ata[調研報告]第二章混凝土結構承載能力及耐久性評估

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1、混凝土結構承載能力及耐久性評估 2-1 在 役 混 凝 土 結 構 的 承 載 能 力 與耐 久 性 評 估 的 基 本 概 念 2-2 考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力評 估 方 法 基本內容 2-1 在 役 混 凝 土 結 構 的 承 載 能 力 與 耐久 性 評 估 的 基 本 概 念 混 凝 土 結 構 受 到 損 傷 后 ， 需 要 對 結 構損 傷 的 原 因 和 程 度 進 行 分 析 ， 對 損 傷 對 結構 承 載 能 力 及 耐 久 性 的 影 響 進 行 評 估 ， 其主 要 內 容 是 ： 考 慮 結 構 損 傷 影 響 的 承 載 能 力 評 估 在

2、 役 結 構 剩 余 使 用 壽 命 評 估 第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-1 在 役 混 凝 土 結 構 的 承 載 能 力與 耐 久 性 評 估 的 基 本 概 念 在 評 估 分 析 的 基 礎 上 ， 根 據(jù) 經(jīng) 濟 技術 條 件 ， 制 定 科 學 的 維 修 加 固 方 案 ， 提出 結 構 處 理 措 施 。 評 估 現(xiàn) 有 結 構 的 安 全 可 靠 性 的 核 心問 題 是 確 定 考 慮 結 構 病 害 損 傷 后 的 結 構承 載 能 力 。 橋 梁 結 構 的 承 載 能 力 評 定 通常 采 用 以 下 三 個 途 徑 ： 第二章 混凝土結構承載能力及

3、耐久性評 估 2-1 在 役 混 凝 土 結 構 的 承 載 能 力與 耐 久 性 評 估 的 基 本 概 念 根 據(jù) 相 關 規(guī) 范 要 求 對 照 橋 梁 的 存 在 的 缺陷 及 病 害 進 行 綜 合 評 定 現(xiàn) 場 荷 載 試 驗 評 估 方 法 通 過 現(xiàn) 場 荷 載 試 驗 （ 靜 載 試 驗 和 動載 試 驗 ） 可 直 接 檢 測 結 構 的 實 際 承 載 力 。荷 載 試 驗 與 理 論 計 算 分 析 相 結 合 是 比 較符 合 實 際 的 承 載 力 評 定 方 法 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 理 論 計 算 分 析 評 估 方 法 在 現(xiàn) 場 調

4、查 和 病 害 檢 測 分 析 的 基 礎上 ， 考 慮 結 構 病 害 、 損 傷 的 影 響 ， 按 現(xiàn)行 規(guī) 范 計 算 結 構 承 載 力 是 國 內 采 用 的 承載 力 評 估 的 主 要 方 法 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評估 2-1 在 役 混 凝 土 結 構 的 承 載 能 力 與耐 久 性 評 估 的 基 本 概 念 橋 梁 結 構 工 作 狀 況 評 定 （ 插 入 章 ） 1、 實 驗 結 果 整 理 分 析 對 原 始 資 料 的 整 理 分 析 ， 應 力 求 做 到 去偽 存 真 。 一 、 靜 載 試 驗 結 果 的 整 理 分 析 （ 一 ） 試 驗

5、 資 料 的 修 正 、 測 值 修 正 （ ） 根 據(jù) 各 類 儀 表 的 標 定 結 果 進 行 測 試數(shù) 據(jù) 的 修 正 。 （ ） 當 這 類 因 素 對 測 值 的 影 響 小 于 時 可 不 予 修 正 。 、 溫 度 影 響 系 數(shù) （ ） 加 載 試 驗 前 進 行 的 溫 度 穩(wěn) 定 觀 測 數(shù) 據(jù) ， 建 立 溫 度 變 化 的 線 性 關 系 。 （ ） 溫 度 變 化 量 的 觀 測 對 應 變 宜 采 用 構 件 表 面 溫 度 ， 對 撓 度 宜 采 用 氣 溫 。 、 支 點 沉 降 影 響 的 修 正 當 沉 降 量 較 大 時 ， 應 考 慮 其 對 撓 度

