| 1.任務(wù)來源 | |||
| 廣東省交通廳科技項目，編號2007-17 | |||
| 2.應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理 | |||
| 1、應(yīng)用領(lǐng)域： 已建大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。 2、技術(shù)原理： 研究全面分析了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期過量下?lián)霞伴_裂的各種影響因素，基于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理。 建立和開發(fā)了基于應(yīng)力釋放原理的在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法等在役橋梁狀態(tài)評估方法和技術(shù)。 提出了過量下?lián)项A(yù)應(yīng)力混凝土梁橋加固技術(shù)，并進行了工程應(yīng)用；從而形成了已建大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋下?lián)峡刂频某商准夹g(shù)。在技術(shù)上取得了創(chuàng)新性的突破，圓滿完成了計劃項目合同的技術(shù)指標(biāo)。 |
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| 3.性能指標(biāo) | |||
| 1）基于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理：從理論上看，預(yù)應(yīng)力反向彎矩與荷載彎矩不匹配必然造成混凝土梁橋的長期變形；過量下?lián)系闹饕蚴怯捎诤爿d超重和預(yù)應(yīng)力過量損失，徐變的存在使之形成了“變形-預(yù)應(yīng)力損失-變形-再預(yù)應(yīng)力損失”的循環(huán)鏈，且試驗也表明徐變系數(shù)將隨應(yīng)力水平的提高而增加；當(dāng)預(yù)應(yīng)力不能抵消外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力時，梁體將出現(xiàn)裂縫，裂縫的出現(xiàn)將加劇下?lián)狭俊? 2）開發(fā)了基于應(yīng)力釋放原理的在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)測試方法，可用于判定已建橋梁混凝土的應(yīng)力狀況。 3）開發(fā)了基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法，可用于對在役混凝土橋梁的抗彎剛度及分布特點作出定量評估，并由此推斷截面的裂縫情況。 4）建立了基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法，研究了目前國內(nèi)高速公路車輛荷載特性，為修正我國公路橋梁的荷載模型提供了基礎(chǔ)。 5）探索了利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法，可以對開裂過程引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布過程進行模擬，提供了一種實用橋梁狀態(tài)評估方法。 6）在對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期過量下?lián)吓c開裂機理分析的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的加固對策、原則，并給出了病害處治的流程。 7）明確了箱內(nèi)施加體外預(yù)應(yīng)力、箱外施加體外預(yù)應(yīng)力、增加斜拉索、置換主梁跨中梁段、后期橋面鋪裝采用輕質(zhì)混凝土減載等加固方法及其組合方案的有效性。 8）建立的成套技術(shù)在背景工程汾江大橋、潭州大橋的病害處治、狀態(tài)評估和加固中得到系統(tǒng)應(yīng)用。 |
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| 4.成果關(guān)鍵技術(shù)介紹 | |||
| 研究全面分析了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期過量下?lián)霞伴_裂的各種影響因素，基于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論，提出了這一病害發(fā)生和發(fā)展的機理。建立和開發(fā)了基于應(yīng)力釋放原理的在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫的簡化方法等在役橋梁狀態(tài)評估方法和技術(shù)。提出了過量下?lián)项A(yù)應(yīng)力混凝土梁橋加固技術(shù)，并進行了工程應(yīng)用；從而形成了已建大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋下?lián)峡刂频某商准夹g(shù)。 | |||
| 5.與國內(nèi)外同類技術(shù)比較 | |||
