2023 年全球桥梁事故统计及分析:桥梁技术状态把控和应对措施仍需加强
01
2023年典型桥梁事故
桥梁事故时刻警醒业界,桥梁技术状况的控制和应对措施仍存在盲点。由于容量限制,本文仅对2023年桥梁事故进行不完全统计,人为炸毁桥梁未纳入统计。
2023年,全球共发生运营中倒塌、险中停用、地震破坏、施工倒塌、施工设备设施事故等桥梁542座,造成76人死亡、159人受伤(表1-1) )。
表1-1 2023年桥梁运营及施工安全事故死伤人数
2023年全球运营期间桥梁垮塌统计如下:
全球有69座桥梁倒塌(表1-2),造成19人死亡、110人受伤、23辆汽车受损。人行天桥一旦因超载或其他原因发生垮塌,伤亡人数是最多的。印度乌达姆布尔大桥造成1人死亡、62人受伤;芬兰埃斯波大桥造成27人受伤,两座桥死伤89人,占比69.0%。
2023年,全球69座运营桥梁倒塌,涉及16个国家,其中智利15座;中国14个;南非和利比亚有 10 个; 4 在美国; 3 澳大利亚和印度; 2 巴西;英国、挪威、芬兰、日本、韩国、越南、阿根廷和哥伦比亚都有一个(图1-1)。
近年来,极端气候在世界各地不断出现。大暴雨、严寒酷暑等极端天气年发生概率有所增加。引发的洪水和地质灾害对桥梁结构的安全构成最大威胁。
2023年,造成桥梁垮塌最多的外部因素是洪水(表1-1和图1-2)。全球有51座桥梁因洪水倒塌,占73.9%,接近四分之三。智利、南非、利比亚和中国分别有15座、10座、10座和8座桥梁倒塌。这四个国家共有43座桥梁,占全球被洪水摧毁的桥梁数量的84.3%。 2023年,智利、南非、利比亚、巴西和肯尼亚发生洪水。
我国两座桥梁因强降雨塌方落石而垮塌,山体滑坡引发的地质灾害对桥墩和基础造成影响。日本国土交通省2024年1月8日公布的数据显示,2023年日本43个都道府县发生1289起塌方、57起山体滑坡、125起泥石流,共发生地质灾害1471起。 ,比 2022 年增加 90%。 造成 8 人死亡、19 人受伤,262 所房屋受损。其中,6月、7月降雨引发的地质灾害最多,达397起,占全年总数的27.0%。不过,目前还没有关于日本2023年因地质灾害导致桥梁垮塌的公开报道。
超载导致巴西2座桥梁垮塌,印度和越南各1座桥梁,占比5.8%。英国一座有473年历史的石拱桥和中国一座有495年历史的石板梁桥部分倒塌。该统计分析归因于材料的老化。美国一座桥梁因一辆油罐车从桥下经过起火而倒塌。桥梁垮塌事故调查报告尚未出炉,垮塌原因尚不清楚。其他原因导致桥梁垮塌的有9座,占13.0%。
假设数据不完整的倒塌桥梁全部为梁桥,则分别倒塌梁桥60座、拱桥7座、悬索桥2座。梁桥中,钢桁梁桥4座,钢板梁桥2座。
表1-2 2023年全球桥梁运营期间垮塌原因及数量统计
图1-1 2023年各国运营期间桥梁垮塌次数
图1-2 2023年全球桥梁垮塌原因占比
1.1
2023年运营期间桥梁垮塌
(1)2023年1月4日,澳大利亚金伯利菲茨罗伊河大桥遭遇百年一遇的洪水冲毁(图1.1-1a),无人员伤亡。将于2023年5月拆除,重建将于2023年12月19日竣工通车(图1.1-1b)。新桥将增强防洪能力。
图1.1-1a 2023年1月4日,澳大利亚金伯利的菲茨罗伊河大桥在百年一遇的洪水中受损。
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图1.1-1b 澳大利亚金伯利菲茨罗伊河大桥于2023年12月19日重建并通车。
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(2)2023年2月8日,南非东开普省10座桥梁被冲毁。
(3)2023年2月19日,埠头端桥台前墙、部分侧墙及拱上第一桥面垮塌(图1.1-2)。没有造成人员伤亡,也没有车辆受损。该桥为钢筋混凝土箱板拱桥,跨度130m,采用钢筋混凝土拱柱,预制混凝土空心板桥面体系。全长206m,宽7.5m,横跨河面石水库。投资1433万元。于2009年开工建设,2015年7月27日竣工通车。
图1.1-2a 广西贺州市埠头大桥局部垮塌
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图1.1-2b 广西贺州市埠头大桥局部垮塌
图1.1-2c 广西贺州市埠头大桥部分垮塌前
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(4)2023年2月20日凌晨,巴西南部南里奥格兰德州一座人行吊桥发生垮塌(图1.1-3)。至少3人失踪,30人落水后获救。桥倒塌时,参加完狂欢节的100人在桥上。桥上的标志限制容量为20人,是容量的四倍。该桥长约30m,横跨曼皮图巴河,连接托雷斯和帕苏德托雷斯。它于 20 世纪 80 年代开业。
图1.1-3 巴西南部南里奥格兰德州一座人行吊桥因人群超载而垮塌
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(5)2023年3月23日,英国下海福德的海福德大桥部分倒塌。经检查,认为无需关闭或限载。该桥是一座横跨查韦尔河的石拱桥,建于1550年。
图1.1-4 英国下海福德海福德大桥部分倒塌
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(6)2023年3月29日,美国阿拉巴马州拉斐特98号公路上的查塔霍斯皮溪大桥被洪水冲毁。
(7)2023年4月5日9时45分,韩国首尔以南城南市一座桥梁人行道发生塌陷。造成1人死亡、1人受伤(图1.1-5)。该桥建于1993年,用于盆唐居民的交通。 2023年桥梁评估报告状况良好,无重大缺陷,仅裂缝需要处理。
图1.1-5 韩国城南一座桥梁人行道垮塌
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(8)2023年4月9日,上海嘉定区南翔古镇横跨横沥河的金桥石板突然断裂(图1.1-6)。一名人员落入河中,受轻伤。当时桥上有七个人。 。该桥连接生产街和共和街。为三跨步行石板梁桥,跨度5m。它由9块厚度约30厘米的水平石板组成。始建于1528年,1757年修复,2009年从镇北迁至现址。
图1.1-6a 浙江省嘉定市南翔古镇金桥石板梁断裂
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图1.1-6b 浙江省嘉定市南翔古镇金皇桥石板梁断裂前
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(9)2023年4月12日,哥伦比亚凯塞多尼亚金多与考卡谷之间的埃尔阿兰布拉多大桥突然垮塌(图1.1-7)。造成2名警察死亡、15人受伤、4辆汽车受损。该桥为上承重钢桁梁。它建于1984年,并定期进行检查。最近一次检查是三个月前,检查结果一切正常。国家基础设施局(ANI)排除了故意破坏的可能性。
图1.1-7 哥伦比亚凯塞多尼亚埃尔阿兰布拉多大桥垮塌
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(10)2023年4月14日,印度北部乌德姆普尔一座人行钢桁架桥垮塌(图1.1-8)。一名10岁女孩死亡,至少62人受伤。桥上有100多人庆祝春收和拜撒基节,桥上的载客量为30多人。该桥为开放式桁架,具有明显的横向弯扭失稳及破坏特征。
图1.1-8 印度北部乌德姆普尔一座钢桁架人行桥倒塌
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(11)2023年5月1日,辽宁省盘锦市黑峰关古镇一座景区吊桥垮塌,造成两人受伤。
(12)2023年5月7日凌晨1时40分,福建省龙岩市新罗区铁山街道坪林村横跨龙川溪的坪林大桥发生垮塌(图1.1-9)。四名政府工作人员在桥上。检查水质情况,落入水中失去接触而死亡。该桥为三跨石拱桥,建于1983年,长97m,宽4.2m。
图1.1-9 福建省龙岩市新罗区铁山街道坪林大桥垮塌
(13)2023年5月11日,芬兰大赫尔辛基地区埃斯波一座临时人行梁桥垮塌(图1.1-10)。行人从5m高处坠落,造成27人受伤,其中学生26人。
图1.1-10 芬兰埃斯波一座临时人行天桥倒塌
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(14)2023年5月25日,澳大利亚普雷福德角谷大桥垮塌(图1.1-11),无人员伤亡。该桥横跨高勒河,长26m,宽5m。它有一个上部支撑木拱和四个胶合板拱肋。它始建于1876年,至今已有147年的历史。它已被列入国家遗产名录。 1966年后调整为人行天桥,此前用于汽车通行。 1988年,修复烂杆15根。 2020 年关闭。
图1.1-11a 澳大利亚Angle Vale大桥倒塌
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图1.1-11b 澳大利亚Angle Vale大桥倒塌前
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(十五)2023年6月8日,广东省韶关市南雄市雄州街道郊区水西大桥拱跨发生垮塌(图1.1-12)。一辆摩托车和两人过桥时落水。 1 1人死亡、1人受伤。这座桥古称万年桥。长104m,宽4.3m,高约5m。有7个桥墩和8孔石牌坊。建于1807年,1987年修复桥面和栏杆,2020年10月19日至2021年1月27日开放,因维修而关闭。
图1.1-12a 广东省韶关市南雄市水西大桥石拱垮塌
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图1.1-12b 广东省韶关市南雄市水西大桥垮塌前
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(16)2023年6月11日,美国宾夕法尼亚州费城I-95大桥因桥下行驶的油罐车引发火灾而垮塌(图1.1-13)。一名油罐车司机死亡。该桥为钢板梁桥,泄漏8500加仑汽油引发火灾。
图1.1-13 美国宾夕法尼亚州费城I-95大桥因桥下行驶的油罐车引发火灾而倒塌。
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(17)2023年6月16日,巴西南部发生洪水。南里奥格兰德州一座连接Três Cachoeiras 和Morrinhos do Sul 的梁桥被洪水冲毁(图1.1-14)。
图1.1-14 巴西南部南里奥格兰德州一座梁桥被洪水冲毁
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(18)2023年6月24日早上6时45分,美国蒙大拿州斯蒂尔沃特横跨黄石河的铁路起落架钢桁梁桥发生垮塌(图1.1-15),无人员伤亡。十辆蒙大拿州铁路线列车脱轨,运载危险材料,八辆运载热沥青和熔融硫磺的车辆落入河中,两辆运载硫酸氢钠的车辆仍在桥上。河里的取水被停止,光缆被损坏。
图1.1-15 美国蒙大拿州斯蒂尔沃特横跨黄石河的铁路起落架钢桁梁桥倒塌
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(十九)2023年6月28日,印度一座桥梁垮塌,行人被困桥中(图1.1-16)。
图1.1-16 印度一座桥梁倒塌
(20)2023年6月,由于智利洪水,太平洋铁路上的15座桥梁被冲毁,1033公里铁路中只剩下200公里在运营。
(21)2023年7月3日,河南省驻马店市确山县稷山大桥引桥被洪水冲毁。一辆载有5人的汽车被冲走。其中1人获救,4人失踪。这座桥就是漫水桥。
图1.1-18a 河南省驻马店市确山县稷山大桥被洪水冲毁
图1.1-18b 河南省驻马店市确山县稷山大桥垮塌前
(22)2023年7月3日,日本熊本县445号国道金内大桥受暴雨洪水冲击垮塌。没有人员伤亡。该桥横跨御船川,是一座长37m的梁桥。
图1.1-19 日本熊本县国道445号金内大桥垮塌
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(23)2023年7月4日7时48分左右,重庆市万州区持续强降雨。铁路部门封锁万良铁路万州站至七月山站区间进行安全检查,发现万良铁路四布河大桥宜昌侧引桥垮塌,4个桥墩受损,4根简支梁倒塌。小里程连接墩4号墩破坏后,主桥连续梁小里程边跨处于悬臂状态(图1.1-20)。由于封锁及时,未造成人员伤亡和列车损失。该桥位于重庆市万州区谷雨乡,毗邻湖北省。运行于万梁铁路(建设时称宜万铁路)渝北山站至罗田站之间。共8洞,全长375.45m。直径组为:3-24m简支T梁+1-32m简支T梁+(60+108+60)m预应力混凝土连续梁+1-32m简支T梁。主墩高105.3m,桥高113m。于2010年建成通车。
图1.1-20 万梁铁路四布河大桥引桥简支梁墩及小里程连接墩倒塌情况
(24)2023年7月5日,浙江省金华市婺城区琅琊镇庙康大桥垮塌(图1.1-21),无人员伤亡。该桥长约120m,建于1987年。
图1.1-21 浙江省金华市婺城区琅琊镇庙康桥垮塌
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(25)2023年7月6日凌晨,恩广高速公路大湾段K230+679处6号桥部分垮塌(图1.1-22)。斜坡上1根柱墩因塌方落石折断,损坏2个孔洞。简支T梁倒塌,造成3人受伤,2辆车自燃受损。该桥位于四川省达州市磐石镇附近,于2015年2月4日正式通车。
图1.1-22 恩广高速公路大湾段K230+679 6号桥局部垮塌
(26)2023年7月30日晚,由于持续强降雨,石台铁路下行线17号桥3、4号桥墩、梁被洪水冲毁(图1.1- 23)。没有人员伤亡。该桥位于河北省石家庄市井陉县石台铁路货运线井陉村至南张村之间,横跨感陶河。 2023年7月28日9时,降雨预警一级(红色)启动,17号桥实行人工监测。截至7月30日18:00,水位已上涨1.8m。 7月30日19时,上游张河湾水库通知泄洪量由700立方米/秒增至2000立方米/秒。 19时26分至22时09分,水位上涨2.2m。 22时12分,4号墩倾斜,3、4号墩倒塌,横梁落入河中,引发2m多高的波浪。将于2023年9月6日重建并重新开放。