6、值的 影 響 。 （ 二 ） 測 點 變 形 與 應 變 的 計 算 根 據(jù) 量 測 數(shù) 據(jù) 做 下 列 計 算 ： 、 總 變 形 （ 或 總 應 變 ） 總 變 形 加 載 時 穩(wěn) 定 值 加 載 前 測 值 、 彈 性 變 形 （ 或 彈 性 應 變 ） 彈 性 變 形 加 載 時 穩(wěn) 定 值 卸 載 后 穩(wěn) 定 值 、 殘 余 變 形 （ 或 殘 余 應 變 ） 殘 余 變 形 卸 載 后 穩(wěn) 定 值 加 載 前 測 值 （ 三 ） 應 力 計 算 、 單 向 應 力 計 算 、 平 面 應 力 計 算 平 面 應 力 狀 態(tài) 常 采 用 應 變 花 來 測 量 。常 用 的 應 變

7、花 有 直 角 形 （ 45 ） 、 等 邊 形（ 60 ） 、 扇 形 、 傘 形 等 。 如 下 所 示 ： E 、 電 阻 應 變 片 的 種 類（ ） 金 屬 絲 式 應 變 片 （ ） 短 接 式 應 變 片 （ ） 箔 式 應 變 片 直 角 形 （ 45 ） 等 邊 形 （ 60 ） 扇 形 傘 形 （ 四 ） 試 驗 結 果 與 理 論 結 果 的 比 較 為 了 評 定 橋 梁 結 構 受 力 整 體 受 力 性 能 ，需 對 橋 梁 荷 載 試 驗 結 果 與 理 論 分 析 值 進 行比 較 ， 以 檢 驗 新 建 橋 梁 是 否 達 到 設 計 荷 載標 準 ， 或 判

8、 斷 舊 橋 的 承 載 能 力 。 如 將 結 構 位 移 、 應 變 等 實 測 值 與 理 論計 算 值 列 表 進 行 比 較 。 如 下 表 ： 靜 載 試 驗 位 移 結 果 整 理 表 二 、 動 載 試 驗 結 果 的 整 理 分 析 橋 梁 結 構 動 載 試 驗 結 果 主 要 包 括 橋 梁結 構 的 動 力 特 性 和 動 力 反 應 。 （ 一 ） 橋 梁 結 構 的 動 力 特 性 、 橋 梁 結 構 的 動 力 特 性 只 與 結 構 本 身 的固 有 性 質 有 關 ， 而 與 荷 載 等 其 他 因 素 無 關 ，它 是 結 構 振 動 系 統(tǒng) 的 基 本 特

9、 性 ， 是 進 行 結構 動 力 分 析 所 必 須 的 參 數(shù) 。 、 橋 梁 結 構 的 動 力 特 性 包 括 結 構 的 固 有頻 率 、 阻 尼 系 數(shù) 和 振 型 等 。 固有頻率 共振曲線 阻尼系數(shù) （ 二 ） 橋 梁 結 構 的 動 力 反 應 、 橋 梁 結 構 的 動 力 反 應 除 了 可 用 來 分 析結 構 在 動 荷 載 作 用 下 的 受 力 狀 態(tài) ， 還 可 驗證 或 修 改 理 論 計 算 值 ， 并 作 為 結 構 工 作 狀況 評 定 的 依 據(jù) 。 、 橋 梁 結 構 的 動 力 反 應 包 括 結 構 的 動 應變 、 動 撓 度 和 動 態(tài) 增

10、量 等 。 如 下 圖 ： 動應變 動撓度 動態(tài)增量 、 橋 梁 結 構 工 作 狀 況 評 定 經(jīng) 過 外 觀 檢 查 、 理 論 分 析 計 算 和 荷 載試 驗 的 橋 梁 ， 應 根 據(jù) 所 得 資 料 分 析 結 構 的工 作 狀 況 ， 進 一 步 評 定 橋 梁 承 載 能 力 ， 為新 建 橋 梁 做 出 鑒 定 結 論 ， 或 作 為 舊 橋 承 載力 鑒 定 檢 算 的 依 據(jù) ， 并 納 入 承 載 能 力 鑒 定報 告 。 、 檢 測 報 告 的 編 寫 在 全 部 試 驗 資 料 整 理 與 分 析 的 基 礎 上編 寫 橋 梁 結 構 靜 載 試 驗 報 告 ， 其

