混凝土无损检测在旧桥承载能力评定中的应用开题报告
2020-02-20 10:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
在桥梁工程的发展中，桥梁实验起到了相当重要的作用。大量的实验研究成为促进桥梁结构设计计算、设计方法不断发展的重要因素之一。桥梁实验是指对桥梁原型结构或桥梁模型结构所进行的直接的科学试验工作，包括实验准备、理论计算、现场实验、分析整理等内容的一系列工作。桥梁原型试验也称之为桥梁检测，其最终目的是通过试验判定结构的承载能力和使用条件，检验设计和施工质量。随着交通事业的蓬勃发展，新结构、新材料、新工艺的不断涌现，桥梁工程的实验技术日益受到人们的中重视，并且不断得到发展和提高[1-5]。桥梁检测的任务主要包括以下几个方面：
（1）确定新建桥梁的结构的承载能力和使用条件。
（2）评估既有桥梁的使用性能和承载能力。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容
（1）采用有限元软件，建立混凝土桥梁有限元分析模型对其受力特性进行分析。这里使用MIDAS对实际工程的桥梁进行建模，基于原结构的实际情况进行建模。另外要进行荷载试验，加载方式需要基于原结构的影响线进行，得到最不利荷载的加载方式。
（2）桥梁结构静力计算，包括：
主梁计算（含本工程异形钢结构在内的三种钢结构桥梁模型建立与分析）； 成桥阶段主梁竖向位移和内力计算，讨论结构受力的合理性；设计荷载作用下主梁最大竖向挠度计算，讨论主梁刚度是否满足规范要求；主梁的应力检算与分析。
（）
（3）混凝土无损检测与分析。包括回弹法（超声回弹）检测混凝土强度、钢筋保护层厚度检测、混凝土钢筋锈蚀检测、混凝土表观材质检测、混凝土结构频率检测等。其中最重要的方法是外观检查，要弄清楚结构或者构件的损坏部位、范围和初步检测原因。下为一些无损检测方法:
1）对混凝土的强度检测主要采用回弹法（超声回弹法），这里主要采用回弹法；回弹法是利用回弹仪检测普通混凝土结构构件抗压强度的方法，要通过测定回弹值来确定抗压强度，并且在测量的同时确保结构表面的干燥度，保证数值的准确[11-14]。
2）钢筋保护层厚度检测：钢筋保护层厚度检测主要部位结构部位主要由监理、施工等各方根据构件重要性共同审定；另外检测的方法可采用仪器与开凿相结合的方法并要保证仪器精度[17]。
3)混凝土钢筋锈蚀检测：钢筋混凝土结构失效首要问题就是钢筋的锈蚀，现在主要采用的方法是电化学技术与声发射技术，由于混凝土结构的复杂性，采用这两种方法结合分析以保证准确性[15]。
4)混凝土缺陷检测：主要采用超声法检测混凝土内部缺陷,通过数据分析得到了以声时为主并以震幅和频率作为辅助手段可以比较好的判断和分析混凝土特性[18] 等。
得到公路桥梁技术评定等级：1类，2类，3类，4类，5类
| 技术等级状况 | 桥梁技术状况描述 |
| 1类 | 全新状况，功能完好 |
| 2类 | 有轻微缺损，对对桥梁使用功能无影响 |
| 3类 | 有中度缺损，尚能维持正常使用功能 |
| 4类 | 主要构件有大缺损，严重影响桥梁使用功能；或影响承载能力，不能正常使用 |
| 5类 | 主要构件存在严重缺陷，不能进行正常使用，危及桥梁安全，桥梁处于危险状态 |
（4）荷载试验：荷载试验分为静载试验与动载实验[9]（若为1、4、5类无需进行荷载试验）。荷载的工况应该反映桥梁设计的最不利受力类型，进行荷载工况布置时可参照界面内力影响线进行。另外对桥梁施工中的薄弱截面或缺陷修补后的截面可以专门进行荷载工况设计[19]。
静载试验：可选用可行式车辆既可以进行静载试验也可以进行动载实验。最后得到静载试验效率要满足《城市桥梁检测与技术评定规范》[10]：
动载试验：可利用静载试验的车辆，进行不同时速的跑车试验时速一般为5,10,20,30,40,50km。得到动载试验频率
应在1左右[3]。
（5）旧桥承载能力评定分析，目前采用的方法是我国交通部1988颁布的《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》，按现有的公路规范进行[19-20]。现有的桥梁承载能力流程图如下：
目标
熟练掌握有限元分析软件MIDAS/CIVIL的使用，并建立混凝土桥梁有限元分析模型对其受力特性进行分析得到相应的结果，然后基于实际工程的荷载试验结果，与理论上的计算值进行比较，检测是否满足设计与规范要求，最后对旧桥的承载能力进行客观的评价。
拟采用的技术方案及措施
(1) 准备阶段: 通过查阅各类资料、图表等收集整理有关旧桥承载能力评估方法的资料以及混凝土无损检测的具体资料；并且选定对混凝土各个方面的检测方法；
(2)实施阶段：掌握现有空间有限元分析程序的使用（如MIDAS/CIVIL），以某实际项目为背景，分别建立相应的有限元计算模型；并且基于实际项目对旧桥进行混凝土无损检测以及荷载试验；
(3)资料分析整理阶段：基于有限元分析结果以及荷载试验的结果进行对比，得到最终对旧桥承载能力的评估。
3. 研究计划与安排
第1周：确定毕业论文题目，查阅与旧桥承载能力和混凝土无损检测有关的规范，书籍；
第2~3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习论文研究所需的基础材料，确定初步方案，完成开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
1.张俊平，周建宏.《桥梁检测与维修加固》[m]，人民交通出版社，2006.
2.王国鼎，袁海庆.《桥梁检测与维修加固》[m]，人民交通出版社，2003.
3.于天来，江阿兰.《桥梁结构检测与加固技术》[m]，东北林业大学出版社，2004.