图1.1-23 移台铁路货运线下行线跨甘陶河17号桥被洪水冲毁
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(27)2023年7月30日20时30分左右,因强降雨,河北省保定市满城区G336国道刘家台中桥西侧垮塌。一人失去联系,两辆卡车落入水中。
(28)2023年7月31日,由于北京丰台持续暴雨,卢沟桥西侧小清河大桥部分垮塌。
图1.1-24 卢沟桥西侧小清河大桥被洪水部分冲毁
(29)2023年8月3日8时50分左右,G10绥满高速公路哈木段牡丹江至哈尔滨方向K253蚂蚁河大桥因洪水冲刷,桥头板脱落(图1.1) -25),两辆车坠落。 。该桥位于黑龙江省哈尔滨市尚志市亚布力镇附近。
图1.1-25 汉木高速公路254公里蚂蚁河大桥桥头板脱落
(三十)2023年8月4日上午,受强降雨影响,黑龙江省五常市山河镇西大河大桥垮塌(图1.1-26),无人员伤亡。
图1.1-26 黑龙江省五常市山河镇西大河大桥垮塌
(31)2023年8月14日,挪威东南部暴雨后林格布兰德克列夫铁路桥垮塌(图1.1-27),无人员伤亡。这座桥横跨拉根河。桥长172.5m。为三孔底承简支钢桁架。它是一条单轨铁路,连接奥斯陆和特隆赫姆。始建于1957年,至今已正常使用65年。汉斯大雨和极端洪水导致河中桥墩扩大。地基侵蚀和损坏。挪威计划回收旧钢桁架并重建地基和桥墩。挪威铁路桥梁每六年定期进行一次整体技术状况评估。 Randkleiv 大桥上次检查是在 2019 年,结果发现技术状况良好。 2021年喷砂、除锈、喷漆、更换人行道等。
图1.1-27b 挪威铁路Randkleiv大桥倒塌
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图1.1-27b 挪威铁路Randkleiv大桥倒塌前
(引自:Bane NOR 2019测试报告附录照片)
(32)2023年8月26日,越南中部高地林同省一座钢桁梁桥因超载车辆过桥而发生垮塌(图1.1-28)。该桥的荷载极限为10t。
图1.1-28 越南林同省一座钢桁梁桥因超载车辆过桥而垮塌
(33)2023年9月10日,利比亚洪水导致11座桥梁被洪水冲毁(图1.1-29)。
图1.1-29 利比亚一座桥梁被洪水冲毁
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(34)2023年9月24日,印度古吉拉特邦一座梁桥突然垮塌(图1.1-30)。多辆汽车落入河中,约10人被河水冲走。这座桥已经运营了40年,在倒塌前一直处于荷载状态。
图1.1-30 印度古吉拉特邦一座桥梁垮塌
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(35)2023年10月15日下午15时30分,美国科罗拉多州普韦布洛市一座横跨I-25高速公路的铁路钢板梁桥发生垮塌(图1.1-31)。桥上的火车脱轨,铁路桥下驶过的一辆卡车,一名司机死亡。该桥于1958年竣工,高188英尺。 (57.3m)长。
图1.1-31 美国科罗拉多州普韦布洛市一座横跨高速公路的铁路钢板梁桥倒塌。
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(36)2023年11月29日,澳大利亚新南威尔士州一座桥梁被洪水冲毁,无人员伤亡。
(37)2023年12月25日,阿根廷卡塔马卡省一座人行梁桥被洪水冲毁,无人员伤亡。
1.2
2023年运营期间桥梁危险
因重大疾病或险情等特殊情况,需要关闭停用桥梁。 2023年,将有6座桥梁停止使用。
(1)2023年1月3日,韩国首尔永登浦区新道林地铁站附近一座人行拱桥发生较大竖向变形(图1.2-1),关闭并悬吊。拱桥长104.6m,宽2.5m。它位于Dorim-dong 和Sindoorim 地铁站之间。 2015年4月开工,2016年5月竣工开放。这次事故后,它陷入了U型。监测显示,跨中突然下沉,下沉停止后又发生振动。 3天前的桥梁安全检查报告显示没有异常。
图1.2-1a 2023年1月3日韩国首尔道林步道立交桥垂直大变形
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图1.2-1b 2016年5月竣工的韩国首尔多林步道立交桥
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(2)2023年1月16日,英国普尔双帆开放式大桥桅杆在顶升过程中突然断裂,被迫关闭。桅杆高55m。
图1.2-2 英国普尔双帆开口桥桅杆在顶升过程中突然断裂。
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(3)2023年3月27日,江苏苏州湾大桥伸缩装置损坏,型钢断裂凸起(图1.2-3),多辆车辆出现轮胎爆裂。桥梁养护单位于2021年11月发现并处理了伸缩装置的类似病害。
图1.2-3 苏州湾大桥伸缩装置钢段断裂吊装。
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(4)2023年4月21日上午11时15分,美国康涅狄格州金星纪念大桥因火灾关闭。一辆油罐车撞上了一辆停放的轮胎漏气的汽车。油罐车侧翻,泄漏了约2200加仑(约8328升)燃油,其中部分燃油流入桥下的泰晤士河。一名油罐车司机死亡,多人受伤。桥上发生火灾,从桥上掉落的燃烧碎片点燃了桥下的灌木丛。起火地点为连续钢桁架桥(图1.2-4)。
图1.2-4 美国康涅狄格州金星纪念大桥火灾
(5)2023年7月9日,爱尔兰都柏林机场T2航站楼400C登机桥客舱端突然下沉(图1.2-5),美航波音787飞机左侧第二扇门被撕毁,没有人受伤。该飞机飞往美国费城,注册号为N812AA。
图1.2-5 爱尔兰都柏林机场2号航站楼400C登机桥突然下沉。
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(六)2023年11月5日19时36分,河北省石家庄市复兴街滹沱河大桥东半部冒烟起火。位于主塔末端附近的2#电缆断裂并掉落到桥上。面(图1.2-6),未造成人员伤亡和车辆损坏。 11月6日凌晨0时,大桥恢复正常通行。初步分析,原因为2#斜拉照明线导线接头短路,引发火灾、变形、淬火。该桥采用1860MPa钢绞线斜拉索,将于2023年9月28日竣工通车。
图1.2-6 河北省石家庄市复兴街滹沱河大桥东半部2#斜拉索因火灾断裂。
1.3
2023年桥梁地震损坏情况
2023年,土耳其发生7.8级地震,菲律宾发生7.4级地震,451座桥梁受损,其中土耳其449座,菲律宾2座。
(1)2023年2月6日,土耳其发生7.8级地震。土耳其交通部报告称,1275公里铁路线严重受损,其中桥梁446座、涵洞6161座、隧道175座。公路方面,1座桥梁发生断梁事故,2座桥梁遭受特震损坏。
2023年2月6日4时17分,土耳其南部靠近叙利亚边境的卡赫拉曼马拉什地区发生7.8级地震(图1.3-1)。约9小时后13时24分,距震中约96公里的同一地区再次发生7.5级地震。震级为5.05万人死亡,震源深度8.6~10公里。 7.8级地震的震中位于努尔达吉和加济安泰普之间,9小时后7.5级地震的震中位于卡赫拉曼马拉什和戈尔巴西北部。两次地震的震中属于不同的断层。
震区除一座单孔简支梁公路桥外,另外两座公路桥受损严重,但并未倒塌。目前还没有横梁坠落造成人员伤亡的报道。
三座震损公路桥梁与7.8级地震震中、断层破裂线的关系如图1.3-2所示。倒塌建筑物数量超过30万座,倒塌桥梁和建筑物数量形成鲜明对比。两次大地震对努尔达吉高架桥和阿西大桥造成了与以往不同的严重震害。在7.8级地震中,Nurdagi高架桥附近3.2公里(2.00英里)地面的东西水平方向、南北水平方向和垂直方向测得的峰值地震加速度分别为0.607、0.565和0.354g 。阻尼比为0.05的结构在东西水平方向和南北方向上呈水平状。纵向、垂直方向加速度反应谱最大值分别为1.83、1.90、1.37g;在阿四大桥附近3.4公里(2.14英里)处测得的东西水平、南北水平和垂直水平地震峰值加速度分别为0.659和0.581。 ,0.589g,阻尼比为0.05的结构东西水平方向、南北水平方向、竖向方向加速度反应谱最大值分别为2.15、1.44、1.64g 。阿西大桥的优良期大于美国Caltrans规范的硬土,显示出软土地基效果[1-2]。
Nurdagi高架桥距7.8级地震震中29.1公里(18.1英里),距发震断层破裂带0.16公里(0.1英里)。左右两张图,5个孔,包括预制混凝土梁、预应力混凝土梁、钢梁。它位于曲线上。它是一个带有大悬臂盖梁的单柱桥墩。桥墩横向立面呈T字形。桥墩横截面直径为3m(10ft.),桥墩高度为24m(80ft.)。圆柱墩发生横向塑性铰破坏(图1.3-3),桥台也发生破坏(图1.3-4)。桥墩的塑性铰出现在桥墩本体的中部,而不是设计中地震弯矩最大的桥墩底部部分。原因是破坏断面钢接头较多。塑性铰位置桥墩两侧混凝土剥落,一侧竖向主钢筋受压屈曲,造成明显的侧向鼓胀变形[1-2]。
图1.3-1 2023年2月6日土耳其双震震中及断层破裂线[2]
图1.3-2 2023年2月6日土耳其两次地震受损的三座桥梁位置[1]
图1.3-3a位于桥墩中部的Nurdagi高架桥塑料铰链[2]
图1.3-3b位于桥墩中部的Nurdagi高架桥塑料铰链[1]
图1.3-3c位于桥墩中部的Nurdagi高架桥塑料铰链[1]
图1.3-4Nurdagi高架桥桥台损坏情况[1]
阿四大桥距7.8级地震震中130.0公里(80.8英里),距发震断层破裂带4.0公里(2.5英里)。
跨越阿四河(图1.3-5),双幅宽,6孔,包括预制混凝土梁、预应力混凝土梁、钢筋混凝土桥面、沥青路面。桥台支点附近梁体损坏(图1.3-6),桥墩顶块损坏(图1.3-7),桥墩底部塑料铰损坏(图1.3-8),橡胶支座落入桥下(图1.3-8),引桥下沉。桥台支撑的端孔预制简支梁损坏严重。桥台支点向内移动,内外梁腹板混凝土大面积开裂剥落。如前所述,结构地震反应谱的竖向加速度峰值达到1.64g。该结构的竖向地震反应很大,导致梁脱离橡胶支座。橡胶支座受梁挤压,梁与墩顶混凝土垂直、纵向、横向直接相互冲击,梁混凝土多方向开裂脱落。梁内预应力钢绞线锚固失效并滑移、弹出,进一步加剧了梁的损坏。腹板箍筋弯曲,混凝土膨胀。部分梁段被压塌后甚至只剩下钢筋笼[1-2]。
图1.3-5Asi桥布置及桥台附近端孔[1]
图1.3-6Asi桥端孔简支梁混凝土开裂剥落靠近桥台支点及箍筋屈曲暴露[1]
图1.3-6bAsi桥端孔简支梁桥台支点靠近梁腹混凝土开裂剥落及箍筋屈曲暴露[1]
图1.3-6cAsi桥端孔简支梁桥台支点附近梁扭转损伤并拆除滑移钢绞线[1]
图1.3-7 阿四桥墩顶块破坏[1]
图1.3-8 阿四桥墩底部塑料铰损坏,橡胶支座掉落地面[1]
(二)2023年12月2日,菲律宾棉兰老岛发生7.4级地震。东达沃省的卡拉加大桥和北达沃省的卡拉瓦大桥两座桥梁受损并关闭运营。
1.4
2023年施工期间发生桥梁垮塌事故
2023年,11座桥梁在施工过程中倒塌,造成34人死亡、39人受伤。在建桥梁垮塌涉及7个国家,其中印度4个、泰国2个、中国、日本、菲律宾、越南、希腊各1个。一座斜拉桥和一座拱桥在施工过程中各倒塌。
(1)2023年4月21日,台湾省新北市五股区正在建设和维修的观音坑河大桥在更换第二根悬索时突然垮塌(图1.4-1),施工现场车辆从桥上掉下来。车子倒地翻滚,造成三人受伤。该桥已运营17年,吊绳锈蚀严重。
图1.4-1a 台湾省新北市五股区观音坑河大桥垮塌前
图1.4-1b 台湾省新北市五股区观音坑河大桥更换吊索时垮塌
(2)2023年5月7日,泰国曼谷拉玛2路一座节段预制预制梁桥拼装施工过程中,节段坠落(1.4-2),造成1人死亡、1人受伤、车辆4辆桥下行驶的车辆被碎片击中并受损。这座桥位于index Living 购物中心前面。
图1.4-2 泰国曼谷拉玛二路一段在组装安装过程中倒塌。
(3)2023年6月4日,印度比哈尔邦阿古瓦尼-苏丹甘吉大桥在施工过程中发生第二次垮塌。 1、9、10、11号码头及上部结构整体倒塌(图1.4-3)。该桥横跨恒河,连接 NH 31 和 NH80 公路。共30孔,长3.16公里,4车道公路桥,单索面多塔短塔斜拉桥,塔墩为梁底以下双薄壁。桥墩、预制预应力混凝土主梁段及平衡悬臂组件。从2023年倒塌过程监控视频来看,侧塔柱沿桥向河侧断裂倒塌,中塔柱沿桥向岸边倾斜倒塌。塔柱截面强度受损,斜拉索断裂,主梁跟随塔柱。倾倒。该桥于2014年开工,2022年4月29日发生暴雨,导致4、5、6桥墩上部结构倒塌损坏,但塔墩基本完好。设计单位为加拿大McElhanney公司。施工单位为SP Singla Constructions Pvt.印度有限公司。
图1.4-3a 印度Aguwani-Sultanganj大桥施工过程中的第二次塌方
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图1.4-3b 印度Aguwani-Sultanganj大桥施工过程中的第二次塌方
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(4)2023年6月29日,印度恰蒂斯加尔邦一座在建梁桥发生垮塌(图1.4-4)。监控视频显示侧向弯曲和扭转不稳定。
图1.4-4 印度恰蒂斯加尔邦一座在建梁桥垮塌
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(5)2023年7月6日,日本静冈县一座高架桥钢箱梁在架设过程中发生倒塌(图1.4-5)。造成2人死亡、6人受伤,其中2人重伤。倒塌的钢箱梁为边箱节段,长63m,宽2.5m,重140t,距地面高约9m。横梁正在移动调整到位,钢梁上站着人。
图1.4-5a 日本静冈县一座高架桥钢箱梁架设过程中倒塌
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图1.4-5b 日本静冈县一座高架桥钢箱梁在架设过程中倒塌。