11、 主 要 內 容應 該 包 括 下 列 各 項 ： 一 、 橋 梁 概 況 二 、 試 驗 目 的 三 、 試 驗 方 案 四 、 試 驗 過 程 五 、 各 項 試 驗 達 到 的 精 度 六 、 試 驗 成 果 與 分 析 七 、 試 驗 記 錄 摘 錄 八 、 技 術 結 論 九 、 經(jīng) 驗 教 訓 十 、 圖 表 信 息 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法 結 構 的 剩 余 使 用 壽 命 預 測 是 耐 久 性評 估 的 核 心 內 容 。 結 構 的 剩 余 壽 命 系 指 在 不 加 維 修 或正 常 維 修 及 正 常 使 用 條 件 下

12、， 結 構 可 能繼 續(xù) 使 用 的 年 限 。 鋼 筋 銹 蝕 是 影 響 混 凝 土 結 構 耐 久 性和 使 用 壽 命 的 重 要 因 素 ， 因 此 ， 一 般 將鋼 筋 銹 蝕 作 為 判 斷 混 凝 土 結 構 使 用 壽 命終 結 的 標 準 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法 1、 鋼 筋 銹 蝕 對 結 構 承 載 力 的 影 響 混 凝 土 中 的 鋼 筋 腐 蝕 是 造 成 混 凝 土結 構 損 傷 ， 影 響 結 構 承 載 能 力 的 最 主 要因 素 ， 其 主 要 表 現(xiàn) 是 ： 鋼

13、 筋 腐 蝕 后 ， 使 鋼 筋 的 有 效 截 面 面積 減 少 ； 鋼 筋 腐 蝕 后 ， 力 學 性 能 劣 化 ， 強 度降 低 ； 第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法 鋼 筋 腐 蝕 后 ， 混 凝 土 保 護 層 開 裂 甚至 脫 落 ， 使 混 凝 土 的 有 效 斷 面 減 少 ； 鋼 筋 腐 蝕 后 ， 鋼 筋 與 混 凝 土 之 間 的粘 結 性 能 退 化 ， 影 響 鋼 筋 與 混 凝 土 的 共同 工 作 。 具 體 表 現(xiàn) 形 式 如 下 ：第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2

14、考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法（ 1） 腐 蝕 鋼 筋 的 屈 服 強 度 和 極 限 強 度 降低 鋼 筋 腐 蝕 對 其 力 學 性 能 的 影 響 取 決于 腐 蝕 程 度 。 試 驗 研 究 表 明 ， 腐 蝕 鋼 筋的 屈 服 強 度 與 相 應 的 截 面 損 失 率 之 間 的關 系 ， 基 本 上 服 從 線 性 關 系 。 第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法 （ 2） 腐 蝕 鋼 筋 與 混 凝 土 之 間 的 粘 結 性 能退 化 對 承 載 力 的 影 響 。

15、混 凝 土 中 的 鋼 筋 腐 蝕 后 ， 在 鋼 筋 與混 凝 土 接 口 上 生 成 疏 松 的 銹 層 ， 破 壞 鋼筋 表 面 與 混 凝 土 之 間 的 化 學 膠 結 力 ， 并降 低 了 鋼 筋 與 混 凝 土 之 間 的 摩 擦 力 ， 所有 這 些 因 素 都 將 導 致 鋼 筋 與 混 凝 土 之 間的 粘 結 性 能 退 化 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法2、 考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 計 算（ 1） 正 截 面 抗 彎 承 載 力 對 使 用 多 年 的 在 役

16、 結 構 進 行 承 載 能力 評 估 時 ， 應 考 慮 鋼 筋 腐 蝕 的 影 響 。 如 果 受 壓 區(qū) 混 凝 土 截 面 損 失 較 大 時 ，則 應 考 慮 其 對 承 載 力 的 影 響 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 圖 2-1 考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 受 彎 構 件正 截 面 承 載 力 計 算 簡 圖 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法（ 2） 斜 截 面 抗 剪 承 載 力 對 在 役 結 構 的 斜 截 面 抗 剪 承 載 力 計算 ， 應 考 慮 斜 裂 縫 對 混 凝 土 抗 剪 承 載 力的 影 響 ， 及 鋼 筋 銹 蝕 對 箍 筋 和 彎 起 鋼 筋抗 剪 承 載 力 的 影 響 。第二章 混凝土結構承載能力及耐久性評 估 12 2鋼 筋 混 凝 土 梁 結 構 裂 縫 2-2考 慮 鋼 筋 腐 蝕 影 響 的 承 載 能 力 評估 方 法