《桥梁承载力分析》课件

桥梁承载力分析桥梁结构力学分析安全评估与性能优化课程简介目标内容意义掌握桥梁承载力分析方法理论基础与实际案例结合提高桥梁安全性桥梁在交通工程中的作用交通枢纽跨越障碍保证道路网络连接跨越河流山谷统计数据全国桥梁总数超万座80桥梁安全现状统计15842%27%事故数弯曲破坏剪切破坏近十年事故总量最常见失效类型第二常见失效类型桥梁承载力分析的现实意义防患于未然成本对比事前分析与加固预防费用工程造价1-3%降低安全风险事故修复工程造价30-50%节约社会资源不可计量的生命损失桥梁的基本类型梁桥跨径小中型结构简单经济拱桥造型美观充分利用材料强度斜拉桥跨径大施工便捷悬索桥特大跨径柔性结构桥梁结构主要构件上部结构主梁、桥面系下部结构桥墩、桥台基础桩基、扩大基础承载力相关基本概念极限承载力允许承载力极限状态结构破坏临界点考虑安全系数后实际使用值承载极限状态结构失效表示结构耐荷能力上限保证结构安全运行使用极限状态功能丧失荷载的分类永久荷载可变荷载恒载、预应力车辆、风、温度荷载特性偶然荷载随机性、时变性地震、撞击桥梁承载力标准设计通用规范JTG D60-2015设计基准期一般为年100安全等级特级、一级、二级桥梁结构失效模式剪切破坏弯曲破坏压溃破坏斜裂缝发展中跨下挠过大墩柱混凝土剥落国内外桥梁承载力研究进展日本高铁1设计寿命更新至年120欧洲规范2考虑非线性材料特性美国3AASHTO考虑设计多工况组合中国进展4完善本土化荷载谱承载力分析理论基础理论力学基本平衡方程结构简化空间结构离散化计算方法线性非线性分析/材料力学性能指标材料类型抗压强度抗拉强度弹性模量混凝土C4040MPa

2.39MPa

32.5GPa钢筋HRB400-400MPa200GPa钢材Q345-345MPa206GPa截面力和内力分析荷载效应组合极限状态设计方法1确定设计状况常遇、罕遇、偶然状况2荷载分项系数基于统计数据取值3材料分项系数考虑材料波动性4极限状态判定效应抗力设计值≤承载极限理论弹性阶段结构变形与荷载成正比弹塑性阶段部分材料进入屈服状态塑性阶段材料大面积屈服破坏失稳结构失去承载能力可靠度分析基础概率极限状态法安全系数法可靠指标β考虑荷载与抗力随机性基于经验确定系数表示结构安全程度基于统计理论计算简单直观易理解一级桥梁β≥

3.7承载力分析基本流程模型建立参数选取几何建模材料特性响应分析荷载输入计算内力应力多种荷载工况结构建模常用工具桥梁恒载分析结构自重附属设施混凝土桥面铺装25kN/m³2~4kN/m²辅助构件栏杆、灯具1~2kN/m活载分析方法公路桥铁路桥特殊荷载公路级车道荷载中国铁路列车标准荷载超重车辆-I

10.5kN/m120t~300t公路级车道荷载客运专线荷载活载需专项评估通行条件-II

8.0kN/m ZK桥梁风荷载分析风荷载计算风压=1/2ρV²风速标准基本风速年一遇值50颤振分析大跨度桥风致振动地震荷载简述

0.1g

0.4g地震加速度高烈度区一般地区设计值四川等地设计值度7抗震设防重要桥梁最低设防温度效应分析其他偶然荷载船撞漂浮物爆炸内河洪水期木材冲击重要桥梁恐怖袭击防护1000~3000kN截面承载力计算截面受力应变分布内力平衡方程平截面假定承载力验算破坏条件截面承载力内力效应混凝土压应变限值≥节点与连接部位承载力焊接螺栓铆接焊缝强度检验高强螺栓摩擦型传统连接方式焊接质量控制抗滑移能力计算老桥改造评估重点下部结构承载力墩台抗弯、抗压、抗剪基础竖向承载力地基沉降和稳定性检验与评估方法静载试验动载试验加载车辆布置冲击系数测定主跨挠度测量固有频率识别监测应用应变长期监测结构健康评估实际案例分析一江阴大桥基本参数设计荷载环境条件建成通车跨径布置汽车荷载公路级基本风速年投入使用1377m-I

28.7m/s1999案例一分析结果实际案例分析二武汉天兴洲长江大桥1桥型介绍三塔四跨斜拉桥2关键工况台风洪水联合作用+3分析方法全桥有限元建模4评定依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》案例二分析结论检测结果主缆应力水平达设计值85%趋势分析近年应力增长57%安全评定二类桥梁，满足安全要求实际案例分析三苏通大桥风险点斜拉索疲劳试验车型轴重型车6监测方式光纤应变实时监测案例三分析启示技术成效关键难点高强材料应用风致振动控制减轻结构自重高强钢焊接技术20%节约钢材吨索力精确控制8000既有桥梁承载力评定流程检测结构几何尺寸测量鉴定材料性能试验评定承载能力计算加固必要时进行结构补强交通荷载增长对既有桥影响桥梁结构加固工程案例粘贴钢板截面增大外加预应力适用小跨径梁桥适用承载不足桥墩适用大跨径桥影响承载力的关键因素结构型式材料特性不同结构受力特点强度与退化规律环境条件养护状况温度、湿度、氯盐日常维护质量材料老化与承载力折减环境作用下承载力变化氯盐侵蚀冻融循环沿海地区主要劣化因素北方地区混凝土剥落高温与紫外线南方地区橡胶支座老化施工质量对承载力的影响常见缺陷影响程度混凝土蜂窝麻面混凝土强度低15%钢筋保护层偏差钢筋保护层不足30%预应力张拉不足预应力有效率降低10%管理措施施工全过程监理关键工序旁站材料进场检验桥梁健康监测技术应变监测振动监测图像识别测量结构应变变化识别结构动力特性裂缝自动检测无人机检测难接触部位巡检多维度提高桥梁承载力措施材料升级高性能混凝土应用结构创新减轻自重增加刚度智能检测实时监控预警桥梁承载力分析新方法大数据应用机器学习智能评定车辆荷载实测数据结构性能预测多源数据融合环境参数历史记录异常状态自动识别智能决策支持材料性能衰减规律寿命周期预测风险等级自动判定新材料新工艺应用行业发展趋势与前景展望数字化建设全生命周期管理BIM智能化监测物联网云计算平台+绿色低碳环保材料与减碳设计国家重大工程海峡跨海通道建设总结与讨论理论基础分析方法掌握计算原理熟悉应用工具未来研究案例学习创新技术应用经典工程经验。