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(6)2023年7月10日18时17分,泰国曼谷东部莱卡邦区一座在建高架桥发生坍塌(图1.4-6)。造成2人死亡、13人受伤、多辆车辆受损。事发后,附近一栋商业建筑受损严重。视频显示,梁墩向一个方向倾斜倒地,桥墩底部部分受损。有报道称,桥梁垮塌是由于桥上一台起重机翻倒造成的。该桥为分段预制装配梁桥,全长2200m,塌陷约400m。 2000年开始建设。
图1.4-6 泰国曼谷东部莱卡邦区在建高架桥倒塌
(7)2023年7月16日,越南南部茶荣市一座临时人行天桥在荷载试验中发生垮塌(图1.4-7),无人员伤亡。该桥为钢桁架桥,宽3.5m。装载试验由两辆5t双轴车辆进行。目的是测试更高的负载水平,为汽车夜间过桥做准备。
图1.4-7 越南南部茶荣市一座临时人行天桥在荷载测试中倒塌。
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(8)2023年7月24日,菲律宾达沃市马兰巴社区Sitio Kibakak一座在建桥梁垮塌,造成5人死亡、2人受伤。
(9)2023年7月24日,希腊西部帕特雷一座公路混凝土梁桥在加固施工中发生垮塌(图1.4-8),造成1人死亡、14人受伤。该桥位于雅典-帕特雷高速公路的K205公路上。由于结构完整性问题严重,腐蚀严重,该桥将于2021年进行修复、修复和加固,分段施工。事发时,高速公路因拆除施工而封闭,桥上无车辆。
图1.4-8 希腊西部帕特雷一座公路混凝土梁桥在加固施工中倒塌。
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(10)2023年8月23日,印度东北部山区靠近孟加拉和缅甸边境,米佐拉姆邦塞朗一座在建铁路钢桁梁桥在推压过程中倒塌,造成23人死亡(图1.4-9) 。该桥横跨库隆河,连接拜拉比和塞朗。它有一个米形桁架、格子对角腹杆、组装节点和340英尺的桥墩高度。 (103.6m)。该梁由 STUP 顾问设计并由 IIT 审核。
图1.4-9 印度米佐拉姆邦塞朗在建铁路钢桁梁桥倒塌
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(11)2023年10月16日,印度马哈拉施特拉邦一根正在施工的节段预制梁发生倒塌。
1.5
2023年桥梁施工设备及火灾等生产安全事故情况
2023年,因桥梁施工设备设施、人员误操作、火灾等原因,共发生5座桥梁施工安全事故,造成22人死亡、10人受伤。桥梁施工设备安全事故涉及5个国家,其中中国2起,泰国、印度、巴基斯坦各1起。
(一)2023年2月10日9时左右,杭温铁路杭义段浦江特大桥174墩吊篮拆除过程中,造成1人死亡,导致直接事故经济损失约200万元。
(2)2023年2月25日,巴基斯坦伊斯兰堡巴拉卡胡大桥施工支架被汽车撞倒塌(图1.5-1)。两人死亡,三人重伤。
图1.5-1a 巴基斯坦伊斯兰堡巴拉卡胡大桥施工支架被车撞倒塌。
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图1.5-1b 巴基斯坦伊斯兰堡Bhara Kahu大桥施工支架倒塌
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(3)2023年4月30日15时29分,重庆黄花园大桥二号码头防撞浮箱在浮箱内底打磨施工时起火(图1.5-2)。造成 1 人死亡、2 人受伤。 2号号码头的表面被烟雾损坏。据专家初步判断,不会影响桥上车辆的正常通行。
图1.5-1 重庆黄花园大桥二号码头防撞浮箱在浮箱内底打磨施工中起火。
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(4)2023年8月1日,印度马哈拉施特拉邦萨姆鲁迪公路沙赫布尔在建桥梁架桥机倒塌(图1.5-3),造成17人死亡、3人重伤。
图1.5-3 印度马哈拉施特拉邦萨姆鲁迪公路沙赫普尔在建桥梁架桥机倒塌。
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(5)2023年8月17日,泰国曼谷一座在建高架桥吊装过程中钢板坠落。一人死亡,两人受伤。
1.6
概括
(1)2023年,全球桥梁运营中倒塌69座,6座桥梁面临停用危险,震损桥梁451座,在建桥梁倒塌11座,发生桥梁施工设备设施安全事故5起,涉及桥梁542座和76人。死亡、159 人受伤。
(2)强降雨引发的洪水对桥梁的威胁最大。运营期间,因洪水垮塌桥梁51座,占73.9%。防洪应该是桥梁维护的首要问题。扩建跨河基础桥梁,应在汛前开展抗洪能力论证。对汛期有水害风险的桥梁要加强监测预警。在强洪水冲刷时,无法准确判断老桥基础冲刷后是否安全。桥上可封锁,严禁人员进入桥内。
(3)强降雨引发地质灾害风险高,山区运营的桥梁易发生垮塌事故。每年洪水来临前都要进行地质灾害评估,排查高陡危岩崩塌、滑坡、泥石流沟道等。应特别关注软、硬砂岩、泥岩层顺层边坡,提出雨季预防和应急车辆控制预案。
(4)近年来,国内外因人群聚集、超载而损坏的人行天桥数量有所增加。因超载而倒塌的人行吊桥数量不断增加。它们很容易倒塌,并且对超载很敏感。特别是景区、大型节庆活动区的人行吊桥要专人操作,严格控制人数,加强监控,防止超载损坏。此外,简易开放式钢桁梁人行桥必须防止弯扭失稳和破坏。
(5)土耳其两座桥梁的震害表明,桥墩竖向钢节点截面可能因地震而形成塑性铰;简支梁应注意竖向抗震验证,梁端可能发生抗剪强度破坏;桥梁可能因地震而断裂桥梁与震中的距离比桥梁与震中的距离对桥梁震害的影响更大。因此,应重视断层附近桥梁的抗震和减震。
(6)拱桥吊杆更换过程中发生倒塌,引发多根吊杆同时达到临界状态的问题。更换施工监测应提供倒塌预警。应尽可能查明各臂架的自载内力和技术状况。构件的更换应进行专门检查,并对模拟拆除和更换施工的计算模型进行验证。由于结构受力系统的变化,应以多状态的方式分析构件之间的载荷传递和内力分布,以覆盖最不利的工况。更换施工方案时必须有足够的安全储备。
02
疾病控制
桥梁结构的强度、刚度、稳定性和耐久性需要在其整个生命周期内保持。全寿命理念已渗透到规划、设计、建设、维护的全过程。病害是指桥梁结构、构件或连接件的强度、刚度、稳定性和耐久性减弱的现象。需要进行病害修复,尽可能将结构恢复到正常状态。
2.1
梁桥
2.1.1 混凝土梁
梁桥是数量最多的桥梁类型。混凝土梁由于预应力损失、车辆荷载动力作用等而产生弯矩、剪裂等病害,这些病害可以通过增加截面、外预应力、内预应力、改变结构受力体系、 ETC。
盛玉静等. [3]某3孔25m简支预应力混凝土斜板桥K23、K24跨东半部发现大量梁底斜裂缝、墩盖梁竖向裂缝等病害(图2.1.1-1),分析原因为PM23墩柱横向桩基不均匀沉降,采取的补救措施为:立即封闭交通;拆除重建K23、K24跨上部结构东半部及PM23墩台梁,PM23墩桩基础废弃改建,上部结构改建为钢箱混凝土组合梁;铺设2个勘探孔,对PM23进行地质调查。桥梁中心线与横向的锐角为58°。东西桥分开,单桥面宽度13m。每孔有12根横向预应力混凝土空心板梁,板宽99厘米,板高100厘米,铰接小;横向4柱墩,承台梁宽160厘米,高110厘米;钻孔桩直径1.1 m,设计桩长约60 m,桩端持力层采用缓和流纹岩。设计荷载为公路Ⅰ级,该桥于2010年7月竣工,2014年检查未发现明显病害。2022年6月,K23板底L/4~3L/4范围内出现裂缝东半部发现了K24跨。裂缝宽度0.08~2.02mm,长度0.4~1.7m。 K23、K24跨的裂缝方向分别为道路中心线向左55°~60°、向右55°~60°。两跨的裂缝方向几乎垂直。 PM23墩4根横柱顶高程分别比设计高程低0.34m、0.17m、0.05、0m(图2.1.1-1)。墩柱倾斜4.495%。盖梁存在多处超限竖向裂缝。裂缝是由盖梁造成的。梁的顶部延伸至底部,对应分布在盖梁的南北两侧。裂缝顶部较宽,底部较窄。最大裂缝宽度为3.01mm,裂缝长度为0.3~0.8m。桥面铺装纵向裂缝,桥墩顶部横向裂缝。
图2.1.1-1a某斜板梁桥梁底斜裂缝平面分布(盛玉静等[3])
图2.1.1-1b 斜板梁桥东半部PM23桥墩及盖梁竖向裂缝(盛玉静等[3])
图2.1.1-1c 东半部PM23墩4根水平柱柱顶实测标高与设计标高对比(盛玉静等[3])
铰接空心板桥铰接处开裂现象十分常见。姚学昌等. [4]对普通混凝土铰梁和UHPC铰梁模型进行了三点静载弯曲和剪切试验。结果表明,两根铰接梁最初开裂均发生在铰接缝与预制梁的界面处。 UHPC铰接梁模型与普通混凝土铰接节点相比,开裂荷载和极限荷载分别提高了477%和104%。
张海等.文献[5]通过铰接接头损伤的相对长度、相邻两梁板的相对位移以及相邻两梁板的挠度比计算铰接接头劣化指数,评价铰接接头损伤程度。建议在空心板铰接处注入环氧树脂进行预固化,以延长使用寿命。
陈盾等.文献[6]发现喜马拉雅地区高速公路空心板桥铰缝、翼缘有25%出现渗水、碱化病害,桥面铺装病害占42%。
孟立和等. [7]针对跨度16m的6孔钢筋混凝土简支空心板底部横向裂缝。他们在侧板桥面上方添加了钢筋混凝土桁架进行加固。附加桁架的总高度为173厘米。原空心板断面高度85cm。
雷浪等人。文献[8]对陕西省某高速公路21座技术条件为Ⅲ、Ⅳ类的装配式小箱梁桥进行了调查分析。裂缝较严重,主要包括小箱梁腹板斜向、竖向裂缝和底板纵向、横向裂缝。裂缝,参数敏感性分析表明,预应力损失过大是腹板产生斜裂缝的主要原因。
马谦等.文献[9]介绍了朔黄铁路子牙新河特大桥索桥偏心、盆式橡胶支座空鼓、隔板开裂、桥墩不均匀沉降等问题。车桥耦合振动分析表明:线桥和空心支撑的偏心控制了隔板的损伤程度。线路桥梁的偏心、空心支撑以及横隔板的损坏导致桥梁动力响应增大、列车稳定性指标降低。
姚勇等. [10]对高铁线路上9座32、24m预应力混凝土简支箱梁桥因梁与支架连接螺栓剪断、梁体剪力、梁体挠度等原因进行处理,并采用了不切割钢轨的方法。 、在不拆除道碴的情况下,顶起并纠正梁体的偏差,并更换损坏的轴承螺栓。实测横向修正力为1600kN,纵向修正力为3850kN,钢轨应力增量为18MPa。
贾建标[11]对京沉高速公路连接线20m跨钢筋混凝土简支T梁采用了放大截面加固法。 T型梁上包裹着10厘米厚的混凝土,下缘装有四根直径为25毫米的钢筋。支点到达L/4截面。配备直径12mm、间距15cm的箍筋。拆除原有桥面铺装,重新铺设19cm厚的水泥混凝土铺装,上下各层15cm×15cm钢筋网,钢筋直径12mm。隔膜由钢板条加固。加固前桥梁的设计荷载为汽车-20,拖车-100。缺陷包括:跨中垂直裂缝宽0.3mm,向腹板延伸20~60cm,裂缝深度穿透腹板;腹板上的对角裂缝;横向隔断 板中的裂缝;桥面铺装层出现裂缝;混凝土抗压强度为26.6MPa,低于设计的C30混凝土强度;实测和计算的一阶频率分别为4.90和5.48Hz;挠度校准系数为1.39。加固设计荷载为公路I级,实测和计算一阶频率分别为6.84和6.95Hz;挠度校准系数为1.07;梁底应变标定系数为1.06。
张晶晶等.文献[12]指出,1993年修建的南昌市一座环形立交桥,因牛腿失效,导致主桥向北偏斜。 TD匝道主梁也向北偏转,伸缩缝被封顶,支座被剪切和滑移。为了预防这种病害,将主桥和匝道桥之间的牛腿切除,并添加新的桥墩支撑,以将主桥和匝道桥分开变形和受力。梁体不同区域同步吊装,更换支撑,利用结构体系中的高温膨胀位移使主桥复位。
翟红刚[13]提出采用双曲滑动面自回位轴承来解决曲梁蠕变问题。它利用自身重量来消耗加热或离心力引起的梁体水平位移,并在冷却或卸载时通过梁体的重量使梁体复位。为防止蠕变积累,浙江省湖州市南浔大桥改造工程D匝道桥第二单元采用了抗蠕变支座。监测表明,梁的水平和纵向蠕变与温度变化高度相关,水平和纵向蠕变都能恢复到原来的位置,效果良好。
周一臣[14]介绍了S26沪长高速公路同三互通WN、SW匝道桥曲梁整体横向位移2.5~8cm、防撞墙错位、块体破碎、桥体剪切变形等情况。支撑、梁体裂缝、混凝土损坏等病害、架设临时桥墩、吊装平移复位梁、更换支撑、修补裂缝等。WN、SW匝道桥为钢筋混凝土连续箱梁桥其横截面分别为(3×22)m和(3×20)m。箱梁顶板宽10m,底板宽5m,采用板式橡胶支座。
唐力克等人。文献[15]结合某公路跨度(104+185+104)m预应力混凝土连续刚构桥,对箱梁横向框架、竖向预应力、腹板下弯梁、车辆超载、温度梯度等进行计算分析。综合考虑因素对腹板开裂的影响,认为箱梁横向框架效应对腹板主拉应力影响大于0.5MPa。不同温度梯度模式下腹板主拉应力的计算值差异较大,压应力储备可能会误判。
杨浩[16]研究发现,某高速公路预应力混凝土非对称连续刚构桥,主跨最大长期挠度不是在跨中,而是在主跨跨度0.6倍的合拢断面。 -部分。桥梁跨径为(130+200+80)m,箱梁顶宽22.5m,底宽12.2m,双薄壁桥墩。于2010年底竣工,至2021年,主跨合龙段累计挠度236.6毫米。此外,主跨箱梁外底板及腹板存在U型横向裂缝,箱梁内腹板存在斜向裂缝。技术状况评定为4类桥梁。
向梁构件补充外部预压应力可以抵消车辆活载拉应力,防止新裂缝并闭合旧裂缝。预应力碳纤维板直接暴露在大气中,不存在外部预应力钢筋的腐蚀问题。它们重量轻,可以快速建造。支撑锚、夹具、张拉设备齐全。近年来,它们已成为外部预应力裂缝的有力竞争解决方案。
城市高架桥的5跨预应力混凝土连续横梁,跨度为(3×35+2×27.5)m,一个5个房间的单盒,一个横向鱼孔截面,横梁高度为1.8m,桥梁甲板宽度为1650万,设计负载城市 - 级别A.盒子的底板具有多个横向裂缝,最大裂纹宽度为0.18 mm,最大裂纹长度为8.2 m。也有疾病,例如炉渣夹杂物,蜂窝状斑点,裸露的肌腱腐蚀和网状裂纹。第一和第二跨度的结构变形验证系数分别为1.16〜1.24和0.90〜1.05,两者均大于1.0。根据“城市桥梁维护的技术标准”(CJJ 99-2017),桥梁的状况评估级为D,使其成为无限制的桥梁。为了纠正裂纹疾病,Chen Ye [17]在盒子束底部添加了预应力的碳纤维板,以补充盒子梁底板的压缩应力。预应力的碳纤维板为100mm宽,厚3mm,最小侧间距为25 cm,拉伸控制应力为1050MPa。对预应力的碳纤维面板的设计进行研究,并分析相邻桥梁跨度对预应力碳纤维面板的数量,长度和增强的影响。由于横截面横截面鱼质盒梁的结构,从底板表面到截面的距离发生了很大变化。预应力的碳纤维板不能粘贴在截面的相同高度上。板需要在光束底轴的两侧和主梁的顶部表面上排列。板条接近中性轴,弯矩效应消失,预紧力的应力增加减少。随着板条的长度沿着桥方向的增加,连续束的中跨度的梁的底部压缩应力增加,并且码头顶部的梁的顶部压缩应力减小。小,考虑到光束跨度的每个部分的增强作用,安排了不同长度的木板;相邻跨度上的张紧预应力的碳纤维板具有相互弱化的作用。
