承载能力评估（精选9篇）
承载能力评估 篇1
概述
随着交通流量和车载吨位的增加, 危旧桥梁数量不断加大、桥梁安全运营隐患频现。如何判明主体结构的应力状态, 如何确切知道桥梁承载能力, 这是我们桥梁工程师所面临的很现实而又较棘手的问题。实践要求广大桥梁养护工程师必须对这一问题进行深入探讨, 不断地提高判定桥梁承载能力的技术水平, 这样在日后桥梁的维修加固和改建工作中, 才能具备准确的技术支持, 从而保证桥梁具备良好的使用性能。
加固设计必须要建立在根据实际情况对其承载能力进行科学评价基础之上。
1 在役桥梁承载力的主要影响因素分析
1.1 结构完整性对桥梁结构承载力的影响
桥梁在长期的运营过程中, 部分桥梁构件有一定程度的损伤, 致使原设计比较合理的受力结构, 在构件损伤后受力失去合理性, 造成局部受力过大、结构整体性不足的后果, 这些都削弱了桥梁结构的承载力。
1.2 变形对桥梁结构承载力的影响
不超过《公桥规》规定限值的短期荷载作用下的桥梁结构变形, 对桥梁运营的影响是安全的。对于超过限值的荷载引起的结构残余累计变形, 会影响桥梁的承载能力。
1.3 裂缝对桥梁结构的影响
在混凝土桥梁中, 裂缝是十分常见的一种病害, 通常我们将其分为结构裂缝和非结构裂缝两种。而由外界荷载所导致的裂缝就是结构裂缝, 其表现状态就是桥梁结构的整体承载力出现了明显的下降或不足;而由于混凝土自身性能达不到要求或是不能满足外界条件而导致了裂缝就是非结构裂缝。钢筋混凝土结构受力后出现裂缝, 其本质关系即表现了出来, 通过裂缝可以判断实际桥梁属于纯弯、弯压、剪压等何种破坏模式。
1.4 混凝土施工质量问题的影响
由于在实际工程中钢筋混凝土构件内部存在质量缺陷及密实度差, 大大削弱混凝土抵抗外界有害介质侵蚀的能力。造成混凝土的碳化、钢筋的锈蚀、混凝土表面的风化等病害, 使混凝土本身强度下降, 严重影响了钢筋混凝土构件的承载能力。
1.5 钢筋锈蚀对桥梁结构承载力的影响
钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的影响主要表现在:减小其截面面积、使构件混凝土保护层纵向开裂、降低钢筋与混凝土之间的机械咬合力, 故钢筋锈蚀大大降低了桥梁结构承载力。
1.6 环境因素
经常使用融雪盐、桥面积水排泄不畅、河床冲刷、酸雨、环境温度及环境湿度等均能引起结构及混凝土的变化, 影响结构承载力。
2 桥梁检测评估方法及比较分析
2.1 既有桥梁的检测评定方法
桥梁结构承载力的评定以检测为基础, 检测又以实际测量为主, 不同结构类型的桥梁其测量的内容要求也不同, 混凝土梁式桥主要检测内容包括混凝土强度、碳化深度、保护层厚度、构造裂缝、构件损伤、钢筋锈蚀、跨中挠度、结构变位、支座破坏、地基沉陷、自振频率、大吨位车辆混入率等。通过检测评定的手段, 判断结构的可用性, 是桥梁检测、结构评估的最终目的。根据桥梁养护规范及公路桥梁承载能力检测评定规程, 在用桥梁的检测评定方法大致可归结为以下几种。
2.1.1 桥梁技术状况等级评定法 (俗称“经验法”)
经验方法将调查和经验相结合, 是国内外评定桥梁承载力的常用方法, 多采用物元分析理论也即层次分析法, 依据桥梁检查检测资料, 通过桥梁各部件技术状况分层综合评定, 同时考虑桥梁单项控制指标 (关健病害的控制) , 确定桥梁的技术状况等级。五类桥梁的承载能力比设计降低了25%以上。
2.1.2 引入分项检算系数修正极限状态设计表达式的方法 (俗称“极限状态设计理论法”)
此方法是基于设计规范, 根据实测的材料性能、结构几何尺寸、支撑条件、外观缺陷、及通行荷载, 按桥梁结构的设计理论来计算承载力, 要求承载能力评定包括持久状态下承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态针对的是结构或构件的截面强度和稳定性, 正常使用极限状态主要针对结构或构件的刚度或抗裂性。
不同结构类型的桥梁采用相应的评定公式, 对配筋混凝土桥梁承载能力极限状态, 按下式进行计算评定:γ0S≤R (fd, ξc, αdc, ξsαds) Z1 (1-ξe) 。以上2个公式的左边表示考虑荷载安全系数后的组合荷载效应, 右边表示了考虑材料安全系数后的结构抗力效应, 其中, γ0-结构的重要性系数;S-荷载效应函数;R (~) -抗力效应函数;fd-材料强度设计值;αdc-构件混凝土几何参数值;αds-构件钢筋几何参数值;Z1-承载能力检算系数;ξc-配筋混凝土结构的截面折减系数;ξs-钢筋的截面折减系数;ξe-承载能力恶化系数。式中, 采取引入桥梁检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数和活载修正系数分别对极限状态方程中结构抗力效应和荷载效应进行修正, 并通过比较判定结构或构件的承载能力状态。正常使用状态的计算评定, 分限制应力、荷载作用下的变形、各类荷载作用下裂缝宽度限值三个计算过程。
2.1.3 荷载试验方法
目前评定桥梁承载能力最直接的方法是进行荷载试验, 主要是采用静载试验。实施荷载试验的前提是:当通过检算分析尚无法明确评定桥梁承载能力时, 通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载, 利用检测仪器, 测试桥梁结构在试验荷载下控制部位的应变 (含残余应变) 、位移 (含基础沉降) 、和裂缝开展 (含卸载后裂缝闭合宽度) 情况, 测定桥梁结构在试验荷载作用下的结构响应, 并与理论值进行比较, 确定主要测点静力荷载试验结构校验系数ξ, 最终确定检算系数Z2, 代替Z1按2.1.2的计算式进行承载能力评定, 或是依据残余应变、裂缝扩展闭合、基础沉降变位类推出承载力。
2.2 三种检测评定方法的比较分析
在我们介绍的这三种检测评定方法中, 他们都是存在着缺陷的, 并且也都有其独特的特点。
2011年修订后的桥梁技术状况评定标准, 根据不同桥型的部件类型分别编制了相应的评定细则, 在细则中进一步了细化了评定指标, 同时也提出了量化的标准, 在评定桥梁的技术状况时, 主要应采用五类单项控制指标, 要求在目测的基础上增加氯离子含量、碳化深度等检测指标, 改进了技术状况的评定模式, 比较全面反应了桥梁的承载力状况。依据经验法评定的结果, 可以作为桥梁日常养护、交通管理、25m以下跨径桥梁改造加固的依据。优点是经济、简便, 可以在不长时间内对大量桥梁实施检测评定。缺点是承载能力评定只是一种估计值, 相对欠精确, 依据个人经验、水平及责任心的不同, 评定结果会有差异。