| 1）對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋過量下?lián)弦约伴_裂問題進行了系統(tǒng)研究，首次基于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論，揭示了該類橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害發(fā)生的過程與機理，對此類橋梁病害處治及設(shè)計優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。 2）建立和開發(fā)了基于應(yīng)力釋放原理的在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)測試方法、基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法、基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法、利用空間有限元方法分析混凝土梁裂縫等方法和技術(shù)，豐富了橋梁病害處治的技術(shù)手段，提升了在役橋梁狀態(tài)評估和決策水平。 3）在對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期過量下?lián)吓c開裂機理分析的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的加固對策、原則，并給出了病害處治的流程。研究了箱內(nèi)施加體外預(yù)應(yīng)力、箱外施加體外預(yù)應(yīng)力、增加斜拉索、置換主梁跨中梁段、后期橋面鋪裝采用輕質(zhì)混凝土減載等加固方法及其組合方案的有效性。 4）研究形成的在役大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害處治成套技術(shù)具有顯著的集成和創(chuàng)新性。 |
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| 6.成果的創(chuàng)造性、先進性 | |||
| 一、項目基于現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論和混凝土梁構(gòu)件長期性能試驗，系統(tǒng)地揭示了該類橋梁過量下?lián)霞伴_裂病害發(fā)生的過程與機理，對此類橋梁設(shè)計優(yōu)化、病害處治和加固具有重要的指導(dǎo)意義。 （1）揭示了該類橋梁以恒載與預(yù)應(yīng)力效應(yīng)不相匹配引起的徐變變形為起因，預(yù)應(yīng)力長期損失為主導(dǎo)，混凝土開裂與梁體變形耦合作用導(dǎo)致的長期下?lián)蠙C理。 （2）發(fā)現(xiàn)了在高應(yīng)力狀態(tài)下混凝土梁長期變形試驗值和預(yù)應(yīng)力損失試驗值都大于現(xiàn)行規(guī)范計算結(jié)果的基本規(guī)律。應(yīng)力越高混凝土結(jié)構(gòu)其長期下?lián)显囼炛蹬c規(guī)范計算值偏差越大，即使在應(yīng)力不超過0.5 倍標(biāo)準值的情況下，仍表現(xiàn)出非線性特征。 二、項目結(jié)合在役汾江大橋和潭洲大橋，對已建大跨度梁橋過量下?lián)虾烷_裂的病害，建立和開發(fā)了一套較完善、實用的橋梁損傷識別、狀態(tài)評估和健康診斷的方法和手段，主要包括： （1）首次研發(fā)了基于位移影響線測試的橋梁實際剛度識別方法，可用于對在役混凝土橋梁的抗彎剛度及分布特點作出定量評估，并由此推斷截面的裂縫情況。 （2）建立了利用空間有限元分析混凝土梁橋裂縫開展的簡化模型，模擬了開裂引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，提出了實用的橋梁狀態(tài)評估方法。 （3）獨立開發(fā)了基于應(yīng)力釋放原理的在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)測試技術(shù)，已用于判定已建橋梁混凝土的應(yīng)力狀況。 （4）率先建立了基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的梁橋承載能力全概率評價方法，研究了目前國內(nèi)高速公路車輛荷載特性，為我國公路橋梁的荷載模型的修正提供了依據(jù)。 三、系統(tǒng)地建立起長期過量下?lián)洗罂缍攘簶虻募庸虒Σ?、原則和流程，提出了增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力+橋面鋪裝采用輕質(zhì)混凝土減載的組合加固方法，加固效率高、實用性強、性價比高。 該項目研究形成的針對過量下?lián)虾烷_裂的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋狀態(tài)評估和加固系列技術(shù)，成功的應(yīng)用于汾江大橋和潭洲大橋加固工程。研究成果具有創(chuàng)新性和實用性。 |
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| 7.作用意義 | |||
| 由于大跨徑連續(xù)梁橋的長期下?lián)?、開裂等因素相互作用，形成惡性循環(huán)，嚴重的影響橋梁的正常使用和使用壽命，并且導(dǎo)致后期加固養(yǎng)護的難度提高、費用大幅增加。通過本項目的研究，為佛開高速公路的建設(shè)和管養(yǎng)提供前沿技術(shù)支持。在明確大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋長期下?lián)虾烷_裂的機理的基礎(chǔ)上，從設(shè)計、施工、成橋后（主動性）監(jiān)測等源頭上解決下?lián)虾烷_裂問題，并最終形成豐富、主動和有效的解決方案。從而，提高佛開高速公路同類橋梁的使用性能和安全性；減少建設(shè)管理單位成橋后長期的管養(yǎng)難度和成本。 | |||
| 8.推廣應(yīng)用前景與措施 | |||
| 研究明確了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋長期下?lián)虾烷_裂的機理，從設(shè)計、施工、成橋運營等環(huán)節(jié)解決下?lián)虾烷_裂問題，并形成了豐富、主動和有效的解決方案。成果可為高速公路同類橋梁的使用性能和安全性；減少建設(shè)管理單位成橋后長期的管養(yǎng)難度和成本；延長橋梁使用壽命和使用效率；并有助于及我國同類公路橋梁建設(shè)水平的階段性提高。 |