长跨度预应力的混凝土梁桥遭受横梁和混凝土裂纹的中跨度的偏转,这些裂纹常见且难以纠正。通常,将外部预应力添加到主梁,板粘贴到板上,并用混凝土加固梁。已经尝试改变结构性压力系统,例如添加额外的桥墩,添加短塔有线系统,添加自锚的主电缆和吊索系统,以及添加钢拱钢筋解决方案。
Lin Qunhui [18]和Pan Ziqiang [19]在底部板上引入了横向裂纹,在底板和底部板上的L形裂纹和底部的L形裂纹在某个特定(38+3×60+38)的第二个跨度中引入了横向裂纹。连续的箱形梁,裂纹宽度为0.18mm,深度为22厘米,中跨度的挠度校准系数为0.96,左梁是四型成员。分析了盒子梁裂缝的主要原因:左桥小型桥头头的交通灯控制,多辆大型卡车长时间在桥甲板上反复制动,排队排队,而不会关闭发动机,突然开始,这对桥梁产生了更大的影响。该计算表明,在第二个跨度的中间附近18 m内,截面的刚度降低了20%,第二个跨度底部板的预应力钢质肌腱和网络的两个最低钢腱损失了45%。底部板的计算出的裂纹分布基本上覆盖了底板钢。梁的长度和裂缝的深度延伸至钢梁的高度,这与实际的裂纹分布一致。疾病修复的实施计划是:添加长光束 +短光束外部预应力,盒子的外部网覆盖了25〜50厘米厚的自缝混凝土,盒子的外翼,窗户和底板都被涂上用于耐用性。 7个短光束用于增加第二跨层底层的压缩应力和密封横向裂纹; 4个长光束用于调节集成连续束的应力。短光束和长束分别由10月15.2mm和15,15.2毫米未固定的环氧涂层钢链成品绳制成。
Chu Winao等。 [20]针对特定的轨道运输(65+120+65)m预应力混凝土连续的吉尔德桥,中间跨度有偏转和开裂,并添加了2 15-15-15-15-15毫米备用的身体预应力捆绑包,并添加了12个捆绑包。 19-15毫米外部预应力横梁,密封裂缝,预应力的管道补充灌浆。加固后,中跨度测量的补充压力应为5.73MPa,上弓为22.3mm。桥梁的具体问题是:与打开时相比,中跨度的偏转为44.1mm,侧跨度整体拱起,最大拱形为6.4mm;底部板和腹板的横向U形裂纹在中跨度附近20m之内,裂纹宽度为0.91毫米,网络中有一些斜裂纹;预应力管有空腔,中跨底板预应力松动,预应力损失很大。该疾病的原因是:在预应力张力,弹性模量不足,蠕变增加,蠕变不足,有效的预应力不足,过度质量混凝土和构造废物量的不良反应引起的预应力损失增加,造成的预应力损失不足。试验计算表明,屋顶悬臂钢腱的预应力损失和中跨度底板钢腱的损失分别为10%和55%。中跨度的挠度和裂纹分布与实际情况一致。桥的平面位于半径为1600m的圆形曲线上。它具有单箱单室横截面和一个直线网。支点梁高8.15亿,中跨梁高4.55m,梁的顶部和底部宽度分别为106m和68m,设计的活载荷是双线地铁B型汽车,设计速度120 km /h。
云南的预应力混凝土连续刚性框架,跨度为(64+115+64)m,悬挂式篮子悬臂倾倒结构,盒装girder顶部宽度12m,底部宽度6m,支点梁高6m,中跨度2.5 M,纵向布局和垂直预应力,C50混凝土,双薄壁码头,设计装载车-20,悬挂-100,于2004年8月1日完成。HuangWei等人。 [21]发现,从2004年8月到2017年2月,桥的主要跨度为205毫米的累积偏转;桥梁的枢纽部分有71个裂缝,总跨度共有135个裂纹,整个桥梁共有210个裂缝。 ;齿板密封的锚固端的混凝土并不致密,锚头和钢链被暴露和腐蚀。 2011年7月采取的疾病修复措施是:在主跨式盒子的底部板,粘贴碳纤维布和钢板,压力灌浆和xypex浓缩物中添加四个外部预应力的钢链,长度为20和40米,以密封裂缝。从2004年8月的新桥的建成到2011年7月的首次加固,7年的累积偏转为137.2mm。在第一次加强后,主要跨度继续偏转,到2017年2月,总挠度为205mm。提出了第二项加强计划。在主要跨度的中部和下部添加了钢管混凝土晶格码头。在新码头的顶部安装了一个可移动的轴承。结构应力系统更改为(64+57.5+57.5+64)M刚性框架连续梁组合。在系统中,原始主跨度的中跨部分变为支点部分,并且在原始主跨度的中跨度中添加了隔膜,外部预应力和网络厚度。增强措施于2019年完成。原始主要跨度在2020年和2021年,额外码头的码头顶部之间的线性差异为11.59mm。分析被认为是由新钢管混凝土码头的膨胀和收缩引起的。温度差9.5°C。
Song Hao等。 [22]在宁克斯自治区中旺市的G2012 Dingwu高速公路上的Shapotou Yellow Bridge的主要桥上进行了体内预应力的加固。桥的跨度由(65+2×120+65)M组成,有两个左右截面和双薄壁墩。它于2008年10月完成。检查表明,底板的底板上有大量的横向裂纹,垂直裂缝和垂直裂纹延伸到网络,靠近1/4的网络上有少量的斜裂纹底部板上的跨度和间歇性纵向裂纹。与去年的检查相比,裂缝数量显着增加;左右桥的第二和第三跨度具有明显的向下偏转。挠度和应变校准系数分别为1.08和1.06;测量和计算的一阶频率分别为1.13和1.18Hz。加固前的静态负载测试表明,刚度降低了6%。与裂纹分布相比,试验计算表明,20%的预应力损失更合理,损失的下限为30%。添加了内部预应力,并且框内的网络被17厘米增厚(图2.1.1-2)。内部预应力强化采用了信封设计原则。增加预应力的上限受主梁混凝土的压缩应力控制,并且增加的预应力的下限受主梁混凝土的拉伸应力控制。
图2.1.1.1-2a钢框架带有厚厚的钢板和盒子中的其他预应力(Song Hao等人[22])
图2.1.1.1-2b分层混凝土倒入盒子内部的厚厚的腹板(Song Hao等[22])
Wang Zhi [23]研究了机翼板中的横向裂纹,网中的垂直裂纹以及A(19+2×23.8+19)m的底板中的横向裂纹M增强了混凝土连续横梁,在广州的互换桥梁中城市,使用中间码头顶部的负弯曲时刻。钢板在该区域粘贴,内部预应力的钢腱在网络的外部添加,混凝土在网络外部被30厘米增厚。
Xiong Huapeng [24]指出,在构建特定(34.92+64+34.92)M预应力混凝土连续盒girder的过程中,千斤顶校准问题导致预应力钢质肌腱过度张紧和破裂。治疗后,11个钢肌腱仍超过25%。 ,提出了一个在混凝土盒子内添加钢桁架梁的增强计划,该计划也可以用来纠正中跨度的偏转和混凝土梁桥的破裂。
Wu Zhaoxia等。 [25]分析了某个预应力的混凝土连续梁桥,其跨度为60+96+60m,在中跨度的中跨度底板,支点上的顶部板和斜裂纹在运行10年后,在网络中的横向裂缝中发育。他们分析并提出了另外1400万个加强方案,用于用高高的钢制塔楼和钢筋缆线安装的短塔缆线铺设桥梁。
他陶等人。 [26]分析并提出了一种额外的自定锚悬架系统加固方案,以针对底部板的侧,垂直和对角裂纹和特定(72+120+72)的网络(72+120+72)M预应力混凝土连续的盒子girder。
Li Wen [27]介绍了一条预应力的混凝土连续盒长桥桥梁中型偏转和盒子梁开裂。外部预应力的加固未能防止中跨度的偏转,并提出了一项计划,以添加柔性钢箱拱门。桥的跨度由(87+7×114+87)M组成,其中有两个左右面板。支点和中跨束高度分别为6.5m和280万。盒子梁的顶部和底部宽度分别为13.0和7.0m。顶板,底板和网板的厚度分别为25、30〜59和40〜60厘米。设计带负载的车辆 - 超级20,拖车-120,建于1996年3月。2012年6月,左右跨度的累积偏转分别为16厘米和14厘米。 2013年3月,将两个外部预应力的线性钢梁添加到盒子中,单束张力为2250KN,并提高了桥甲板的高度。但是,在2014年至2018年之间,主跨度的中跨度继续偏转7厘米,并提出了添加灵活的钢箱拱门的加强计划。
Mao Jianping [28]在某个城市推出了37个三层双环半方向综合立交桥的Corbels。柯贝尔有24个对角线裂纹(图2.1.1-3)。裂缝从柯比尔的圆角开始,并沿着27º〜45º倾斜。向方向发展,裂纹长度为0.7m,宽度为0.36mm。沿着横桥方向在下杆底部的直径小于30mm的直径钻孔,然后将微型高清摄像头探针插入孔中以检测裂缝。 Corbels裂纹的原因是:Corbels的横截面高度太小,剪切电阻截面很小;未配置封闭的水平马rup;应力集中在柯比尔的倒角上。当压力被挖空时,支持对压力是不利的。膨胀接头在岩石架的位置上设置在车辆冲击效应的位置。加固计划使用钢芯替代混凝土核心。
图2.1.1-3立交桥的Corbels中的斜裂纹(Mao Jianping等人[28])
Gao Yixiong [29]在长沙县的Xingsha Link City Expressway上的三跨预应力混凝土连续盒子桥上进行了振动舒适性评估。公民报告说,当重型车时在高峰时段通过时,这座桥会感到振动,驾驶员和乘客明显地感觉到上下颠簸。桥的跨度为(27+38+27)m。这是一座弯曲的桥。一个中间码头与光束合并。两个盆地型轴承横向布置在其余码头上。轴承的中心距离为375万。主梁的横截面相等。单箱四腔盒子窗格带有倾斜的网,屋顶宽度为1850万,法兰悬臂宽度为2.25m,梁高2.21m,顶板,底部板,底部板,网厚25,22,22,45 cm,中间码头顶部和侧面的厚度码头顶部分别设置为28m,150万光束。双桩花瓶型桥码头,码头主体的底部为2.6m×335m。双向四车道的设计负载:城市-A级别。测得的一阶扭转和一阶垂直弯曲频率分别为2.725Hz和4.336Hz。扭转频率很低,很容易产生扭转振动和弯曲扭曲的振动。原因是支撑物之间的横向距离很小,扭转约束很弱。
Li Xujie [30]在Lanzhou-Chongqing铁路的Lanzhou轮毂部分中引入了四线连续梁桥。卡车经过时,链链夹摇摆,连接螺栓的链状硬盘松开并掉下来,悬架串破裂。接触线受巨大的挥杆仪的影响,受到电流的影响,导致速度限制。
Zong Huarui等。 [31]介绍了立交桥箱的C30屋顶混凝土聚集体具有碱活性,但没有采取碱活性抑制措施。服务32年后,桥甲板混凝土的强度大大降低和破裂。盒子内的屋顶板和盒子外的底板是大量的白色CACO3沉淀物。核心样品混凝土的抗压强度比设计值低50%。在80°C加速固化的80天内,核心样品具有明显的膨胀趋势,径向膨胀速率和轴向膨胀速率都超过0.10%,达到0.71%。弹性波速度是一个向下趋势,体积电阻率逐渐增加。染色分析表明,大多数骨料和砂浆基质都是浅粉红色的,但是在粗骨料周围有两个染成棕色的地方(图2.1.1-4),这些位置被认为是碱骨头。物质反应的凝胶产物;核心样品切片的微裂纹分析显示了具有典型碱总反应特征的内部微裂纹。据信,立交桥屋顶混凝土具有典型的碱性反应损害特征,并且将来造成大量残留膨胀损伤的可能性很高。
(a)染色之前(b)染色后
图2.1.1-4混凝土染色分析显示了棕色黄色碱骨料反应产物(位于该位置的正确点的箭头,Zong Huarui等人[31])
由Liu Haiyan [32]汇编,日本2号桥的下行链路维护和加固首次使用超高耐用性桥梁甲板(Dura-Slab),最初的钢筋混凝土桥将在2022年11月更换。 控制板。这座桥在1982年完成。桥的长度为103m。它是带有4个钢板梁的两跨连续钢板复合梁。主梁的中心距离为25m。桥甲板的净宽度为850万,总宽度为109.1万。这座桥位于日本西南部西门县的大雪的卡诺阿什枪区。每年喷洒500吨防冻剂,导致桥甲板钢筋的腐蚀和桥甲板组件的严重恶化。决定用超高的耐久性桥甲板替换它。该板约为300mm厚,由C80级混凝土和AFRPR(ARAMID纤维增强聚合物杆)的PVAFRC(聚乙烯醇纤维钢筋混凝土)制成,并以1890MPA的伸缩强度为纵向和横向方向。纤维增强聚合物塑料棒)(图2.1.1-5)。 AFRPR条的锚固区域用GFRP杆加固。座椅凹槽设置在桥甲板的底部。从桥甲板的底部注入了超高强度非碎屑灌浆材料。通过全尺度模型疲劳测试,静态负载测试和AFRP张力测试,该测试结果符合要求,可以在实际项目中使用,已通过全尺度模型疲劳测试和AFRP张力测试进行了验证。预制的桥甲板面板的纵向接头约30毫米,并用超低收缩和超高强度材料灌浆。超高的耐用性桥甲板没有从传统的剪切螺柱甲板的填充孔中渗出的缺点。它具有良好的紧凑性和超过100年的使用寿命。它在使用过程中不需要维护,减少碳排放和生命周期成本。反转工护栏钢筋使用GFRP塑料棒,而不是普通的钢棒来提高耐用性,并设计为超高耐用性护栏(Dura-Barrier)。桥甲板替换项目赢得了2021年日本土木工程学会(JSCE)田中奖。
图2.1.1-5a日本2号桥的原始桥梁甲板
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图2.1.1.1-5b在日本塔德诺2号桥的原始桥甲板底部的钢棒腐蚀
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图2.1.1.1-5c日本的tadeno 2号桥超高耐用性桥梁结构
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图2.1.1.1-5d横向AFRP条和日本Tadeno 2号桥的超高耐用性桥梁中的纵向AFRP管道
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图2.1.1.1-5e超高耐用性桥梁甲板安装日本tadeno 2号桥梁
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图2.1.1-5f日本的tadeno 2号桥超高耐用性桥甲板AFRPR肌腱穿透
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图2.1.1.1-5g日本的tadeno 2号桥超高耐用性桥梁甲板接头
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2.1.2钢梁