25m以上大跨径、特殊结构桥梁的定期检查、特殊检查、适应性评定、加固改造设计均需委托有相应资质及能力的单位按照极限状态设计理论法对桥梁承载能力进行评定。该评定方法的优点是检测全面, 评定结果较为精确。缺点是实施程序复杂, 还需要立项招标, 不能及时对承载力下降桥梁展开评定;对桥梁原始资料的依赖性较高。
荷载试验方法直观、准确, 但规模大、费用高, 影响交通, 操作不当还会加剧桥梁状况的进一步恶化, 并且所得出的承载力值为理论与试验比较后的推断值。只有检查、检算不足判断时才考虑荷载试验。
承载能力评估 篇2
城市环境承载力分析与评估-以湛江市为例
摘要：介绍了环境承载力的.涵义以及城市环境承载力的评估方法,以PSR模型研究环境压力所对应的环境状态,以此评估城市环境承载状态,并以湛江市为对象,展开城市环境承载力的现状分析,在此基础上对未来不同发展阶段的环境承载力做情景分析,从减压-改善-优化层次上提出湛江市环境承载力提升的对策建议.作 者：唐崇杰 关卉 鲁磊 Tang Chongjie Guan Hui Lu Lei 作者单位：湛江市环境科学技术研究所,广东,湛江,524022期 刊：中国环境管理干部学院学报 Journal：JOURNAL OF THE ENVIRONMENTAL MANAGEMENT COLLEGE OF CHINA - EMCC年，卷(期)：2010,20(1)分类号：X26关键词：环境承载力 PSR模型 承载指数 承载状态
某双曲拱桥承载能力检测与评估 篇3
关键词：双曲拱桥,承载能力,检测评定,校验系数
近年来随着公路交通量的迅速增加,车辆载重也在不断增大,超载现象随处可见,为保证桥梁结构的运营安全,对桥梁的实际状况做出合理评估,准确检测评定桥梁承载能力是公路桥梁养护工作中急需解决的问题。
1988年交通部颁布了《公路旧桥承载能力评定方法(试行)》,采用调查和结构检算方法,通过荷载试验对桥梁的承载能力进行评定。这一方法在过去的十多年中,对我国的桥梁承载能力评定起到了重要指导作用。该方法主要针对桥梁的表观质量状况进行分析,并据此给出检算系数(Z1),用于结构检算分析。随着桥梁检测技术的发展应用,大量的桥梁检测数据如何准确地应用到桥梁承载能力评定工作中,仅依据《公路旧桥承载能力评定方法(试行)》根本无法实施。
2011年,交通部发布了《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011),规程较全面地考虑了现有的桥梁检测方法手段及其检测成果在桥梁承载能力评定中的应用,并注重将桥梁检查工作与现行养护规范相衔接。检算系数(Z1)的确定影响因素既考虑了结构构件的表观质量,也考虑了结构的振动特性及强度等指标。针对不同种类的桥梁考虑具体的检测结果,分别引入承载力恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数,用于修正结构构件的承载能力检算结果,使承载能力评定结果更能反映桥梁的实际状况。
以某双曲拱桥结构检测试验为依托,按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)的方法和要求对大桥进行承载能力检测及评估。
1 工程概况
某双曲拱桥修建于70年代初期,为3×70m双曲拱桥,其中双曲拱桥横向共8片拱肋,每跨设置15道横隔板。下部结构为重力式混凝土桥墩,桥墩基础直接浇注于微风化基岩上。大桥主拱净宽为10.7m,桥面宽12.5m,两侧各设置1.75m宽的人行道,桥面为双向两车道设计。设计荷载标准为汽-13、拖-60级荷载,1973年建成通车,投入运营已达40年。2006年大桥经历过一次大洪水,再加上近年来大量超重货车从该桥通行,给桥梁和行人的生命财产安全带来极大隐患,为此,准确检测评定大桥的承载力,并对其实际技术状况做出评估十分重要。
2 桥梁技术状况评定
2.1 现场检查结果
大桥近年来进行了桥面系改造,目前桥面人行道、栏杆及灯柱状况良好,排水设施存在轻微堵塞。由于长期的大吨位超载车辆行驶,混凝土桥面铺装存在较多裂缝,且以纵向通长裂缝为主,长度大部分为5~30m。
大桥于2006年经过一次大洪水,经检测发现,横隔板上有许多洪水过后堆积的杂物,如较大的木头、树枝等;拱波及腹拱有多处修补痕迹,部分修补处仍存在漏浆、渗水现象,且拱波存在较多通长裂缝,长度大部分为2~20m、宽度为0.25~3.00mm,并伴有渗水和漏泥浆现象。拱肋出现轻微的露筋、麻面等现象,腹拱横墙也可以发现露筋锈蚀及渗水痕迹。
大桥下部结构(水面以上部分)整体状况较好,现场检测中并未发现明显的结构性病害。
2.2 桥梁技术状况评定
根据检测结果,依照《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99-2003)的评分要求,大桥BCI=76.0,技术状况为C级,专项检测后进行保养和小修。
3 承载力检算评定
桥梁静载试验以前,应根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)的要求,对桥梁结构进行检算评定。参考现有的设计养护资料,对此次外观、无损检测结果和桥梁实际运营荷载状况进行调查,确定以下检算技术参数及分项检算系数:
1)检算荷载:汽-13,挂-60;
2)人群荷载:q=2.9kN/m2;
3)温度荷载:根据惠州地区历年以来的温度情况,检算温升取23℃,温降取15℃,根据以往资料及经验,预计桥梁施工时的合拢温度为15℃;
4)混凝土收缩:混凝土收缩影响相当于降温15℃;
5)承载力检算系数Z1=1.13;
6)承载力恶化系数ξe=0.05;
7)截面折减系数ξc=0.95;
8)钢筋截面折减系数ξs=0.98;
9)活载影响修正系数ξq=1.236 4。
根据《评定规程》中的式(1),对本桥的承载能力进行评定,即
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),按承载能力极限状态设计时的基本荷载效应组合(即上式左侧的荷载效应)为
对于大桥双曲拱主要受力构件主拱圈,可根据《公路圬工拱桥设计规范》(JTG D61-2005)中公式(4.0.5),按小偏心受压构件检算其抗压承载力
由以上各式和有限元计算分析,得到大桥在检算荷载和温度荷载组合下的主拱圈轴力荷载效应、抗力(已考虑劣化修正)及对比结果,如表1~表4所示。
由以上的检算结果可知,大桥4#、5#和6#跨拱顶截面在检算荷载+温度荷载组合作用下,作用效应与抗力效应的比值大于1.0,且小于1.2,根据《评定规程》第3.2条规定,应通过荷载试验进一步评定该桥梁的承载能力。
4 静载试验
