公路桥梁可靠度管理系统的开发与应用研究报告

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公路桥梁可靠度管理系统的开发与应用研究报告

由上式可以看出,当结构抗力R大于作用效应S时,结构满足功能要求(即Z>0);当结构抗力R小于作用效应S时,结构不满足功能要求(Z<0)。功能函数Z为随机变量,服从正态分布,可进行标准正态变换,通过数学分析方法可找到一个无量纲系数β,使得

=1一=, (2)

β=地下车库土石方开挖工程施工方案, (3)

称为可靠指标。其中,、和、分别为结构抗力R和作用效应S的平均值和标准差。

目前工程上结构可靠度常用可靠指标β来描述和度量。通过式(3)计算出β,再结合式(2)查数学用表即可计算出结构的可靠概率。

基于上述可靠度的理论,通过统计、整理现有的数据资料,以及对新建桥梁的实时观测,数据采集,计算分析,公路桥梁管理系统也可以按可靠性原则对桥梁的安全性、适用性和耐久性作出比较可靠的评价。

(二)拟采用的技术路线式

每座桥梁设计、施工阶段都有相应的结构数据,这些数据既是桥梁建设的基础,也是桥梁管理与维护的依据。将所有这些数据在施工完成后就可整理分类,永久保存在电脑基础数据库中,作为基础数据方便以后随时调用。

3.监测桥梁动态变化,采集数据

桥梁的数据采集是一项十分繁杂的工作,但是运用可靠度管理系统可以大大减轻工作量。通过对已有数据的计算分析,可以大致确定出同类结构的可靠指标,从而得出该桥梁的可靠概率。最后再对不满足可靠性要求的桥梁进行安全性、适用性以及耐久性检测,收集检测数据,而不必每座桥梁逐一检测。然后将所得数据存入桥梁检测数据库。这些信息在满足建立桥梁管理数据库需要的同时,也提供对桥梁结构进行分析计算和评价决策的数据支持。

4.计算分析,安全性评价

这是公路桥梁可靠度管理系统的核心内容。在这个过程中,主要是通过已经编好的结构可靠度计算程序,调用实际检测的桥梁动态数据,计算桥梁的可靠性。由于桥梁的可靠度包括安全性、适用性和耐久性,需要对这三个方面的指标分别验算,分别得出可靠性指标,最后参照桥梁安全规范,综合得出该桥梁的安全等级,从而为桥梁的管理、维护和加固方法的制定提供可靠性较高的依据。对于桥梁的病害损伤等情况还可以绘制桥梁结构功能退化曲线,便于以后对其他桥梁的可靠性对比评价。

1.既有桥梁病害的调查分析

通过调查发现,不少已建的公路桥梁结构因设计、施工、材料、养护、管理、交通荷载的变化以及所在环境的侵蚀、偶然事故等原因所引起桥梁整体或局部构件,在强度、变形、刚度等方面的损坏而影响桥梁结构在正常使用条件下的安全性和耐久性方面存在相当多的问题。出现混凝土剥落、开裂和碳化现象的桥梁比较多,如:

上面两幅图片为贵阳市中曹司大桥,该桥拱圈内侧混凝剥落明显。拱脚处有裂缝,宽度约为2mm,长度约为60cm。桥面大面积损坏,裂缝纵横交错,且有钢筋露出,约为1。护栏有多处开裂,裂缝长度从50cm~100cm不等,裂缝宽度为1mm~3mm。虽然该桥的整体结构完好,但是适用性和耐久性能受到严重影响。该桥现已停止使用。

上图为贵阳市金阳新区的观山大桥,桥的主体结构比较完好,但是桥面有多处开裂,尤其在桥面板的伸缩缝处,裂缝比较密集,长度约为50cm~200cm,其中两处开裂的地方混凝土被压碎,有钢筋出露,出露面积约为0.01~0.02。两边人行道的护栏处也有一些沿着桥的横截面方向的裂缝,宽度约为0.2~0.5mm,内侧护栏有一处裂缝宽度达到2~4mm。此外,桥面板的连接处震动比较强烈,特别是在大型车辆通过的时候,给人一种强烈地震的感觉。

如果用可靠度理论对上述两座桥梁的安全性、适用性和耐久性进行评价,能够比较理想地反映它们的营运能力。

2.尚需解决的技术难题

用可靠度理论来评价公路桥梁在正常使用情况下的安全性、适用性和耐久性在国内的起步较晚,可供参考的资料不多,使该项目的深入研究受到限制。由于本项目的研究者分别为大二、大三的在读学生,对桥梁的设计、施工、检测等方面的知识认识较少,需要进一步学习了解。此外,公路桥梁可靠度管理系统的核心在于相关软件的开发,这对于学习土木工程专业的学生来说存在相当大的技术障碍,需要与相关专业人士合作完成。此外,本项目的研究还需要大量的时间和资金支持,在短期内不能达到预期成果。

改革开放三十年,我国已经修建了大量的公路桥梁,随着时间的推移,许多桥梁出现了自然老化且积累了不少结构损伤。基于可靠度的公路桥梁管理系统能对这些旧桥进行安全性和适用性方面的评估,从而为桥梁的修缮和加固提供技术支持,节约摧毁重建的资金。此外百加力大酒店施工组织设计(毕业设计),公路桥梁可靠度管理系统还能够推动可靠度理论在我国其他工程管理项目上发展与应用,从而提升我国的工程管理水平。

[1] 耿进祥.可靠度评估法在桥梁管理系统中的应用.辽宁经济.

[2] 储伟伟.公路桥梁管理系统的研究与开发.长安大学硕士学位论文.

[3] 霍超.浅谈桥梁管理系统.山西建筑

[4] 叶建曙5m以下基坑支护与土方开挖施工方案,李国平.结构设计原理.人民交通出版社.第二版

[5] 戴学臻,邢磊,张维昕,赵 勇. 我国桥梁管理系统软件开发合理性构建的思考与建议.中外公路

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