钢梁的主要疾病是裂缝,螺栓断裂,生锈等。
Li Binyang等。 [33]发现64m的甲板纵梁的水平和垂直连接板中的裂纹仅支撑着重型运输铁路的钢制桁架梁。该桥是带有三角形桁架的单线沿着螺栓钢桁架梁。桁架高度为11m,桁架宽度为575万,螺距距离为8m。在开放的桥甲板上,水平耦合和三角垂直耦合在纵梁之间排列。钢材材料为16MNQ,高强度螺栓为M22和10.9S级。标准绘图号是特殊的桥0146,设计负载是中型负载。 2019年,木制睡眠者被复合卧铺代替。自2020年以来,裂纹出现在纵向梁的上扁平板上(图2.1.2-1)。一个位于第四个纵向梁的中间,从小里程到大里程,另一个位于第七个节间节点的纵向和横向梁的连接处的第六个裂纹,两个裂纹为190mm。和0.15毫米宽。分析裂纹的裂缝板,裂纹的宏观骨折显示出源区域,膨胀区域和瞬时裂缝区域,显示出疲劳裂纹的特征。钢的金相结构是正常的,没有杂质。 C80车辆下纵向束的中跨纵向连接板的测量应力振幅为83.3MPa。随着火车桥负荷的增加,毛t板的应力振幅非线性增加。狼板中的裂缝是非核症疾病。建议及时更换毛刺板。如果再次破解,请考虑系统的桥梁系统的系统加强。
(a)在纵向束的中跨的平坦连接角板中裂纹(b)在纵向梁末端的平坦连接柱板中的裂纹
图2.1.2-1
Du Wenchang [34]分析了四个操作的铁路钢桁架梁的高强度螺栓的断裂特性,如下所示:开放桥甲板中的裂缝数量远远超过压载桥甲板中的裂缝,但比例接近;总是有螺栓骨折,没有终止的迹象,在不同位置,节点处的螺栓断裂的峰值时间是不同的。螺栓在正常的速度铁路和重型铁路的各个部分随机折断;平坦和纵向折断的螺栓的比例是正常速度和重型铁路上最高的,正常速度铁路上的主桁架节点和重型铁路的比例最高。载荷铁路桥的桅杆节点上的断螺栓数量是最大的,并且主桁架的上和弦节点的断螺栓数量大于下弦节点的螺栓数。一般速度铁路的主桁架,重型铁路的主要桁架和桥梁桅杆的主要桁架中损坏的螺栓比例逐年增加;螺栓断裂的位置主要在螺母和螺栓的连接处,螺栓直杆的连接和螺纹开口以及螺栓直杆的中间。螺栓断裂的原因是:裂缝表面上的应力浓度,骨折表面附近外部环境的腐蚀,螺栓材料中的金属渣包含缺陷,上下连接板的接触位置的剪切力,并重复火车负载。在用两个或多个螺栓重新安装节点时,应最初拧紧它们,然后再拧紧。拧紧序列应首先在中间,然后在两侧是对称的。
Guo Weimin等。 [35]分析了在纯钢桁架桥桥上的高强度螺栓的断裂是腐蚀疲劳骨折。螺栓断裂的初始裂纹源位于螺纹杆上的线的根或螺栓和螺母之间的连接根。 ,裂缝内有含硫腐蚀产物,硫元件会导致腐蚀。
Lu Zhilin等。 [36]对用3层CFRP布修复的钢桥甲板的U-Rib破裂标本进行了疲劳测试。钢筋焊接连续遭受了CFRP布局的局部剥离损伤,钢结构裂纹传播损伤以及不同程度的损坏的焊接疲劳。强度约为未增强标本的0.8〜2.6倍。粘贴CFRP布可以改善钢桥甲板上U-Rib对接焊缝的疲劳性能。
Liu Yongjian等。 [37]分析了钢桥的微环境是大气腐蚀速率的关键因素。微环境的特征是成分表面温度,表面润湿时间和表面污染物沉积。灰尘,雨水,露水等都会影响微环境,然后间接影响它。大气腐蚀速率。桥接位置环境与组件微环境之间存在差异,并且组件之间的微环境存在差异。桥梁位置建筑物和地形,污染源,结构特征和组件降解会影响微环境。在设计期间,在施工期间创建,在操作过程中变质并在维护过程中进行了优化,在设计过程中赋予了微环境。通过疏ed结构,屏障结构和除湿装置,可以减少面板制造和组件剪接误差的初始缺陷,从而可以改善微环境,降低腐蚀速率,延长组件的使用寿命,并将寿命寿命置于结构中。
Lai Bo等。 [38]针对超过设计寿命的临时跨海钢栈桥桥的严重腐蚀疾病。为了将使用寿命延长3.5年,建议加固计划包括重新腐蚀涂层,粘贴钢板和I束底部的I束底部的I束。横梁网粘贴在通道钢上,并添加钢管桩和钢铁。该桥是一个简单的支撑的钢板梁,有36个孔,标准跨度为10m。主梁由四个I50B I光束纵向梁组成。 i20a梁横向布置在主梁上。当前的技术状态是类别4。
潮舒恩等人。 [39]计算并分析了火车站中轻桥的偏转疾病,并建议使用外部预应力的钢桁架梁。
2.2
拱桥
拱桥的主要疾病是拱环裂纹等,可以通过增加拱环横截面,增加拱形肋骨并改变结构应力系统来加强。
Arun Sundaram B等。 [40]介绍了印度的一条单轨铁路石拱桥被洪水冲走,导致基础定居点不平,拱形环的裂缝和交通中断。整个大厅都由支架支撑,裂缝通过灌浆加固,交通速度有限。卸下支架后,对越过桥梁的火车进行监视表明,拱形环的轴承能力不足,因此用支架加固了拱形环。这座桥建于1865年,已经运营了近160年。它有56个孔,跨度为914m。
Liao Caiyan [41]引入了拱脚处的横向裂纹,对角线支架底部的横向裂纹,和弦底部边缘的裂纹,固体网段中的垂直裂缝,横向裂纹的垂直裂纹绑带梁,横束梁以及由于拱形连接接头的破裂和松动,略带弯曲的板的裸露加固以及对桥甲板路面的损坏的问题,因此将技术条件评估为4类桥梁。与增加拱形肋骨部分的增强计划相比,采用了增加拱形肋骨的增强计划。
Lu Xiaoxiong等。 [42]进行测试并发现江苏省的Lianyungang City的Span 40m钢筋混凝土发现,40m钢筋混凝土优雅的拱形桥的疾病破裂了,横梁掉落了。建议使用贴纸钢板来加强第二个拱形腿,并使用方形钢管来代替梁。这座桥在2001年向交通开放。
Xie Xiaoli等。 [43]由于缺乏携带50m跨度钢筋混凝土箱拱的能力,分析提出了额外的钢制桁架钢筋钢筋方案,即V形杆和钢桁架被添加到建筑主梁,将钢桁架添加到桥甲板上,钢制桁架设置在桥甲板上,钢桁架设置在桥甲板上,并将钢桁架添加到桥甲板上,钢桁架设置在桥甲板上,钢桁架设置在桥甲板上,钢桁架设置在桥甲板上。 Make a span 10M model bridge verification in the laboratory.
Fang Yanhong [44] introduced the Lingqiao of Ningbo City, Zhejiang Province as a medium -sized three -hinged steel box arch bridge. The span is 97.5m, the total width of the bridge deck is 20m, and the arches are radius of 88.201m arc. The 12 pairs of rigid booms are arranged, and the H -shaped section is composed of 4 corner steel riveting 1 steel plate. The spacing spacing is 7.925m and the length of the boom is 4.050 ~ 12.537m. It was completed in 1936. The provincial cultural relics protection building in Zhejiang was bombed and attacked by aircraft. It was fully maintained in 1953. In 1994, the arched foot hinges were closed and transformed into a single hinge arch. In 2011, the boat hit the bridge and repaired it again in 2012. The design of the load was upgraded to the car-20, hanging -100, and the crowd 3.5kPa. For the depth of the boom, the 3mm projectile, the rust depth of 2mm, the high phosphorus content of the steel, the high -phosphorus content, the flawed defect, the local deformation, the cracking, the stress calculation value of the end -end boom under temperature and vehicle action is 805MPA. According to the principle of cultural relics protection and repair, the middle boom uses Q345B steel plate to replace the abdominal plate and corner steel, and the rivet is connected. The short boom of the end is used in Q420QD steel, which is replaced with dual -groove steel as a whole, extended to the bottom of the beam, and the stress is reduced to 183MPa. After the disease rectification was completed in August 2016, the operation was good.
2.3
电缆
In 1987, the vertical bolt of the Shenglian Bridge Steel Box Steel Box Steel Box Steel Bridge Section of the Shengli Bridge of the Yellow River Bridge, Dongying City, Dongying City, Shandong Province. In the 4 category, the high -strength bolt construction ultra -standard expansion of the pores is 8 -shaped holes, the friction and contact surface of the connection plate, the obvious pressure deformation of the hole wall, the bridge panel wrong platform, the horizontal seam folding angle, the node connection steel plate D -class rust, the nutgrienation of the nut, positive, positive positive, positive, positive, positive, positive The meta-rib welding of the heterosexual steel bridge panel is cracking, the U-rib vertical connecting plate falls off (Figure 2.3-1), the bolt falls off, and the bottom plate of the box beam is serious. The peripheral bolt holes accounted for 15.22%. The reinforcement scheme adopted is: the main beam section of the section of the vertical and horizontal symmetry interval removal of the connection bolt, replace the connection board, replace the alien pore parent board, the sandblast treatment of the female board, the side of the nut is below, the friction -type high -strength bolt connection Section seams; U -rib connection segments lacking in the welding connection; shear nails are added to the bridge deck, and 55mm thick UHPC is poured. Reinforced in 2021.
Figure 2.3-1A Shengli Bridge Steel Box Beam Section of Dongying City, Shandong Province, the long-distance high-strength bolt connection disease of the steel box section (Xu Gangnian et al. [45])
Figure 2.3-1b Shengli Bridge Steel Box Beam Section of Dongying City, Dongying City, Shandong Province (Xu Gangnian et al. [45])
Wang Xigang [46] The construction order adopted by the maintenance and reinforcement of the main bridge of the Dongying Shengli Bridge is: first nodes, back components; first steel boxes, rear bridge panels; Symptoms are installed; symmetrical and interval replace high -strength bolt groups.