4.1 试验计算分析
为合理进行静载试验,加载计算采用大型有限元专用程序MIDAS/Civil进行,根据设计荷载下的计算分析结果,进行原桥检算,同时确定加载截面位置,并进一步确定测点布置,全桥有限元模型如图1所示。
4.2 静载试验工况
根据大桥的受力特点,本次静载试验的加载工况如图2所示。
1)工况一:拱脚最大负弯矩(A截面);
2)工况二:L/4拱最大正弯矩(B截面);
3)工况三:拱顶最大正弯矩(C截面)。
4.3 静载试验测点布置
静载试验主要测试桥梁结构的应力(应变)及变形(挠度)。A、B、C截面的布置应变测点如图3所示,每个拱肋底部布置1个应力测点,第二个拱肋顶部布置2个应力测点3cm。挠度测点布置,采用电子高精度电子水准仪测量每个拱肋对应的桥面处变形来反应拱肋变形。
4.4 静载试验测试结果
4.4.1 挠度、应变随荷载增长图线
在加载过程中各主要测点的挠度、应变随荷载增长变化如图4~图6所示。
4.4.2 残余值实测结果挠度
各主要测点应变及挠度残余值统计如表5所示。
4.4.3 数据分析
根据实测数据,可得到以下结果:各工况实测挠度或应变随荷载增长呈线性关系,但B、C截面主拱挠度实测值大于计算值,从残余值测试结果可以看出,卸载后各主要测点的应变及挠度有较大残余,说明结构接近弹—塑性工作状态。
5 动载试验
根据本桥的特点和现场条件,对该桥进行了脉动试验,测试其自振频率和阻尼比等参数,测试结果如表6所示。
实测频率及速度时程如图7、图8所示。
6 桥梁承载力评估
6.1 荷载试验评估
根据桥梁检测及试验结果,按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)对桥梁结构进行承载力评估。校验系数指某一测点的实测值与相应计算值的比值,即η=S实测/S理论。当η<1时,说明结构的工作性能较好,满足使用要求;当η>1时,说明结构工作性能较差,应根据实际情况降级使用,限速、限载并进行加固或改建。本次试验测点应力、挠度校验系数及评定结果如表7所示。
由以上结果可以看出,工况二、工况三下各控制测点校验系数均大于1,大桥承载能力不满足要求。
6.2 动载性能
本桥实测竖向一阶频率为3.420 Hz,大于计算值1.208 Hz,说明该桥的实际刚度大于理论刚度,具备一定的抗冲击性能。
6.3 承载能力重新检算
由承载能力检算评定和静载试验结果评定可得:大桥不满足汽-13,拖-60荷载等级的承载能力要求。为确定大桥的实际承载力,为管养部门提供限载依据,为此适当降低检算荷载为汽-13,挂-52(即4轴13t挂车荷载),重新对桥梁承载能力进行检算评定。在汽-13,挂-52检算荷载下,大桥的计算结果如表8~表11所示。
检算结果表明,在汽-13,挂-52检算荷载下,大桥拱脚、拱顶的作用效应与抗力效应的比值均小于1,说明承载力满足汽-13,挂-52(4轴13t挂车荷载)的荷载等级要求,管养部门可按综合试验结果和设计极限荷载制定合理的限载措施。
7 结束语
结构承载能力极限状态是？ 篇4
当结构或结构构件达到最大承载能力，或产生了不适于继续承载的变形时，即认为超过了承载能力极限状态，例如：
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡例如烟囱在风荷载作用下整体倾翻;
(2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，例如轴心受压短柱中的混凝土和钢筋分别达到抗压强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载;
(3)结构转变为机动体系，例如简支梁跨中截面达到抗弯承载力形成三铰共线的机动体系，从而丧失承载能力，
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)，例如细长柱达到临界荷载后因压曲失稳而破坏。
(5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。
承载能力评估 篇5
20世纪80年代, 随着三环路的兴建, 北京市修建了大量的立交桥。为了节约资源、避免浪费, 个别桥梁根据桥面交通布置形式的不同, 多片主梁之间采用了不同的设计荷载标准和构造形式。随着桥梁运营年限的增加及交通量、交通荷载的增大, 许多立交桥均存在不同程度的损伤, 带来较为严重的安全隐患。本文以北京市三环路上某两跨跨间设铰连续梁桥的大修工程为例, 通过空间有限元模型计算结果与荷载试验结果的对比, 对该桥的承载能力进行评估分析。
1 工程概况
北京市三环路上某连续梁桥建成于1984年, 为机动车和非机动车混行的苜蓿叶形互通式立交桥。该桥共两跨, 为跨间设铰的V型墩刚架体系, 桥梁全长45.1m, 桥梁总宽44.8m。桥梁上部结构Π形主梁为普通钢筋混凝土现浇, 梁高1.10米, 桥梁横向由9片主梁组成。下部结构中墩为V型墩, 边墩为盖梁、单排柱式方墩。中、边墩基础均为条形扩大基础。桥梁总体布置如图1所示。原设计桥面交通组织形式分为快车道和慢车道, 快车道的设计荷载为汽-超20、挂-120级[1];慢车道的设计荷载为400kg/m2。该桥处于三环路上, 随着交通量的日益繁重, 2003年该桥桥面交通组织形式进行了变更, 如图2、图3所示。
2 结构分析有限元法
有限元法是一种近似求解一般连续域问题的数值方法, 随着计算机技术的高速发展, 有限元法已成为工程分析中应用最为广泛的数值计算方法, 其基本要点为:对一个具体的结构进行分析时, 将整体结构或者连续体离散为若干个子域 (单元) , 通过边界上的结点相互联结成组合体, 然后对每个小单元进行力学分析, 最后将这些单元按一定条件组合为原结构, 并进行求解[2]。
有限元法分析桥梁结构内力时, 有多种离散模型, 常用的有空间梁单元法、板壳元法、三维实体元法及梁格法。其中梁单元法能直接计算出截面的内力及变形, 但不能得到内力的横向分布;板壳元法适合模拟结构尺寸与板相近的构件, 模拟梁式构件误差较大;三维实体元法优点是与实际模型最接近, 不需计算截面参数, 缺点是输出的是构件截面的节点应力, 不能直接用于强度计算, 且模型复杂时, 计算费用高, 数据处理繁琐, 对于大型空间结构, 如果模型单元过多, 往往计算时间过长, 占用大量资源;梁格法是分析桥梁上部结构较为实用的一种方法, 它的特点是概念清晰, 易于理解和使用, 梁格法的原理是将上部结构用一个等效梁格来模拟, 将分散在板式或箱梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内, 实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内, 而横向刚度则集中于横向梁格构件内。从理论上讲, 梁格必须满足以下等效原则:当原桥实际结构和对应的等效粱格承受相同荷载时, 两者的挠曲应是恒等的, 而且在任一梁格内的弯矩、剪力和轴力应等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。但梁格法模拟桥梁结构时, 虚拟横梁的布置及刚度选取较为复杂, 且容易造成计算误差[3]。
