算值,说明加固后桥面较平整。
(4)实测加固后桥跨结构的横向分布都比较均匀,表明结构整体刚度较好。
(5)应变分析
桥梁粘贴碳纤维布加固后,该桥控制截面受拉区应变理论计算值比加固前的理论计算值小,加固后该桥控制截面受拉区应变实测值比加固前的实测值要小;理论承载力提高17%~19%左右,实测承载力提高为26%~55%,说明加固后桥梁结构的承载力有较大提高。能达到公路-Ⅱ级荷载标准。
4.4对比旧桥加固前后的技术指标
对桥梁结构进行加固前和加固后的评价:
该桥总体技术状况由三类上升至二类,整体性能和各部件功能保持较好状态。
4.5回弹法检测混凝土强度
长垣县赵堤东天然文岩渠桥的混凝土检测采用回弹法检测混凝土的抗压强度,使用的回弹仪型号为HT-225普通型混凝土回弹仪。测区的选择在桥台、桥墩、盖梁、梁板、耳墙上面分别选定两个测区,每个测区进行16次测点回弹试验,取16个回弹值。
每个测区的16个回弹值中去掉3个最大值和3个最小值,余下的10个回弹值加权取平均值就可以求得测区平均回弹值 ,碳化深度取1.0mm,由《回弹法检测混凝土抗压强
度技术规程》附录A《测区混凝土强度换算表》查表得出,测区混凝土强度换算值 。
回弹值测定计算表见表4.3所示:
由公式可求出结构测区混凝土强度换算值的平均值 和结构测区混凝土强度换算值的标准差 ,结果如下:
代入便可求出结构混凝土强度推定值
因此该桥的混凝土结构的混凝土抗压强度推定值为40.1MPa,由此判断该桥梁的混凝土老化程度不深,混凝土抗压性能不错,桥梁经过碳纤维布的加固后,它的使用寿命得以延长,服务年限有所增加,结构整体状况很好,为目标持续性评价提供了数据基础。
4.6经济性评价
该加固费用相对于其他加固方法更加经济,有效,也比拆除重新更加经济、合理,加固费用对比如表4.4所示:
由表可以看出,粘贴碳纤维布比贴钢板法节省45%的加固费用,比增大截面法节省50%的加固费用,同时与在此处拆除原有老桥,新建桥梁相比,其加固费用约为拆除重建总费用的20%~30%,节省了大量的资金,并且不影响正常的交通,取得了良好的经济效益和社会效益。
利用同望WECOST公路工程造价管理系统,对拟拆除重建桥梁进行估算分析,拟重建桥梁为预应力空心板梁,8孔16米,全长133.04米,桥面净宽7m,全宽8m,下部结构为桩柱式基础。项目竣工决算金额(A)和拆除重建估算金额(B)进行对比:
由A=109.0553(万元);B=490.5930(万元),
则A/B=22.22%
A/B值远小于30%,则可以说该桥梁加固的经济性评价为优良。
5.结束语
根据加固实例,运用旧桥加固的后评价方法,对该桥进行评价,检验这种方法的可靠性与有效性。运用检测仪器对该桥进行动静荷载试验,后期数据处理采用ANSYS和MIDAS CIVIL 进行建模分析;检查桥梁各部件的技术状况进行对比,说明通过加固改造使桥梁结构的强度大大得到改善;运用回弹法检测混凝土的强度,确定混凝土的强度和老化程度;利用同望WECOST公路工程造价管理系统软件来进行旧桥拆除重建的估算,和项目竣工决算进行对比,对桥梁的经济性和合理性进行评价。
参考文献
[1] 徐岳、武同乐、张劲泉.桥梁加固后评价方法研究[J].公路交通学报,2006.23(4)
[2] 王建军.公路建设项目后评价理论研究[D].西安:长安大学,2003
[3] 交通部.公路建设项目后评价工作管理办法.交计发, 1996.1130.
[4] 交通部.公路建设项目后评价报告编制办法.交计发1996.1130.
工程师职称论文发表期刊推荐《公路》于1956年由中共中央宣传部批准创刊,是中国公路行业出版最早的中央级技术类科学技术期刊。《公路》杂志的主管单位是中华人民共和国交通部,主办单位是中交公路规划设计院(原交通部公路规划设计院),出版单位是《公路》杂志社。