Guo Fukuan et al. [47] analyzed the characteristics of the orthogonal steel bridge panel fatigue and cracking disease of an orthogonal steel bridge panel composition composition of a span (48+204+460+204+48). The steel box beam is 38.8m wide, 3m height, the longitudinal U rib opening width of the heterosexual steel bridge panel is 300 mm, the height is 260 mm, the thickness is 6 mm, and the spacing of the cross plate is 3 m 。 After opening to traffic in 2001, after 5 years of operation, the steel box beams began to crack and developed a large amount of cracks. In 2015, welding cracks were fully replenished, but the short -term cracking was cracked in the short term. In September 2016, it was found to be 5598 cracks, and the cracks in September 2017 were 8,996. It is mainly the cracks of the bridge panel and the U -rib welding. The welding root cracks and welded toe cracks developed along the thickness direction of the bridge panel have 4688. The bridge paving of 55mm UHPC+30mm SMA is replaced by reinforcement. UHPC is connected to the steel bridge panel through shear nails. A layer of steel mesh is arranged in the middle of the UHPC, and the bottom length of the 8mm steel plate is arranged in a horizontal length to resist the tensile stress after the longitudinal cracking of the steel bridge panel.
The Shaxi Bridge of Line X207, Panyu District, Guangzhou City, Guangdong Province is a single cable -oriented panel bridge with a single tower. The upper and lower width of the prestressed concrete cables is a fan -shaped. The minimum width of the upper part is 1.69m. The maximum width of the lower part is 18.8m. Yin Zezheng [48] detected 166 cracks on the North Covenant board, with the crack length, width, and depth of 15 ~ 600cm, 0.05 ~ 0.38mm, 10 ~ 58mm; It is 13 ~ 920cm, 0.06 ~ 0.23mm, and 10 ~ 58mm; the cracking direction of the cable plate is mainly vertical and horizontal. Box beam abdominal plates have longitudinal and diagonal cracks, with crack length, width, and depth of 7 ~ 513cm, 0.05 ~ 0.48mm, 12 ~ 347mm, and the box beams 1, 2, 3, and 4 have 56, 78, 71, and 36 respectively. Bar crack. The bottom plate of the box beam, the crack length, width, and depth of the cracks are 31 ~ 770cm, 0.05 ~ 0.23mm, 47 ~ 122mm, and 15 and 16 cross -box beam bottom plates have 15 and 30 longitudinal cracks. 。 The crack is mainly added in recent years. The cause of the vertical cracks of the cable plate is the rusty cracks caused by the corrosion of the reinforcement. The oblique cracks of the box beam are the main tensile stress cracks produced by bending and cut. The vertical cracks of the bottom plate of the box beam are split for anchor concentration. The cross -media test coefficient of the static load test was 1.14, and the cross -media test coefficient of the completion detection in 1994 was 0.78. The first -order frequency of the measured measurement was lower than the theoretical value and the completion detection value, and the structural stiffness was insufficient. The reinforcement schemes are recommended as: the vertical cracks of the cable plate, the surface painting is closed, and the surface paint is closed, and the anticorrosive coating is prevented from entering the inside of the cable plate. , UHPC increases end beam cross -section; box beams add in vitro premature stress; limit speed limit.
Gou Xuetong [49] Investigating 50 stuffed bridges for the cable cables, found that the sheath cracking 20 seats, 34 steel wire rust, 6 steel wire broken wires, 1 stacking cable vibration, 1 stacking cable reversed 1 seat, anchor corrosion 6 The seat and connecting cylinder rust 1, the sealing material is invalid, the type of 8 diseases is calculated, 68%of the cable bridge tension steel wire is corroded, and 40%of the cable cable crickets are cracking. Select 15 steel wires that have been demolished in a cable -stayed bridge in Guangdong for 23 years of parallel steel wire cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable cable. Among them, 3 steel wires do macro and micro -appearance analysis, pickled neutralization, measurement statistical eclipse sizes; 12 steel wires are powered on power power. -The corrosive solution salt accelerates corrosion, using 5%NACL solution, current density 2000 μA/CM2, and current 0.23A. After power -powered corrosion 120h, 120h in the dry environment, 5 times after 5 times, the average corrosion rate is 0.42g/md, and the tensile strength of the wire is 1683.52MPa. Compared with the comprehensive steel wire resistance, the tensile strength loss is 4.88 %. The one -day constant current corrosion and one day of dry corrosion are accelerated and corrosion of 1 cycle of dry and wet circulation, which is equivalent to the corrosion environment of the actual service of the actual service in Guangzhou in Guangzhou. Industrial microscopes and single -pointed heads are obviously measured by 100 sets of steel wire rust pits, width, and depth of 100 sets of data. The length, width, and depth are within 0.03mm, 0.06mm, and 0.06mm, respectively. The development process of the rust -corrosive steel wire erosion pit is used to establish the physical finite element model simulation of steel wire erosion, pitting, and broken wire damage evolution process and performance degradation law.
2.4
吊桥
Liu Weijun et al. [50] Aimed at the main cable of the main cable (33+75+33) of the main cable layout (33+75+33) the main cable rust, lack of steel twisted lines, and lack of loading;不足的; connecting the cable and the main cable U -shaped tie rod rust and other diseases, replace the main cable, strengthen the bridge tower and the anchor, and the U -shaped lever cable is replaced with a straight lever to update the cable. From the cross -neutral bridge tower to 1/4 to change the suspension cable, the cable length is determined according to the force of the cable and the actual bridge deck.
Zhang Jianping [51] introduced the discovery of a span 636m steel truffle beam suspension bridge east anchor on the left side anchor room 60#cable-shaped anchor to break (Figure 2.4-1). The error is large, so that the tie rod is unevenly affected; Replace the connection tie of the main cable stock.
Figure 2.4-1 A suspension bridge main cable cable-shares anchoring tie rod broken (Zhang Jianping [51])
Zhou Xudong et al. [52] adopted an ultrasonic method to test the tension tension tension after 3 years of operation of a span 1000m suspension bridge, with an average loss of 40.8%, exceeding the standard loss rate of 30%, accounting for 86.9%. The risk of slipping is greater.
Wang Haolin [53] Introduce a self -anchored suspension bridge, which is composed of span (77.8+188+77.8). It was completed in 2006. In 2008, it was found to have a decline in cables, and anti -slip cables were added to prevent decline. In 2020, the detection of anti -slip rust rust is broken, the cable is slipped by 6.9cm, the hanging cable is different, the anchor head is rust, and the suspension cable is replaced. Change the queue first, and then adjust the cable. During the exchange stage, the new hanging cable force, the beam surface, and the main cable are the same as the high range. During the tuning stage, adjust the cable to the design value.
Chang Weijie et al. [54] introduced the main cross 1650M Zhoushan West Gate Bridge steel box beam to orthogonal heterosexual board fatigue cracks, U rib embedded welding seams, U ribs and top plate welds, U -ribs and horizontal partition weld cracks The proportion accounted for 67.3%, 30.9%, and 1.8%, respectively. According to the actual measurement data of the dynamic weighing system, the vehicles on the bridge are divided into 8 categories. The total probability distribution of the vehicle is integrated into a multi -Gaussian hybrid distribution, and then simulated through Monte Carlo to generate a multi -lane random traffic flow with MATLAB. The ANSYS software is used to establish the shell shell and physical hybrid unit model of the main span 21.6m long beam section. The analysis of obtaining stress influence surfaces, loading multi -lane random traffic flow, calculating damage, U -ribs on the spot to crack after 91 years of operation.
2.5
Combined structure bridge
Lou Danfeng et al. [55] Introduced the Gaojiang Bridge of Shaoxing City, Zhejiang Province as a five -fly swallow -type steel pipe concrete arch bridge, across Cao Ejiang, spanned to (40+3 × 185+40) m, steel wire cable bang, 2010 Completed, opened in 2011. During the operation period, the bridge deck is too large, and the pedestrian vibration is obvious. The reason is: the stiffness of the bridge deck structure is low; the traffic volume of the bridge deck is large, which is 1.6 times that of the design of the transportation. %; Calculation value of the bridge decking deflection 87.9mm, and the measured dynamic deflection 75.8mm, which is close to the calculation value of the static carrier deflection, reflects the impact of a large number of heavy vehicles. Displacement 19.63mm+siphon stretching 17.82mm+bridge deck is 50.45mm vertical and vertical beams, and the vertical displacement ratio of vertical beams of the bridge deck accounts for 57.4%, indicating that the stiffness of the bridge face structure system is low; The top surface and bottom surface of the beam above the column on the arch are set up, that is, the plate -type rubber support bridge panel is set on the top surface of the beam.风险。 It is recommended to add bridge steel longitudinal beam reinforcement.
Tang Xueqing [56] For the main beams of the main beam of a cross -steel box arch and curve steel box beams, the main beams and other diseases, the amount of rectification measures are: outsourcing steel plate reinforcement beams, and the sales axis level constraints replacement device replacement The original restricted block, the tensor of the tensor, the main beam, and the original 4 spherical support are replaced to the tetrafluoro skateboard rubber support that can test the reaction force. Form -long variable combed plate telescopic joint. The bridge is two -way 6 lanes, the oblique cross -steel box arch is 180m, the cross section of the arch box is 7.04m, the height is 3.8m, the curve steel box beam span is 190m, the beam width is 33.3m, the height is 3m, the curve radius is 600m, and 28 oblique oblique is arranged Sling. The ball -type support, the beam end is equipped with a limit device and a heavy block, which was opened to traffic in December 2008. In 2013, diseases such as support from the air, the diagonal cracks of the pier lid, and the crushing of the limited gear block were performed for crack repair and tuning. In 2017, the beams were shifted horizontally. The main beams on the east and west side have shifted to 25 and 12cm respectively. The upper plate plates of the 4 supporting seats in the 4 supports of the whole bridge are not connected to the steel plate of the beam bottom, and the two branches on the east side are severely rusting. The original cracks of the cover beams have an extension trend. The east side of the telescopic joints are misalignment and deformation, and the type of steel is bent and rusted seriously; the west side telescopic seams are severely deformed and local broken; the rubber straps on both sides of the spooped joints are almost all falling off. The analysis believes that the original support system under the action of temperature under the action of temperature is too large, which leads to diseases such as the horizontal offset of the main beam. Replace all the original branches, separate the horizontal constraints and vertical support devices of the main beam. The new support only provides vertical support, and the horizontal displacement constraint is provided by the sales axial horizontal constraint device. The sales axis constraint device consists of a limited sales axis and a sales hole device. The limited sales shaft is connected to the main beam, and the sales hole is connected to the cover beam. The long-selling east side of the main beam radial displacement constraint, cutting displacement release, that is, a fixed sales axis, and the radial and cut displacement of the west main beam on the west side of the round-selling hole, that is, one-way sales shaft (Figure 2.5-1 ). On November 1, 2017, the disease rectification was opened to traffic, and the operating conditions were good.
Figure 2.5-1A Axis-type constraint device on the east side of an oblique cross-arch beam combination system (Tang Xueqing [56])
Figure 2.5-1B A shaft constraint device on the west side of a cross-arch beam combination system bridge (Tang Xueqing [56])
2.6
Branch and damping device
Chen Jiafeng et al. [57] analyzed the 4%downhill (4 × 30 m) minimalist support of a mountain area (4 × 30 m) continuous T -beam bridge ball -shaped beam -shaped support overdue and out of the air. The buried steel plate has not been flattened and the stiffness of the bridge pier has a small stiffness. It is adopted by self -adjusting the flat support, the cover beam top increase and the longitudinal limit device.
Shi Guanghui et al. [58] For the Xinzhenghe Bridge (85+145+85) M pre -stress concrete pagoda cable cable -stayed bridge in Suzhou, Suzhou City, Anhui Province The bottom plate and the basin of the pelvic rings, the rubber sheet and the damping rubber ring are squeezed out of the basin basin, the branches skateboarding is too large, and the branch mortar cushion is damaged. Replace all the support of the 12#pier. The reason for analyzing the disease is: the grouting layer in the middle of the branch is removed, and the bottom of the pot is in the bottom of the pot. Under the influence of car loads and temperature changes, supporting rubber was squeezed out of the supporting parts of the basin. The beam top -lifting design stage Considers 1.5 times the safety factor, 12#pier top lift 18694.5T, the height of the top lift is not greater than 5cm, and 40 630T jacks are synchronized to the top lift. The actual top -up force is 14 420 t, and the height of the top lift is 4cm.
Zhang Jingyue et al. [59] In appearance, mechanical performance, and material testing of the diseased basin activity support for 25 years after the use of the disease. The beam body constraint system changes. In addition, supporting steel is rust, stainless steel mirrors are worn, and stainless steel mirrors exposed peripheral are sprayed. The silicon grease of the surface skateboard is invalid, dry grinding, worn peripheral, and the mirror surface of the stainless steel plate and the lower steel plate are directly rubbed, and the rubbing marks are obvious (Figure 2.6-1). The test loads 6000 kn, the support of the support is 2.12mm vertical compression and deformation, the height of the support is 170 mm, and the support of the branch is compressed and deforms less than 2%of the height of the support. The support of the support from two horizontal directions to zero positions, the horizontal force required is 1081, 1179kn, and an average of 1130kn. The concrete around anchor bolt may be damaged. The stretching strength of the support of the support of the support is 29.2%lower than that of the specification value, the elongation of the break is 16%lower than the specification limit, and the rubber is aging, and the mechanical performance is reduced. It is recommended to close protection for branches rubber as much as possible. Proposed the activity branch replacement scheme of the steel cover+new skateboard, and the test showed that the plan was basically feasible.
Figure 2.6-1A uses the movement of the stainless steel mirror to slide the wipe marks after 25 years (Zhang Jingyue et al. [59])
Figure 2.6-1B using the activity branch skateboarding after 25 years (Zhang Jingyue et al. [59])
Wang Yongpeng et al. [60], Yang Jicheng [61] introduced a cross-sea bridge and span 70M prestressed concrete rigid-continuous beam bridge, the branch displacement over limit, skateboarding and cracking, and anchor bolt failure, all replaced. In order to solve the unavailable anchor bolt of the old branch, the height of the support of the branch of 8.9cm ultra -low net empty bolt problem, develop a plane right -angle core rig, 20mm new drilling bolt hole from the original bolt position, use the sleeve segment to install the bolt bolt bolt bolt bolt bolt bolt bolt bolt bolt bolts .