该立交桥主要受力构件为梁肋及横梁, 综合以上几种有限元方法的特点与优劣, 再结合该立交桥的实际情况, 采用空间梁格法对该桥的梁肋及横梁进行模拟, 墩柱采用梁单元进行模拟。
应用MIDAS Civil 2012建立该立交桥的有限元模型。梁肋及横梁采用梁单元[4], 梁单元是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。这种单元在每个节点上有六个自由度:x、y、z三个方向的线位移和绕x、y、z三个轴的角位移。全桥空间有限元计算模型见图4。
3 桥梁荷载试验
3.1 荷载车辆及荷载位置
该桥建于1984年, 设计荷载为1981年实施的《公路工程技术标准》中汽-15级、汽-超20级, 本次静力荷载按原设计标准汽-15级、汽-超20级等效荷载进行。试验选取该桥西北跨半幅进行, 在加载位置布置荷载车辆, 并进行分级加载, 测试弯矩最大截面的竖向位移。根据《公路桥涵设计规范》计算等效车辆荷载, 本桥荷载试验的车辆荷载为150k N、200k N和300k N。
该桥上部结构Π形主梁结构设计采用了不同的设计标准, 因此结构配筋也不相同。其中1#、2#梁的设计荷载标准为400kg/m2 (汽-15荷载验算) , 3#~9#梁的设计荷载标准为汽-超20, 挂-120级, 为便于描述, 本文中定义1#、2#梁为弱梁, 3#~9#梁为强梁。
本桥荷载试验内容分为桥梁正弯矩试验加载以及负弯矩试验加载, 本文只针对正弯矩试验数据进行分析说明。
3.1.1 强梁
根据规范要求进行车辆荷载横向布置, 按照汽-超20级荷载标准进行试验。试验采取分级加载形式, 首先1车道加载, 然后2车道加载, 最后进行3车道满载, 每个荷载等级3个工况共计9个工况, 此处只选3车道满载情况 (工况3、工况6、工况9) 进行分析。车辆荷载纵向布置及横向布置见图5~图8。
3.1.2 弱梁
根据规范要求进行车辆荷载横向布置, 按照汽-15级荷载标准进行试验。试验采取分级加载形式, 首先1车道加载, 然后2车道加载, 最后进行3车道满载, 每个荷载等级3个工况共计6个工况, 这里只选3车道满载情况 (工况12、工况15) 进行分析。车辆荷载纵向布置及横向布置见图9~图11。
3.2 测点布置
主梁位移测点:等效跨中位置沿桥梁横向在1#主梁~5#主梁的梁肋各设1个测点, 共计10个位移测点, 测点纵、横向布置见图12~图13。
3.3 计算结果的分析与比较
3.3.1 强梁
各个荷载等级3车道满载情况下的位移计算结果与实测结果对比见图14~图16。
3.3.2 弱梁
各个荷载等级3车道满载情况下的位移计算结果与实测结果对比见图17~图18。
3.4 桥梁承载能力鉴定
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》 (JTG/T J21-2011) 要求, 承载能力分析包括以下几个内容。
3.4.1 结构校验系数
校验系数η=Se/Ss
其中Se为试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位 (或应变值) ;Ss为试验荷载作用下的理论计算变位值。
本桥强梁、弱梁实测各工况最大荷载挠度校验系数见下表:
3.4.2 相对残余变位
相对残余变位 (或应变) Sp’=Sp/St
其中Sp为主要测点的实测残余变位 (或应变) ;St为实验荷载作用下主要测点的实测总变位 (或总应变) 。
本桥强梁、弱梁实测各工况下相对残余变位见下表:
3.5 荷载试验结论
从计算结果与实测结果的对比分析可以得出如下结论:
(1) 强梁:在汽-超20等效荷载作用下, 最大实测位移校验系数小于1.0, 表明强梁能满足相应荷载承载能力要求, 但安全储备较小。强梁主要测点的相对残余变位最大值小于20%, 说明结构处于弹性工作状态。
(2) 弱梁:在汽-15等效荷载作用下, 最大实测位移校验系数小于1.0, 而在汽-20等效荷载作用下, 最大实测位移校验系数大于1.0, 表明弱梁只能满足汽-15级荷载承载能力要求, 但安全储备较小。弱梁在汽-15等效荷载作用下, 主要测点的相对残余变位最大值小于20%, 说明结构处于弹性工作状态;而在汽-20等效荷载作用下, 主要测点的相对残余变位最大值大于20%, 说明结构处于非弹性工作状态, 桥梁大修需对弱梁进行维修加固设计。
4 结束语
4.1 梁格法中虚拟横梁的正确模拟是理论计算的关键, 有限元法作为桥梁结构弹性空间分析方法, 较传统计算方法更能方便、准确地反映桥梁的承载能力。
4.2 结合该立交桥的结构形式, 通过有限元软件模拟计算与静载试验数据的对比分析, 表明采用梁格法能较好的模拟此类桥梁。
4.3 以有限元理论分析和静载试验相结合的方法能较为全面的评价此类桥梁的承载能力, 可为同类桥梁计算分析及承载能力评定提供参考, 并且能够有效指导桥梁的维修加固。
参考文献
[1]公路桥涵设计通用规范 (JTJ 021-89) [S].北京:人民交通出版社, 1989, 20-22.
[2]戴公连, 李德建.桥梁结构空间分析设计方法与应用[M].北京:人民交通出版社, 2001, 15-16.
[3]杨勇, 刘能文, 金晶, 李儒.某双曲拱桥的动静力测试及承载能力评估.
承载能力评估 篇6
1、试验桥概况
某大桥老桥建成于1971年年底, 计净跨4×50m, 全桥长233.2m, 桥面净宽9.5m, 由于经济建设迅速发展, 过桥交通量急剧上升, 加上病害较多及设计荷载等级较低, 原有桥梁已不能满足过境需要, 为此对老桥进行改造。鉴于原桥梁墩台质量较好, 且下部通航及利于两岸百姓早日通行, 经计算分析, 对原下部结构保留利用, 创新性的采用“莲花托”以拓宽上部结构, 即在老桥墩向各个方向拓展建造桁架结构, 在桁架结构上继续建造系杆拱, 既拓宽桥面又提高了通航能力。改造后桥梁主桥为四孔等跨系杆拱, 单孔计算跨径52.0m, 桥面布置为:0.25 (栏杆) +2 (人行非机动车道) +0.75 (拱肋) +16 (机动车道) +0.75 (拱肋) +2 (人行非机动车道) +0.25 (栏杆) =22m (桥梁全宽) , 较基础及原上部结构宽一倍左右。但现场大桥因非机动车流量较大等原因, 已将机动车道削减隔离为两车道。
