浅议桥梁工程安全Word文档格式.doc

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2012年春季

学号：

201108043924

学生：

孙杰

指导教师：

张艳青

完成日期：

2014年02月14日

II

内容摘要

大型桥梁健康与安全监测是近年来国际上的研究热点，国内几座特大型桥梁已经或者将要配置安全监测系统。

本文基于大量调查研究、实际桥梁考查的基础上，重点就桥梁健康与安全监测系统存在的问题及发展趋势进行了分析。

首先简要总结了近年来国内外桥梁健康监测的研究状况，其次简要介绍了桥梁健康检测的常用仪器和方法，然后就桥梁安全评价做出了简要分析，最后结合实例并对桥梁健康检测以及桥梁安全性评估工作的发展方向进行了探讨性的分析。

关键词：

桥梁；

健康监测；

安全评价；

监测管理系统

目录

内容摘要 1

引言 3

一概述 4

（一）桥梁健康检测与安全评价简介 4

（二）桥梁健康检测与安全评价的重要性 5

（三）桥梁健康检测的内容和依据 5

（四）常用检测仪器 6

二桥梁健康检测的常用方法 7

（一）混凝土结构无损检测 7

（二）混凝土结构半破损检测 7

（三）钢结构无损检测 8

（四）预应力混凝土结构检测 8

三桥梁安全评价 9

（一）桥梁安全的耐震评价 9

（二）桥梁安全的荷载评价 9

（三）桥梁安全的河川耐洪能力评价 10

（四）土石流桥梁安全评价 10

四结合工程实例分析 11

（一）某大跨度悬索桥结构安全评估 11

（二）评估指标的无量纲化处理 11

（三）指标评分值制定 11

（四）指标权重的确定 12

（五）基于变权综合原理的全桥结构安全评估算例 12

五结论与建议 13

参考文献 15

引言

随着桥梁建设的不断发展，桥梁结构的形式与功能日益复杂，人们对现代桥梁的质量和寿命越来越重视。

通常情况下，25年是桥梁使用期限的临界点，超过临界点意味着桥梁进入老化期，根据此标准，我国有百分之四十的桥梁位于此范围之内，均属于老龄桥梁，伴随时间的推移，老龄桥梁数量也日益增长，对于桥梁的安全评估以及保养维护逐渐备受桥梁的使用者和管理者所关注。

桥梁的结构经历长时间使用后，必然会形成不同程度的损伤，而桥梁的安全性亦随之降低。

影响桥梁安全的因素有很多，其中人为因素包括原设计未达到使用要求，施工标准低，使用不当，坏或桥面不平整对桥梁结构带来的不利影响等等，还受自然灾害的影响包括风暴、地震等，桥梁的承载能力与耐用性因此而下降，直接影响着桥梁的安全性。

因此，桥梁的定期检测以及监测工作就显得非常重要，是保障桥梁结构安全的有利措施。

另外，现时建设桥梁的新工艺、新材料、新结构形式层出不穷，这些都必须做一些检测，务求积累更多的工程经验，此外，也需要对采用劣质材料、赶工期、施工方法不正确而导致桥梁出现损伤的情况做全面的评估和鉴定。

桥梁检测是采用相关技术手段对桥梁的主体结构进行检查、检测，全面了解桥梁健康状况，找出病害原因、损伤程度等，从而对桥梁实有的承载能力以及是否能够正常运营等问题给出明确结论，同时还应提出需要采取的措施及维修加固方案。

道路运输畅通是国民经济顺利发展的前提，桥梁结构的正确评估以及经济合理的加固措施是道路运输畅通的保证，因此，桥梁评估工作的开展有着重要的理论和现实意义，也是亟待研究的课题。

桥梁结构信息的收集、分析、过滤都能通过桥梁评估工作来完成，另一方面，将信息及时反馈给桥梁管理部门，对制定高效、经济合理的维护方案有重要帮助，这也是合理科学管理桥梁运营的首要前提，便于桥梁管理部门制定相应策略。

一概述

结合当前国内外关于外桥梁健康与安全检测系统的研究成果，在分析大跨度桥梁发展趋势的基础上，并分析现阶段国内关于实际检测系统的发展概况，结合笔者相关科研工作经验。

在本文研究中，分析了桥梁健康检测的定位问题以及现有的健康检测系统存在的缺陷，基于此提出相应的解决办法，并讨论我国未来桥梁健康检测技术的发展趋势。

（一）桥梁健康检测与安全评价简介

由于自然环境的作用和建设材料随时间各种性能也随之退化，导致桥梁在建造和使用过程中会出现一定程度的损伤，若损伤得不到及时检查及维修，会使桥梁影响行车安全甚至垮塌，导致桥梁使用寿命缩短。

只有加强对桥梁健康检测和安全评估的管理意识，才能保证桥梁结构的安全性、耐久性和适用性，所以提出对桥梁施工、养护、管理等工作要实施合理的方法更为重要[1]。

大型桥梁的生命过程主要包含三个阶段，即总体规划、设计施工及运营管理，过往人们着重于设计施工这一块。

我国交通网络系统建设的日益完善，为使大型桥梁的利用率最大化，越来越多人重视总体规划这一块。

随着大型桥梁建成投入使用后，由于缺乏科学的管理而造成桥梁状况每况愈下，在确保桥梁的正常运营，桥梁的健康监测及安全性评估工作也备受关注。

桥梁竣工启用后，随着时间的推移，受风暴、雨雪等自然因素的影响，加上承受着日益增加的车流量，桥梁便会出现老化及损坏。

基于我国经济高速发展的环境下，对交通运输能力提出新的要求，另外，部分桥梁的功能退化现象日益严重。

为此，要保障大型桥梁的正常运行，实施有效的桥梁检测和安全评估的工作就显得至关重要。

同时，对位于重要的公路及铁路运输枢纽的大型桥梁要加强安全评估力度，排查潜在病害并切实做好桥梁保养工作，这样能够最大程度的节约人力物力，防止因结构损坏而造成交通枢纽断裂，给社会及国家造成重大的经济损失。