Xu Yanliang [62] For G235 Nanjing Shijiu Lake Bridge Bridge Bridge Plate Rubber Branches from the Empty Empty, Cut and Deformation, and Putting Position, the R & D uses smart plate support, with supporting support, slippery volume, inclination, vibration, temperature monitoring function function .
Luo Jiqing et al. [63] introduced the corrosion of the vertical stretching support of a span 888m suspension bridge, poor friction, poorly friction and side working environment, frustration, friction, rotation interference, horizontal rotation card stagnation risk; In the state of vacation and stickers; deformation, debris, rust and other diseases in expansion joints. Establish a temperature-displacement model to analyze correlation and extreme evaluation of supporting support. Remove noise through the decomposition of the wavelet bag, calculate the effective accumulation of the beam end, and evaluate the changes in the boundary conditions of the bridge constraint.
Wang Zhiqiang et al. [64] investigated the main diseases of the large -span cable load -bearing bridge constraints: the vertical branch skateboarding was severely worn, the sliding performance decreased, and the free transformer function weakened;减少; elastic cables may break. The support of the supporting slider needs to be replaced every 5 years, and the liquid viscosity damping device is served for about 5 years to start oil leakage.
Liu Yujing et al. [65] The appearance, internal structure, and mechanical performance test of Jiangyin Yangtze River Bridge retired in 2020, combined with the monitoring of the on -site beam -end displacement, found silicon oil leakage and silicon oil pollution; piston and main cylinder worn; 1.2 1.2 The damping rate at the attenuation rate at the MM/S speed is 61.3%; the vertical displacement speed before and the rear beam end of the oil leakage is 4.9, 7.6mm/s, respectively. The vibration power deteriorates. The bridge span 1385m and was opened to traffic in 1999. Under the action of vehicles and pulse air, Liang Duan repeatedly moved vertical displacement at the speed of MM per second, causing telescopic seam injury. In order to control the vertical displacement of the end of the beam, the stagnation damper was installed in 2007, and the accumulation position of the expansion seam day was reduced from 93.36m to 64.15m, a decrease of 1/3. In 2019, oil leakage appeared again, and replaced again in 2020. The linter of the bridge is roughly 6 years, and the accumulated displacement of more than 100 kilometers. The measured beam daily vertical displacement -243.5 to+360.3mm, the daily change rate is 603.8mm, which is consistent with the damage range of about 600mm (Figure 2.6-2). The leaking silicon oil is black, which is inconsistent with the initial colorless transparency, indicating that silicone oil is contaminated by the internal abrasives.
Figure 2.6-2 Jiangyin Yangtze River Bridge damping device wear (Liu Yujing et al. [65])
2.7
下部结构
Cheng Kun et al. [66] found a 40M span prestressed concrete box beam beams and bridge severe U-shaped bridge platform vertical cracks and expanded basic horizontal cracks (Figure 2.7-1). The cracks caused by the joint effects of vehicles at the impact of vehicles at the excessive and telescopic joints. Due to the long -term water softening of the basal padding mezzanine, the foundation occurs under the effect of long -term vehicle loading impact. Steel flower pipe grouting, concrete increase section, and newly added plate rubber support to treat diseases. The bridge is a 4 -lane highway, with a net width of 2 × 11.35m in the bridge. The design is the car of the car ‒ over 20 and the hanging ‒120. The bridge and platform hat and back wall adopt steel concrete structure. The design concrete strength level is C30, the body, foundation, and side wall are all plain concrete structures. The design concrete strength level is C25, the height of the Taiwan body is 3.5m, the body of the desktop bridge is to the thickness of the thickness of the bridge. 2.8m, the foundation is 1.5 m, a single layer step, the foundation is located on the mountainside, the weathered lithite, the fissure development, and the mud layer. The groundwater levels at the 0#and 15 #s are located below the base, which is about 0.5m higher than the foundation bottom surface. Two years after opening to traffic, the bridge stars appeared vertical cracks for the first time on the platform. On the right, 15#Bridge expands 2 horizontal cracks. The width of the upper and lower layers of cracks is 1.5 and 5mm. The width of the body's cracks is 1.0mm. The drilling shows the depth of the vertical cracks of the table body of 1.4m. The adjacent cracks leak and the cracks are connected to each other. The rest of the body's cracks are mainly vertical or diagonal, and they penetrate the table hat upwards. They have not developed down to the basis. 0#. The cracks on the side wall of the left 0#on the left are obvious. Most cracks are developing, and secondary cracks or cracks are expanded after the cracks are closed.
Figure 2.7-1A Bridge Crack Distribution (Unit: CM, Cheng Kun et al. [66])
Figure 2.7-1B Right-sized 15#Bridge reinforcement (unit: CM, Cheng Kun et al. [66])
Chen Hui [67] For the problem of the continuous beam of the continuous beam of the continuous beam of the continuous beam of the Lingtong F Ring Bridge (6 × 20) m in the Second Bridge of the Yangtze River in Nanjing, adopt 1, 2, 4, 4, 4 and 4 5#Pier top add steel hug and add up the increase of the reinforcement scheme. In the middle 3#duct pier, there are roads on both sides, busy transportation, reinforcement reinforcement construction difficulties, and not dealt with.
Sun Hu et al. [68] found that there were multiple dense vertical cracks in the 4 standing pillars of a Shunjiang Bridge 39#pier, accompanied by reinforced rust swelling, concrete peeling disease (Figure 2.7-2), because the chemical plant waste residue waste and corrosion corrosion The bridge pier uses the reinforcement of reinforced steel bars and steel cylinders, and the high -strength and unintelating micro -expanded cement grouting materials with 6cm wall thickness are irrigated in the steel cylinder.
Figure 2.7-2 Shunjiang Bridge 39#Pier 4 standing pillars densely vertical cracks (Sun Hu et al. [68])
Chen Chao [69] Introduce the highway viaduct in a mountain area. The plane is located at 700M circular curve, the longitudinal slope is 2.90%(Figure 2.7-3). In the right two, pile pier, double pillars, 1.6m pillars, 1.8m pile diameter, third couplet 10#~ 15#Bridge pier shift to small mileage, 11#~ 13#Bridge pier shift 5 cm 5 cm , 14#bridge pier shift 3 cm, 10#~ 14#The surface of the bridge pier cracks. 11#~ 14#The top branch of the bridge pier is severely deformed, and the top support of the 14#pier shifts to the small mileage of 2 cm. The third union beam is shifted to 5 cm in a small mileage. 10#Bridge pier position 160 telescopic device is died; 15#Bridge position 80 telescopic joints are super width, and the water stop is damaged. Local defects of the main beams, the bottom plate is cracking; the wet connection head is damaged locally, and the steel bars are exposed and rust. The cause of the pier, beams, and support positions is: the third -party bridge is filled in the high circuit embankment across the lower stages of the lower part, and the lower structure suffers from horizontal soil pressure. The rectification plan is: set temporary brackets, vertical top upgrades, vertical top push reset beam;
Figure 2.7-3A The facade and plane layout of a highway viaduct (Chen Chao [69])
如图
Qiu Feng et al. [70] Analysis believed that the tilt of the tilt of the high -pier ramp pier in a highway in Guangdong was caused by the support of the support force of the support, and the asymmetric filling under the bridge. The pier is 30.5m of L30#pier, and the top of the pier is biased towards a small mileage of 120.4mm.
Bridge foundation is difficult to rectify and sinking diseases. Qiu Zhongnan et al. [71] For pier columns caused by filling the soil pressure under the viaduct of a city, a large deformation of the branches, and abnormal width of the beam seams, the thickness of the soil was 6m, set the stress release holes, high -voltage spin spray pile piles , Top push main beam reset, replacement support, and other measures. The load test after rectification shows that the pier pillar has a small stress, and the monitoring shows that the pier pillar tilt and the width of the beam are not developed. The bridge is a five -span -one, first minimum branch, and continuous pre -stress concrete small box bridge. Each interoperability is composed of (5 × 30) m, left and right. Box beam, beam high 1.6m. Pile pillars, three pillars, pier pillars diameter 1.6m, pier height of 12 ~ 14m, drilling piles, pile diameter 1.8m. The 13M soil layer of the original pile of the original designed is soft soil, soft soil, and powder clay. It has high water content and strong liquidity. Completed on October 14, 2020. Under the inspection bridge, there are a lot of soil near the 119 ~ 125#pier. The survey showed that from April to October 2020, the thickness of the soil under the bridge was 5 ~ 6m, and the soil continued to pile up the soil in October. -4)。 On November 14, 2020, it was not opened to traffic. The inspector found that the 122#pier -roof telescopic joint, the 27th Lian University Milelon latch, was abnormally opened, greater than the width of the adjacent tip joint of about 13cm, and the horizontal dislocation of 5.2cm. The longitudinal and horizontal cutting of the branch is too large, and some plate -type rubber supports are abnormally slippery. The pier is 7.27 ‰ and 3 ‰, respectively, from the 122#pier boundary, the small mileage pier is tilted from the 122#pier, and the large mileage pier is tilted in the large mileage direction, which causes the 122#pier top beam to widen abnormally . Pile Sonic Test (PST) detection results are not broken piles. Calculation shows that the height of the pile base bearing capacity is 3m, the carrying capacity does not meet the requirements. Pile treatment.
Figure 2.7-4a Fill in a pile of a bridge of a bridge (Qiu Zhongnan et al. [71])
Figure 2.7-4b Fill in a pile of a bridge (Qiu Zhongnan et al. [71])
Figure 2.7-4c Bridge 122#Pier Top extension joints are pulled open and horizontal dislocation (Qiu Zhongnan et al. [71])
Figure 2.7-4d A bridge rubber support is too large (Qiu Zhongnan et al. [71])
Figure 2.7-4 The top of a bridge pier and tilt value (Qiu Zhongnan et al. [71])
Wang Minjian et al. [72] Aiming at the 11th and right bridges of the Wanli Expressway of Chongqing Wanli Expressway, the main line of the bridge 11 and right under the bridge of the bridge of the bridge was severely biased and cracking, etc. , Synchronous top -up reset and rectification on the additional pier on the addition of the pier pier beam replacement and the whole coupling body. The 11th and right of the bridge are 6 × 30m, 5 × 30m, respectively. Right 49 ~ right 54#(Figure 2.7-5), the maximum height of the bridge is 25m, pile-pillar pier, double pillars, pier pillars diameter 1.5m, 1.8m, pile base diameter 1.8, 2.0m, embedded rock pile, embedded in stroke, The depth of the sandstone is about 3 times the pile diameter, and the thickness of the soil is 5 ~ 8m. After the pouring layer of the bridge deck is completed, 70,000 m3 is filled with the abandoned party on the right side of the bridge. Right -sized bridge guardrail is relatively dislocated by 12 ~ 15 cm, and the right 49#pier top telescopic joints are dislocated and damaged; support of the relocation, off the air and cutting deformation, left 51, 52#pier and right 50, 51 pier top branches The seat is warped and deforms. No beams were cracking and obviously damaged. Left 50, 51, 52, 53#pier top bias 52, 336, 558, 20mm. Right 49, 50, 51, 52#Pier top bias 89, 553, 770, and 16mm. Left 51, 52#pier, right 50 ~ 51#pier top cover beams are severely damaged, block blocks are broken, and even completely dropped. Left 51, 52#pier bottoms and pile roofs, and ring cracks with 49 ~ 51#pier bottom and pile top, with a maximum width of the crack 0.35 mm. There are multiple π -shaped cracks in the top of the pile, and the maximum width of the crack is 0.80mm. The bridge is low and low in front of the ground. The abandoned prescription and the original coverage of the soil layer slide along the soil and rock, and the surface is cracking. Try the landslide thrust, so that the top positions of the calculation and measured piles are consistent, and the pile foundation of the left 50, 51, 52#pier and the right 49, 50, and 51#pier is surrendered on the ground to the earth and the earth. , Chengtai, Pier Pillar, and Glit Line for rebuilding and replacement (Figure 2.7-5).
Figure 2.7-5A Chongqing Wanli Expressway Five Bridge Main Bridge Main Bridge Overall Architecture (Wang Minjian et al. [72])
Figure 2.7-5B Chongqing Wanli Expressway Five Bridge Main Line Bridge 11th Union Severe Severe Bid Pier Reconstruction (Wang Minjian et al. [72])
Zhang Yunqing et al. [73] found that a span 25m prestressed concrete small box beam bridge L-6#cross-beam body was at the top of the 5#pier, and the overall smoothly moved out of 5.5 cm compared with the 5#span beam; L-6- 5#pier row support is cut outward and deformed; the bottom of the L-6#pier lid is obliquely cracked, U-shaped cracks; L-6-1#pier multiple parts of the ring cracks; , L-6-1#Pile column connection parts of steel bars curved, local concrete loose and other diseases. The cause of the disease is: the pile pillars of the L-6#pier bind the poor construction quality of the concrete, and the pouring is not dense; affected by the rivers and the heavy load of the bridge deck, the concrete loosening of the pillar pillars is crushed and the reinforcement is yielded. The emergency reinforcement scheme implemented is: steel pipe columns, Beretiang temporarily support cover beams; retain and reinforce the cover beam; replace the L-6#pier pillar and tiered beam.