2、结构理论分析及现场检测
2.1 承载能力评定
在试验跨控制截面布置应变及位移测点, 按换算加载车辆进行实际加载, 利用机电百分表和DH3815N数据采集系统采集不同试验加载工况下的结构应力响应及位移响应, 并与理论计算结果相比较, 进而判断大桥的实际承载能力和实际刚度。
本次测试选取主桥第三孔L/2截面及3L/4截面、第四孔拱脚截面作为测试截面, 相应的横桥向有两种工况 (中载、偏载) , 偏载主要是为了寻求横向分布的最不利状态。主要测试内容为:1) 工况Ⅰ:中载下L/2处最大正弯矩及最大挠度;2) 工况Ⅱ:偏载下L/2处最大正弯矩及最大挠度;3) 工况Ⅲ:偏载下L/4处最大正弯矩;4) 工况Ⅳ:偏载下L/4处最大负弯矩;5) 工况Ⅴ:偏载下拱脚处最大负弯矩;6) 工况Ⅵ:偏载下拱脚处最大推力。
根据检测数据分析各控制截面的受拉端实测应变小于相应的理论计算值, 跨中控制截面的受压端应变校验系数较大, 但远未超过混凝土抗压强度;各控制测点实测挠度大多比相应的理论计算值小, 虽偏载作用下偏载侧校验系数相对略偏大, 但未大于1, 表明结构的实际承载力尚能满足原设计要求, 跨中截面安全储备较大, 实测残余应变较小, 相对残余不大于20%, 表明结构在试验荷载作用下处于弹性工作状态。
2.2 动力特性分析
为了有效地测得试验孔 (第三孔) 的动力性能, 根据计算分析将竖向振动测点布置在振幅较大的L/4附近截面, 横向振动测点布置在振幅较大的L/2附近截面, 采用静载试验的加载重车一辆, 分别以10、20、30、40km/h的速度均匀行驶, 使桥梁产生不同的激振, 反复采集信息, 采用加大采集样本的办法减小测试误差, 取得动载的振动波形。
由表1可见:动载试验中竖向一阶实测频率较理论计算基频高, 这说明实测结果反映的结构竖向刚度比计算结果反映的竖向结构刚度大, 分析认为该桥实际的竖向整体动刚度基本达到设计要求, 具备一定的抗冲击性能;横向一阶实测频率较理论计算基频低, 根据规范定为较差状态, 但两者差别不是很大, 这说明实测结果反映的结构横向刚度比计算结果反映的横向结构刚度小, 但考虑到实际测试精度及有限元分析亦有可能存在一定的允许范围内误差, 分析认为该桥实际的横向整体动刚度安全系数偏低, 不是非常充足。
测试孔阻尼比见表2, 各车速下测得阻尼比都较为接近, 根据规范, 实测阻尼比属于小阻尼振动, 评定结果为无明显裂缝, 满足使用要求。
2.3 分析结果及建议
全桥偏载效应较大, 且横向动刚度富裕量不足, 承载能力、实际刚度设计富裕量较小, 根据现场观测调查, 运煤车等车辆超载超限现象明显, 应继续保持现行两车道交通。
可见, 在非机动车流量较大的城镇地区, 可借鉴此工程实例, 完全利用下部结构拓宽改建, 设置较宽的人行道、非机动车道, 以便充分利用现有资源, 多、快、好、省的改造老桥、危桥。
参考文献
[1]大跨径混凝土桥梁的试验方法.1982
[2]中华人民共和国交通部部标准.公路桥涵设计通用规范.JTJ021-89
[3]中华人民共和国交通部部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.JTJ023-85
某圬工拱桥的承载力评估 篇7
关键词：圬工拱桥,承载力评估,静载试验
1概述
据统计,在石料丰富、山高谷深的西南地区,拱桥占90%以上,其中石拱桥数量最多。某圬工拱桥为等截面悬链线空腹式石拱桥,主拱为无铰拱,跨径50.87 m,宽9 m,主拱圈厚1.2 m;主拱两端各有4个腹拱,腹拱圈厚0.35 m。该桥建成通车后,经过多年的运营,桥体结构产生了很多病害,并且随着交通运输量的不断增大,该桥的实际荷载等级要高于原设计荷载等级。因此,对该桥实际承载力的评估是有必要的。
2评估计算
2.1 计算荷载
计算荷载采用设计荷载:城市B级,人群荷载集度3.5 kN/m2;永久荷载,包括结构材料自重25 kN/m3、二期恒载25.5 kN/m3、拱上填料22 kN/m3。根据设计规范进行一种不利荷载组合——永久荷载+汽车荷载+人群荷载,验算关键截面的承载能力。
2.2 计算模型
采用有限元分析软件建立全桥计算模型,见图1,从左到右,主拱单元依次编号为1号～108号。桥跨上游侧,从左到右,腹拱依次编号为1号～8号。1号,4号,5号,8号腹拱为三铰拱,2号、3号、6号、7号腹拱为两铰拱。8个腹拱均等分为32个单元,每个腹拱单元从左到右依次编号为1号～32号,腹拱计算模型见图2。
2.3 计算方法
利用有限元分析软件对桥梁实际受力状态进行有效模拟并计算各种荷载组合作用下各个单元截面的内力,从而达到对桥梁承载能力进行评估的目的。对于该桥承载能力的评估,只需验算主拱圈在城市B级荷载作用下,各单元的安全储备是否充足。
2.4 计算结果
2.4.1 主拱的计算结果
经计算得出主拱在荷载组合——永久荷载+汽车荷载+人群荷载作用下的安全储备系数介于0.72～2.78之间,大多数单元的安全储备系数介于1.01～2.78之间,少数单元在最大轴力和最大弯矩工况下出现了安全储备系数小于1的情况,详见表1,表2。
表1、表2中的计算结果表明主拱的拱脚安全储备系数偏低。
2.4.2 腹拱的计算结果
由于结构对称,1号～4号腹拱与5号～8号腹拱计算结果相同,计算结果见表3。由腹拱的计算结果可知,1号～8号腹拱在荷载组合——永久荷载+汽车荷载+人群荷载作用下的安全储备系数均大于1,表明8个腹拱均具有足够的强度。
2.5 评估计算结论
城市B级荷载等级作用下,桥跨结构具有一定的安全储备,桥梁结构满足城市B级荷载等级要求,但主拱拱脚安全储备系数偏低。
3静载试验
3.1 试验及测试内容
根据评估计算结果,按照城市B级荷载等级对桥梁进行静载试验,试验及测试内容见表4,试验截面示意图见图3。
3.2 静载试验测试结果
3.2.1 挠度测试结果
各试验工况挠度实测值及与计算值比较见表5。
试验结果表明:A工况下,挠度校验系数介于0.55～0.84之间,处于合理范围内,桥跨结构具有足够的刚度;B工况下,挠度校验系数介于0.61～0.94之间,处于合理范围内,桥跨结构具有足够的刚度;C工况下,挠度校验系数介于0.40～1.71之间,超出合理范围内,桥跨结构刚度偏低。
3.2.2 应力测试结果
各试验工况应力实测值及与计算值比较见表6。