大型桥梁因缺乏必要的健康监测或安全评估而无法了解桥梁的退化程度，最严重的后果可能会造成桥梁结构性损坏而发生桥毁人忙的事故。

现阶段，鉴于大型桥梁具有复杂性，对大型桥梁的监测评估还是依赖收集人工检测数据后进行综合分析评估，不过传统的人工检测方法因其具有低效性及滞后性，加剧桥梁的运营成本及资源配置不合理等问题，现已无法适应桥梁的发展需要。

基于此，通过较低的成本建立与桥梁结构相适应的评估方法，并整合到桥梁检测和安全评估系统中，不但能提升检测效率，而且能实时监测桥梁的健康状况，这对制定科学合理的桥梁维护措施和优化资金配置有重要的作用，为社会和经济带来重大的效益。

（二）桥梁健康检测与安全评价的重要性

近年来随着交通网络的迅速发展和国家经济技术的发展壮大，桥梁在设计和建设的跨度越来越大，功能和形式更加复杂并多样化，以及国家在桥梁建设所花费的巨大投资将会极大的刺激国民经济的发展，20世纪80年代中后期开始国内外多个国家越来越重视到桥梁的安全评估和健康检测工作。

我国上海徐浦大桥、虎门大桥、江阴长江大桥、武汉阳逻公路的大桥都建立了健康检测安全评估系统；

江苏润扬长江大桥的结构健康检测系统更加全方位，它的检测包括：

对地动脉、大桥的车流量、桥址处的气候环境（风向、风速）、道路车辆荷载状况（车载、车流量、车速）、索塔沉降等[2]。

桥梁建成通车后，随着桥龄的增长，会受到气候、风暴、雨雪等自然因素的影响，加上承受着日益增加的车流量，桥梁便会出现老化及损坏。

在我国，就曾经发生多起因桥梁损害断裂造成的事故，比如济南黄河公路大桥和广州海印桥，这两座大桥因斜拉索出现锈蚀现象而断裂，都需提前更换。

再有重庆纂江彩虹桥大桥，因其主体结构坍塌，致使40人死亡以及14人受伤，造成的经济损失达到631万元；

宜宾市的南门大桥南北两端曾经先后发生吊索断裂事故，分别造成大桥桥面坍塌40米和20米。

在国外，也曾经发生类似的大桥断裂事故，比如在1994年，位于韩国首都汉城（现为首尔）的圣水大桥，中央断断裂50米，并有15米落入江中，此次事故导致32人死亡及17人重伤。

大型桥梁结构的安全性问题已经关系到国家财产以及人民的生命安全，因此越来越受到国内外桥梁工程师所重视。

（三）桥梁健康检测的内容和依据

桥梁健康检测内容及依据主要有：

1）荷载：

由风、温度、地震和交通等引起的荷载。

用以记录风向、风速等进程和历史的风速仪，这些数据经过处理后可以算出风功率谱；

用以记录车流通过桥梁的时程历史，监测数据得到系统处理后可计算出交通荷载谱的动态地秤；

用以记录温度和温差时程历史的温度计；

用以记录地质作用和地震作用的强震仪；

用以记录桥梁上车流情况和桥梁上的交通事故的摄像机。

2）结构的静动力反应：

用力环、磁弹性仪、剪力销等测力计记录主缆、锚杆和吊杆的张力历史；

用位移计、倾角仪记录结构静动力变形和转角、支座和伸缩缝静动力相对位移历史；

用加速度计记录结构各部位的反应加速度及结构的模态参数；

用应变仪记录桥梁构件的静动力应变和应力。

3）几何监测：

对桥梁各部位的静态位移和位置进行监测，所使用传感器有：

位移计、GPS、倾角仪、数字像机、电子测距仪（EDM）等[3]。

（四）常用检测仪器

常用检测仪器主要有：

用以记录温度和温差时程历史的温度计[4]；

位移计、GPS、倾角仪、数字像机、电子测距仪（EDM）等。

4）具体还有：

光纤传感仪器，光纤传感器件，工具式应变传感器，振悬式弧焊型应变计，温度传感器，动态应变加速度传感器，无线静电采集系统，无线动态采集系统。

二桥梁健康检测的常用方法

（一）混凝土结构无损检测

混凝土无损检测技术，是在不破坏结构构件的前提下，直接从结构物上测试，定位钢筋位置及测定混凝土强度或损伤，能够实现混凝土的多次检测，广泛适用于建筑工程各阶段混凝土质量的检测。

本节要介绍的是超声回弹综合法以及电磁感应法。

所谓超声回弹综合法，基于声速值、回弹值以及混凝土强度三个值的相互关系，在常规条件下，测定混凝土的部分物理量，再通过一系列的计算得出混凝土的特征强度。

不过，混凝土作为一种复合物，物质的均匀性差，当采用单一的检测方法来测定混凝土强度，受多种因素作用，最终测定的结果精确度低。

若是通过2种或者2种以上的检测方法，对多个物理量进行测定，再分析各个物理量与混凝土强度之间的关系，从而综合分析计算出混凝土的强度。

采用综合的检测方法，可以全面地检测混凝土各个影响因素，而且还可以排除