试验结果表明:A工况下,应力校验系数介于0.27～0.79之间,处于合理范围内,桥跨结构具有足够的强度;B工况下,应力校验系数介于0.55～0.79之间,处于合理范围内,桥跨结构具有足够的强度;C工况下,应力校验系数介于0.21～1.68之间,超出合理范围内,桥跨结构强度偏低。
4综合结论
桥跨结构承载能力满足城市B级荷载等级要求,但拱脚安全储备略偏低;拱脚最大负弯矩作用下,桥跨结构具有足够的强度和刚度储备;1/4跨附近最大正弯矩作用下,桥跨结构具有足够的强度储备,刚度储备略偏低;跨中最大正弯矩作用下,桥跨结构强度和刚度储备均偏低。
5结语
本文基于某圬工拱桥的现场检测及试验结果,建立了有限元分析模型,并结合荷载试验结果对该桥的承载能力进行了评估。由于目前阶段对于旧桥的承载能力评估只是采用荷载试验方法对其数据进行定性分析,还不能定量研究各种影响桥梁承载力的因素。因此,既有桥梁的评估方法有待进一步的探讨。
参考文献
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承载能力评估 篇8
钢筋混凝土构件中的钢筋出现锈蚀后,会导致混凝土开裂,构件的耐久性能和安全性能受到影响。因此,对锈蚀后混凝土构件的承载力进行评定极为重要,既可以保证结构安全,又可以为结构采取维护方案提供依据。
锈蚀后混凝土构件的强度和刚度是评定构件承载力性能的两个重要指标。刚度是混凝土整体受力性能的反映,通常以混凝土构件截面的挠度予以体现,且在试验室或者工程现场均可以获得。因此,若能确定出锈蚀混凝土构件承载力下降与刚度的关系,则可以推测混凝土构件性能衰退的发展规律,便于工程人员对耐久性损伤后的混凝土构件的性能作出估计,及时采取有效的措施加以维护。鉴于动力检测方法的有效性和实用性,本文提出由动力损伤检测指标分析锈蚀引起的刚度下降及承载力衰退规律的方法。借助于神经网络方法,建立锈蚀钢筋混凝土构件动力检测参数与刚度下降的关系。依据相关试验研究和理论分析,分析刚度下降与锈蚀率的关系,建立锈蚀后混凝土构件承载力下降与锈蚀率的关系模型,从而将锈蚀混凝土构件的承载力与动力检测获得的锈蚀率之间建立关系,实现对锈蚀钢筋混凝土构件实际工作性能的评估。
2 锈蚀混凝土构件刚度损伤识别的神经网络模型
为分析锈蚀构件损伤后的刚度下降(锈蚀前后的刚度变化与锈蚀前的刚度之比)情况,在此先建立一个神经网络模型,用于分析不同位置、不同损伤情况下的刚度变化情况。神经网络用于损伤识别的基本方法是:根据结构在不同状态的响应,选择对结构损伤较敏感的参数作为网络的输入向量,结构的损伤状态作为输出,建立损伤的训练样本集,对网络训练达到预期的目标,使得网络具有识别功能后,再对出现的其它损伤情况做出相应的分析。
2.1 锈蚀混凝土构件的的模态频率
本文选择一简支的混凝土梁作为分析结构。该梁结构尺寸为:1200mm×200mm×100mm(L×B×H),其力学参数为:弹性模量E=3×1010Pa;泊松比μ=0.3;容重γ=2500kg/m3。将该有限元模型共分为24个单位,每个单位的长度为50mm。研究12个不同位置由于锈蚀引起的刚度下降对此简支混凝土梁振动特性的影响。假定该梁在12个不同的位置产生锈蚀,据此建立了12组锈蚀梁的损伤模型。为对比锈蚀刚度下降对损伤梁振动特性的影响,建立了一个无任何损伤梁的模型。利用有限元方法研究无损伤和损伤状况不同时梁的振动特性,建立梁的有限元模型,通过梁的自由振动的动力学方程求解梁的固有模态频率。针对不同损伤位置和损伤程度,建立不同的有限元模型。通过有限元分析,求解出不同损伤位置和损伤情况下梁的前3阶固有模态频率。限于篇幅,此处不再列出各种损伤状况下锈蚀构件的前3阶固有频率。
2.2 刚度下降预测的神经网络模型
为更准确地对结构进行锈裂损伤识别,这里使用多个损伤标识量并通过神经网络方法,对结构损伤状况进行进一步的模拟。虽然高阶曲率模态对损伤较为敏感[1],但鉴于实际工程应用,以及第一阶曲率模态即可有效的反映结构的损伤状况和位置[2],在这里只采用第一阶最大的曲率模态差。
下边采用多个模态参数作为神经网络的输入量,即结构的第一阶频率相对下降量、第一阶模态振型曲率差最大值,前三阶频率。以损伤所在位置和刚度下降率为输出量,取诊断神经网络结构为5-10-2,采用自适应学习率的算法,动量项系数取为0.95,起始的学习率为0.01,目标误差取0.001,迭代至网络收敛。
为测试网络的诊断能力,假设6种结构破损状况,按上述方法得到其相应的损伤标识量,送入网络,其诊断结果见表1所示。
从上面对梁损伤位置和损伤程度的识别中可以看出,优化后网络的识别结果较为满意,其中识别误差均未超过10%。
以上讲述了如何建立锈蚀构件刚度下降预测的神经网络模型。从分析过程和结果可以看出,通过神经网络模型的建立,可以有效地预测锈蚀构件损伤位置和刚度下降的情况。下一部需要研究的重点是探讨刚度下降与钢筋锈蚀程度之间的关系。
3 锈蚀后混凝土构件的刚度
为了利用结构动力损伤检测的结果(一般是考虑结构刚度的下降),在此将混凝土构件锈蚀前后的刚度建立关系,并利用动力检测结果所获得的刚度下降值,分析锈蚀后混凝土构件锈蚀率的大小。
依据混凝土结构设计规范,一般的混凝土构件,在正常使用阶段的短期刚度可以表示为:
式中,Bs为未锈蚀混凝土构件的短期刚度;ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数;γf′为受压翼缘的加强系数;ρ为纵向受拉钢筋配筋率;αE为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。
试验研究结果表明,锈后钢筋混凝土受弯构件的刚度随着锈蚀的发展下降。影响锈蚀混凝土构件刚度退化的因素主要有:锈蚀钢筋面积的减少、锈蚀钢筋材料力学性能的劣化、钢筋与混凝土之间的粘结性能退化。综合考虑影响混凝土构件刚度退化的因素,孙彬[3]等依据相关矩形截面梁的试验数据分析结果,将原有刚度模型修正,建立了锈蚀后混凝土构件的刚度预测模型。
锈蚀后混凝土构件的刚度为:
式中,BSC为锈蚀混凝土梁的短期刚度;Es,As,h0,ψ,αE,ρ和γf′的含义同《混凝土结构设计规范》,具体计算时采用锈损后的钢筋面积、构件实际尺寸以及实测材料力学性能;ηi为由于锈蚀使黏结力下降引起的梁整体刚度退化系数。
孙斌提出的刚度退化系数模型给出了刚度退化系数与锈蚀率的关系,认为随着锈蚀程度的增加,刚度呈现线性的下降。但此模型中仅探讨了由于粘结力下降引起的刚度退化系数与锈蚀率的关系,而对于锈蚀前后的刚度变化与锈蚀率的关系缺乏一定的分析。
Cabrera JG[4]等人研究了腐蚀情况下混凝土构件变形与锈蚀率的关系,建立了腐蚀后混凝土构件的变形与锈蚀率的模型,即:
式中,fD为锈蚀后混凝土构件的挠度;fU为为未锈蚀混凝土构件的挠度。
对于一般的钢筋混凝土简支梁,在相同使用荷载条件下,由挠度和刚度的关系,可以得出,锈蚀后混凝土构件的刚度变化与锈蚀率的关系如下:
式(4)建立了锈蚀后混凝土构件的刚度变化与锈蚀率的关系。依据其模型,可以得到由神经网络模型预测的刚度下降与锈蚀率的关系。由以上分析过程,可以推知锈蚀构件的损伤状况,而如何由混凝土构件的锈蚀率预测结构损伤后的承载力,是下一步研究的重点。
4 锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力与锈蚀率的关系
在现有研究成果中,通过试验分析或者工程经验给出了锈蚀状况与结构当前承载力的关系。任宝双等根据钢筋保护层厚度的破损情况,给出了钢筋与混凝土粘结系数的取值范围[5],并提出用钢筋作用系数反映粘结破坏对在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力的影响以及在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力的估算方法[6],通过工程实例验证了分析方法的正确性。文献[7]通过试验研究了不同腐蚀状况下荷载与钢筋腐蚀之间的相互作用,以及对钢筋混凝土梁使用性能(剩余承载力)的影响,建立了钢筋锈蚀状况与混凝土构件剩余承载力的关系模型。但对于锈蚀后混凝土构件的承载力衰退规律缺乏理论分析。因此,若要预测结构目前的承载力,必须对锈蚀后混凝土构件的受力特性进行分析。
4.1 锈蚀混凝土构件承载力计算基本假定
1)截面应变保持平面;2)不考虑混凝土的抗拉强度;3)锈蚀钢筋应力应变为理想弹塑性关系,即钢筋屈服前应力与应变成正比,钢筋屈服以后,钢筋应力保持不变;4)混凝土的应力应变曲线采用一条二次抛物线及水平线组成的曲线;5)钢筋开始屈服对应的混凝土和钢筋应变比值近似代表极限弯矩作用下混凝土和钢筋应变比值。
4.2 混凝土和钢筋应变比值与钢筋锈蚀率的关系
当锈蚀率较大时,钢筋和混凝土之间黏结损失较大,同一截面处钢筋和混凝土的应变不再相等。而钢筋和混凝土之间变形协调几何关系(平截面假定)是受弯构件计算模型的基本假设之一,因此引入混凝土和钢筋在跨中同一点处的应变比值m(η)来表示其不协调程度。文献[8]针对受拉区锈蚀的钢筋混凝土构件进行了极限承载力分析,并以钢筋开始屈服对应的混凝土和钢筋应变比值近m(η)似代表极限弯矩作用下混凝土和钢筋应变比值,m(η)的表达式为:
式中,εcs为钢筋位置处混凝土拉应变;εs为钢筋应变。
根据有限元计算得到的钢筋开始屈服对应的混凝土和钢筋应变比值m(η)和钢筋锈蚀率η的关系,结合文献[9]给出的黏结强度折减系数τ与锈蚀率的关系,通过对m(η)和数据的回归,得到m(η)与黏结强度折减系数τ的关系为:
式中,τ为黏结强度折减系数
4.3 锈蚀混凝土构件承载力计算
锈蚀后混凝土构件的极限承载力分析过程参照普通混凝土构件极限承载力分析过程。
锈蚀后钢筋的拉力:
混凝土受压区的合力:
由水平向平衡条件C=T,则有:
钢筋锈蚀后的截面曲率φD为:
式中,φD为开裂截面变形后的曲率;ε为距中和轴距离为处任意点的应变;εc为锈蚀后截面受压边缘处混凝土应变;ξD为锈蚀混凝土构件相对受压区高度。
由式(5)和式(10),求得:
锈蚀混凝土构件的极限承载力研究,可以采用无锈蚀钢筋混凝土受弯构件的方法,用等效应力图来代替实际的混凝土压应力图形,因此压区混凝土压应力可以简化为:
式中,β为矩形应力图的高度与中和轴的比值;γ为应力图的强度与σ0的比值。
则有:ξ=βξD(13)
根据混凝土压应力合力大小和位置不变的等效
原则,可以求得:
近似取β=0.8;γ=1,将β、γ代入式(12)得到:
因此,由式(12)、式(13)和式(16)可以得到:
根据求得的ξ,可以得到:
若
若则按照式(20)重新计算ξ,则
则锈蚀后钢筋混凝土受弯构件的极限承载力为:
4.4 钢筋混凝土受弯构件承载力与锈蚀率的关系
未锈蚀混凝土构件的极限承载力MU为:
由式(22)、式(23),可以得到锈蚀前后的混凝土构件承载力降低系数:
式(24)建立了锈蚀前后混凝土构件的极限承载力与锈蚀率的关系。若通过锈蚀损伤的动力检测后,得到钢筋的锈蚀率,则锈蚀混凝土构件极限承载力的降低系数即可以求出,可以对混凝土构件当前的损伤状况给与评定。
5 锈蚀混凝土构件的动力诊断
采用本文提出的锈蚀构件动力诊断方法对一锈蚀混凝土构件的损伤状况进行分析。例如:一钢筋混凝土矩形截面简支梁,截面尺寸为:b×h=250mm×500mm,混凝土强度等级选用C20,,轴心抗压强度设计值为9.6 N/mm2,HRB400级钢筋,弹性模量为2.0×1011Pa,若原设计受拉钢筋As为615mm2,钢筋保护层厚度为25mm,试分析结构当前的损伤状况。
假定由前述的动力损伤检测方法,求得钢筋锈蚀后的刚度下降系数为0.23,由此求出结构当前的锈蚀率为5.831%,则锈蚀后的承载力降低系数为:
由此,可得,结构损伤后混凝土构件的承载力下降了约6%。可以认为,由于钢筋锈蚀,使得当前混凝土构件的承载力下降幅度不大,但有一定的损伤,需要及时采取相应的维护措施,确保该混凝土构件在后续服务期内的安全使用。
对该混凝土构件,分析在不同损伤状况下,锈蚀率与承载力下降之间的关系,见表2所示。从表中可以看出,随着锈蚀率的增大,混凝土构件的承载力呈现下降的趋势,与先前研究的结论一致。
文献[7]通过试验分析,给出了极限承载下降系数与锈蚀率的关系。根据本文建立的钢筋锈蚀率与承载力下降之间的关系,和文献[6]建立的承载力降低系数与锈蚀率的关系作了对比分析,见图1所示。
由图中可以看出,本文建立的承载力降低系数与锈蚀率的关系与文献[7]所建立的关系具有相同的趋势,即随着锈蚀程度的增加,承载力下降程度明显增大,所得出结论的不同在于推导过程中所建立的各种关系和试验结论之间的偏差,要得到相一致的公式,很大程度上依赖于理论分析的更加完善和相关试验的验证分析。
6 结论
本文提出了钢筋锈蚀损伤状况评定的动力诊断方法,建立了预测刚度下降的神经网络模型,推导了承载力降低系数与锈蚀率之间的关系,研究结果表明,本文提出的锈蚀钢筋损伤的动力诊断方法可以有效的建立钢筋锈蚀状况和动力检测指标的关系,明确钢筋的锈蚀状况和承载力下降的程度,是对锈蚀钢筋损伤检测和评定方法的完善和补充。采用动力诊断的方法来判断钢筋的锈蚀状况和承载力性能从理论上是可行的。
摘要：提出了锈蚀损伤混凝土构件承载力的动力评估方法。建立了钢筋锈蚀引起的刚度下降预测的神经网络模型,给出了用模态分析和神经网络对锈蚀引起的刚度下降进行识别的步骤。依据相关试验研究,分析了刚度下降与锈蚀率的关系。通过理论分析,建立了锈蚀损伤后的混凝土构件承载力下降与锈蚀率的关系。实例分析表明,本文提出的锈蚀损伤的钢筋混凝土构件的动力诊断可以明确承载力下降系数与锈蚀率的关系,有效地预测了混凝土构件中承载力的衰退程度,是对锈蚀混凝土构件承载力评定方法的完善和补充。
关键词：锈蚀钢筋,动力评估,承载力,钢筋混凝土结构
参考文献
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承载能力评估 篇9
1 生态敏感下土地承载能力的评估方法
由地方生态安全角度入手,对城市使用土地资源可行性进行评估,是生态敏感原则下土地承载能力评估特点和优势,此方法较为全面分析和判定土地由于开发和利用而受损关键性生态因子,接下来再联系各因子间关系,对当地生态整体敏感性差异进行研究,也就是此差异下生态系统对城建与人们生活所构成影响,最终判定当地城建用地可开采规模与将来城建方向。通常情况下,在生态敏感高时,水源与自然资源保护区等地方对确保生态平衡意义尤其重大,此时就要特别注意或者采取必要手段,比如不再允许开采土地等。所以以上方法核心旨在精细研究生态宏观环境良性循环与优化配置土地资源,给科学合理城市建设提供有效参考[1]。一般会选择应用GIS软件加上分级法把研究区分成敏感区、低敏感和不敏感区。
通常敏感区各种生态因素具有较高生态价值,土地研发难度增大,不适宜当作城建承载空间处理; 低敏感区各种生态因素存在部分生态价值,开发具有部分难度,比如缺少植被覆盖、绿林覆盖率较低等,但又基于生态环保等原则,规划出部分适宜开发准则; 不敏感区则存在微乎其微生态价值,土地利用不困难,当作城建用地优化配置,此领域包含已用城建地、未利用荒废杂草地等,规划的时候全部放到城建用地考虑之中。以上不敏感和低敏感区能够被当作城建主要用地考量。结合低敏感区对开发弹性需求进行设计,对开发力度可做适当调整,针对性选取高程适合、坡度缓当作建设对象。至于实际开发时,还是要将环保作为首要原则,对生态和建设规划统筹考虑,同时向那些成功案例取经,如需要可做实地调研,最后将开发力度和城建占地规模测算出来[2]。即使生态环境对城市持续发展有重要影响,但是影响土地承载能力因素多种多样,也并非单纯是生态敏感这个单一因素。本文主要站在生态敏感角度出发,但并不等同于生态敏感为确定土地承载能力唯一因素。因而,全方位客观研究土地承载能力还是未来相关人员需要深刻思索的。
2 生态敏感下土地承载能力的评估分析
站在生态系统角度上,以生态敏感为基础评估方法把土地资源生态承载能力思想很好反映出来,凭借创建生态因子评估指标,指标体系选取为整项评估工作重心,以往实验结果证实,对指标体系选取需紧密贴合研究区域与内容具体状况。再对各种生态敏感区进行分割,给城建用地规模制定和精准科学选取空间,奠定坚实保障[3]。但是实际使用时还会有这样或那样诸多弊端存在。一是获取基本数据,还有数据准确性,对此方法运用便形成前提约束条件,某类主要生态因子基本信息真实可靠与评估结果科学合理存在直接关系,比如现势性佳和分辨度高遥感图像来判定地形地貌。二是因为不同地方具体情况会不一样,在设计评估指标时还要全方位把每点因素都考虑进去,但切记要把生态放在首位,一切为它让路,不能只看重眼前效益,而把自然生态弃之不顾。三是在各种生态因子方面,采取分层法测算权重并不是十分精准的,它也会因评估者感情色彩而发生改变,应该做不断补充优化; 还应由维系生态平衡,把理论同实践紧密融合在一起,判定低敏感或不敏感研发力度与人均用地指标体系。
不同城市能容纳人口与发展规模除用地可行与制约外,其他环境与自然因素也会对其构成影响,只有把所有相关因素都放在一起考虑,做承载能力综合研究,方才更贴近实际,对城市持续发展也才可行[4]。生态敏感下土地承载能力属于变量范畴,人类生产生活,用地面积与位置等均会对其构成影响。人类破坏和保护土地,或采取先进技术利用土地资源等是对承载能力构成影响动态因素,因而也就说明对先进科技,人类生产生活水平还有政策等因素也都应一并纳入考虑范围。从对土地承载能力评估起,定量化是评估工作一个主要特征,也是评估必做工作。相关专家指出,承载能力研究应存在明确指示性比较困难,现今具备评估方法虽带有各自特征,但是也是各具优点和不足的。纵观包含本文生态敏感下土地承载能力的评估方法在内的一系列评估方法,排除定量和定性,指标体系和模型以外,GIS等先进技术也被引入其中。当时当前评估方法普遍建立于相应领域研究前提下,不可以被看作土地承载能力本身研究成就,只能算是移植结果。城市为多目标平行发展系统,所以也需要将所有相关因素一并考虑在内,这也是该领域研究工作重点。另外,还因为每类评估方法各有优缺点,实际应用时选取恰当方式并对各方法灵活应用才是未来发展需要着重考虑的。
3 结论
综上所述,生态敏感特性是指区域中生态环境被破坏出现环境问题难易度与可行性。土地承载能力指的是未来不同时间环境,用可估算经济,社会与技术发展情况和与之匹配物质水平当作参考标准,地方或国家借助自身土地资源连续平稳对当地人口供养数量。外国针对于土地承载能力研究划分为1970 年以前和之后两个阶段,在以前概念上还是以生态学作为核心内容,并做适当延展。而之后由土地承载能力延展至综合承载能力。由指标体系建设角度看,着重探索自然范畴生态敏感及单纯国民经济指标,并且逐渐从单方向过渡至综合方向,研究范围多集中国家至县市环境与生态问题。可以说所有这些专家学者均做出重大贡献,但是多数评估却过于断章取义,单纯对土地与生态承载能力进行评估,并未对二者进行融合。本文在此基础上对生态敏感下土地承载能力展开研究,可以说是在前人研究成果的基础上所做的又一次突破。
摘要：伴随生产力不断发展与人类活动面扩大,在我国诸多地方都面临着生态环境被破坏,土地资源在供需方面形成冲突等问题。土地资源承载能力为协调环境和社会持续发展主要参考标准,而土地资源承载能力又给持续发展在量化方面提供很大帮助,应用土地变化为人类活动主要表现,可当成区域环境承载能力主要成因进行分析。当前我国很多城市缺少土地资源,人地高度冲突,生态环境极度脆弱,对人们活动反应敏感度高,城市规划建设一定要在保护生态、良性循环基础上展开。所以,对城市生态型用地规模还有相应人口容量予以认定,对于城市持续发展意义非凡。文章站在生态敏感视角出发,明确土地承载能力评估对承载能力研究重要作用,并联系现代城市的规划特征对如何更好利用土地资源提出自身的一点建议。
关键词：生态敏感性,城市,土地承载力,评估
参考文献
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