Dai Renping [74] found a railway 32M simplified T-beam bridge, a pier bias, a beam body displacement, and a foundation cracking disease. 6). 1, 2, 3, 4#pier top vertical offsets are -3, 50, -46, and 13mm, respectively; horizontal offsets are -5, 13, 17, 46mm, respectively. The side is positive; the bridge is abnormally vibrated when the train is passed; 2. The width of the gap between the left side of the 3#pier column and the surrounding body is 16.5cm; the width of the land of the soil in the left side of the 2#pier is 20cm; The pier 1#to 4#is drilling piles. The pile diameter is 1m, and the 4#pier pile base is embedded in Baiyun rock. It is designed according to embedded rock piles. Pile design, low stitching reflex wave method test 2, 3#pier 4 foundation piles are i -class piles. The cause of the disease is: nearby spin -spray piles to strengthen the foundation, subway shield, vehicle Duan Mingqu, and Shenjing construction, coupled with continuous heavy rainwater soaking. The treatment measures taken are: stress release holes on the pier offset side diamond diamonds, excavation deformation grooves for stress release; high -strength polyvinyl chloride (PVC) sleeve valve on the opposite side of the bridge pier offset, and the spray injection pile is set. Spray pressure, apply reverse squeeze pressure on the bridge pile base, and correct the bridge pier. First of all, the construction stress release hole, on the small mileage side of the 1#, 3#pier, the large mileage side of the 2#pier, and the right side of the 4#pier are not less than 2m outside the平台。 ), Pore diameter is 0.3 m, the distance is 1 m, and the hole is not less than 10 m below the bottom surface of the inheritance platform. 8M, 2M, 2M deformation slot, stuffed hard foam in the groove, waterproofing of the slot top, after completion, use gravel+3%cement seal to fill the dense; Jet grouting pile, 2#pier large mileage side and left and right sides, 3#pier mileage sides and left and right sides, 4#pier, left and large mileage side U -shaped settings 2 to 4 rows to spray grouting piles. Spraying the pile diameter of 0.5m, a pile spacing of 0.4m, an occlusion between the piles of 0.1m, the pile length to (7) 1 layer is not less than 1m, and the length of the pile of 2#to 4#is not less than 13m. With secondary spray, the second spray depth was half the length of the whole pile. Before the construction, do the processing piles, and the exterior schedules are scheduled to spray the grouting pile. Actual measurement 2, 3#pier vertical return -36.5mm and 28.7mm, the proportion of correction is 73.0%and 62.4%; 4#pier horizontal return-27.9mm, and the proportion of corrected completion is 60.6%.
Figure 2.7-6 A railway bridge uses directional jet grouting piles, diamond stress release holes, excavated deformation tanks to correction of bridge pier (Dai Renping [74])
Sun Tian et al. [75] used hot rod array rectification to the K1401 large bridge 6#pier sinking disease (Figure 2.7-7). The bridge is a 10 -hole 32M simple T 该 bridge. After the operation is opened, the 6#pier continues to settle down. In 2012, the first reinforcement of the 6#pier was added, with 4 diameter of 1m and a length of 40m in length. A hot stick with a length of 20m in length was added. The cumulative settlement volume of 6#pier sinks was greater than 210mm from 2011 to 2012; the annual sinking volume in 2013 and 2014 was 71 and 57mm, respectively. In 2015, the heat stick was encrypted, but the effect was not good. Take the hot rod array of active heat protection. The outer hot rod is used to freeze the soil frozen to form ice curtains, maintaining the stable development of the inner hot rod frozen area, reducing the temperature of the frozen soil for many years, and maintaining the long -term thermal stability of the peripheral土壤。 Before the rectification of the hot rod, the 6#pier set a settlement of more than 10 mm each year; after the rectification, the annual settlement volume was less than 3mm.
Figure 2.7-7 Qinghai-Tibet Railway K1401 Bridge Bridge Pier Jelly Frozen Hot Baseball Refrusting (Sun Tian [75])
Chen Jima [76] Analysis of the main reason for the continuous settlement of the K1401 large bridge of the Qinghai -Tibet Railway K1401 is the shallow layer of frozen soil in summer, the warming of the climate along the line, and the rising lower limit of the rising lower limit caused by the deep pressure of the water leakage. 。 The 6#pier passed through the three sedimentation diseases in February 2010, May, 2012, and the winter of 2013 (Figure 2.7-8). In 2014, 2015, 2016, and 2017 And 4.5mm, sinking tends to stabilize.
Figure 2.7-8A Qinghai-Tibet Railway K1401 Bridge arrangement diagram and upper and lower limits of frozen soil (Chen Jimai [76])
(a)2006年竣工(b) 2010年2月(c)2012年5月(d)2013年冬季
图2.7-8b青藏铁路K1401大桥6#墩沉降病害整治的不同阶段和措施(陈继等[76])
何小林[77]检测四川某山区上跨高速公路岩石路堑区的净跨径50m钢筋混凝土板拱桥(图2.7-9),发现拱脚至L/8截面附近拱腹横向裂缝、L/4 至3L/4截面拱背横向裂缝、横墙下部向拱顶位移、拱圈上拱、拱顶桥面板支座脱空、桥面上拱、桥面纵坡由设计的单向下坡变为双向坡等病害。该桥主拱圈为悬链线,矢跨比1/5,拱轴系数1.756,矩形截面3m(宽)×1.2m(高),C40混凝土,设计荷载:公路-II级。拱桥满堂支架施工,拱座位于岩石路堑开挖出的46m高边坡上,边坡分5级开挖,1到3级开挖坡比为1:0.75,4、5 级开挖坡比为1:1,岩层为产状近水平的紫灰色~灰色砂岩和粉砂质泥岩,强风化~中风化,1到2级边坡岩石中风化。具体病害为:1#墩处拱脚(左拱脚)向拱顶方向0~8m范围拱腹横向裂缝40条,延伸至拱圈两侧面15~92cm范围,裂缝最大长度480cm,宽度0.8mm;2#墩处拱脚(右拱脚)向拱顶方向0~9m范围拱腹横向裂缝37条,部分裂缝延伸至拱圈两侧面12~107cm范围,裂缝最大长度500cm,宽度2.8mm;拱圈L/4~3L/4截面拱背横向裂缝,裂缝延至两侧侧面20~85cm,裂缝最大长度440cm,宽度0.6mm;拱顶上方桥面板有8个支座与垫石1/4面积悬空;抽检的5个拱上横墙竖直度均超过规范允许值,最大偏移量108.8mm,倾斜度为17.89‰;原设计桥面-1% 单向下坡,实测拱顶处桥面上拱,形成双向坡,拱顶桥面高程比原设计值高27cm;主拱圈拱轴线标高也比原设计值高,拱顶高27cm。经计算分析,拱桥变形、裂缝特征与拱脚水平位移效应相符。由于边坡开挖卸荷变形、雨水下渗软化岩石共同作用,导致边坡蠕滑,大、小里程拱座均向拱顶方向水平位移。验算原设计图纸,在结构自重、二期恒载、温度、汽车荷载作用下,拱圈承载力、裂缝宽度满足规范要求。按拱脚裂缝宽度实测值2.8mm,推算两个拱脚相对水平位移13cm、桥面上拱10cm;按桥面上拱实测值27cm,推算两个拱脚相对水平位移24cm;按拱圈净跨径实测值49.67m,假设施工成桥净跨径50m,推算两个拱脚相对水平位移33cm、桥面上拱38cm。综合计算分析,两拱脚相对水平位移13~33cm,拱脚水平位移严重,拱圈截面承载力严重不满足规范要求,桥梁技术状况为5类,处于危险状态。
(a) 总体布置照片
(b) 拱圈拱脚至L/8截面拱腹横向裂缝
(c) 拱圈拱脚至L/8截面侧表面竖向裂缝
(d) 实测桥面高程显示桥面上拱
图2.7-9某山区上跨高速公路拱桥地基边坡卸荷变形引起拱圈裂缝和上拱(何小林[77])
2.8
概括
(1) 病害整治方案出现增设承重构件趋势,如混凝土箱内新增钢桁架、新增体外预应力、新增支座、新增限位装置、新增桥墩、新增拱肋等。
(2) 为封闭裂缝、调整应力分布、补偿预应力损失,混凝土梁桥体外预应力加固实施方案较多。原梁预应力损失数值需要通过与实际裂缝分布对比,反复试算确定。大跨度梁桥体外预应力加固可能对阻止跨中下挠无效,跨中下挠病害整治方案还需探索。腹板裂缝采用加厚腹板混凝土处治应得到重视。
(3) 预应力碳纤维板不能像预应力钢筋一样,在一个管道位置可以布置多束,存在板条布置空间受限问题,预压应力总量受限,可能比较适合中小跨度混凝土梁,大跨度混凝土梁尚需进一步研究。
(4) 曲线梁在温度、车辆荷载作用下的横向位移病害问题,说明全桥采用板式橡胶支座不能约束横向位移,应采用空间计算模型分析、更新约束支撑体系、顶升复位梁体等病害整治措施。
(5) 病害桥梁应调整红绿灯设置,尽量不在桥头设置红绿灯,避免重载车队在桥上制动、不熄火停留、起步。
(6) 列车作用下,钢梁平纵联节点板疲劳裂纹,钢梁各构件、节点板的空间受力效应显著,疲劳分析应采用空间计算模型。
(7) 胜利黄河大桥钢箱梁节段纵向高强螺栓连接,实际运营显示已经从设计的摩擦型传力转变为承压型传力。
(8) 大跨度吊杆拱桥的桥面竖向挠度由拱肋竖向位移、吊杆伸长、桥面系纵横梁竖向位移组成,单独用拱肋竖向位移控制结构刚度,不能代表行车舒适性,结构体系可能刚度不足,结构体系刚度还应验算桥面竖向挠度。大跨度拱桥悬吊的桥面纵横梁子结构系统的刚度应加强,桥面系设计可能要比选箱梁方案。
(9) 近年极端寒冷天气灾害开始显现,如何保证桥梁全天候运营,已经成为桥梁养护保行车安全的重大课题。为防止公路桥面结冰威胁行车安全,现有方法是大量使用除冰盐(防冻剂、融雪剂),但其带来的负面后果为含氯离子水经过铺装层下渗进入混凝土桥面板内,桥面板钢筋锈蚀、混凝土掉块剥落,桥面板构件承载力不足,急需进一步研究桥面结冰处理方式,保证桥梁全天候全寿命运营功能。日本试验尝试混凝土中不配钢筋,采用C80级混凝土的PVAFRC、1890MPa级塑料筋的AFRPR,替代常规混凝土、普通钢筋、预应力钢筋,日本方案供给参考。
(10) 地基位移导致运营桥梁产生严重病害,甚至成为危桥。高边坡卸荷、降雨引起的蠕滑变形可能在设计阶段考虑不足,运营阶段显现后果。
(11) 既有桥墩周围高填土,会导致桥墩弯曲、墩顶位移、支座破坏、梁体位移等病害,应注意日常检查墩台周边地形变化,拍照留存对比,严禁桥墩周围堆土。
(12) 既有桥周围的其它工程施工会扰动地基,应事前计算评估影响并提前采取加固、监控施工等措施,防止地基滑移导致既有桥墩偏位等事故。
03
养护策略
3.1
养护标准
杨羿等[78]从钢桥检查、损伤评定、维修加固3大方面对比了中国、美国钢桥养护技术规范,指出美国规范特别强调断裂危险构件,中国规范没有明确提及;美国制定了钢桥疲劳裂纹维修与加固指南,中国缺乏能有效指导现场施工的钢桥疲劳裂纹维修加固指南。
中交一院主编的《公路钢结构桥梁养护技术规范》征求意见稿,根据钢桥局部破坏的性质,要求进行三类养护处置,分别为:危及安全的破坏,限时修复;迅速发展的破坏,限期修复;其它情况,适时修复。是否在迅速发展,需要监测判定。
林云明[79]结合晋江大桥斜拉桥技术状况评定,建议索、塔、梁按照每一施工阶段安装的每一个构件进行细分评级。
郑荣国等[80]通过对某主跨300m单线铁路预应力混凝土斜拉桥服役20年的徐变计算分析,预测该桥主跨跨中下挠87.89mm、近塔端拉索索力减小11.43%、主塔处混凝土主梁负弯矩峰值增大18.9%、主塔支座反力增大11.28%。
3.2
养护决策
刘梦[81]采用My SQL数据库语言在Navicat Prei um15数据库可视化软件上创建包含桥梁基本信息模块、桥梁检测信息模块、桥梁维养信息模块的数据库。利用BP神经网络建立桥梁评级退化预测模型。从桥梁技术状况等级、桥龄、路网重要性、设计荷载四个方面量化桥梁维养效果,采用层次分析法、CRITIC权重法得到待维修桥梁的重要性评分,联立维修资金约束方程,通过离散粒子群算法求解得到桥梁维养决策优化模型。
龙云霄[82]统计分析237座桥梁检测数据,以桥梁技术状况、冗余度和养护成本为目标,上部结构、桥面系的养护时间、养护次数作为设计变量,采用多目标布谷鸟算法确定桥梁最优养护时机。
姚文凡等[83]统计分析某大型城市2019年的322座桥梁巡检数据,提出桥梁平均每米病害数量作为病害评价指标。发现桥面系病害占比较高;养护类别较低桥梁、城市中小桥、老旧桥、板梁桥的病害较多;现场人员倾向于桥上巡检;桥梁年巡检天数越多,该桥巡检发现的病害越多。建议对完好状态较差、建成年代较久、中小桥的桥梁巡检频次,增加桥下构件巡检频次。
Poli等[84]指出意大利大量桥梁超过设计使用年限,出现大量病害,不可能全部重建,只能维修加固。基于结构可靠度评估,确定养护优先级,但常规结构可靠度评估方法复杂耗时,提出一种结构可靠度评估简化方法,考虑超载、劣化、地震、冲刷、滑坡风险,以快速决定维修加固时机.
3.3
概括
(1) 合理的结构性能退化模型尚需深入研究,目前应用较多的是幂指数模型,但构件承载力、刚度、稳定性、耐久性的实际衰减模型并不确定,这给预防性养护决策带来困难。
(2) 有限的养护资金如何分配到最需要的桥梁,桥梁养护标准如何确定,运营桥梁危险性排序等尚需研究。
04养护新技术
4.1
无人机和图像识别
魏法胜等[85]在广州市大广高速黄龙带大桥曲线宽幅矮塔斜拉桥检测中,应用无人机倾斜摄影测量图像,进行裂缝识别、三维重建与病害投影。该桥跨度组成(108+208+108)m,曲线半径1800m。飞行平台采用支持侧向、竖向拍摄的大疆M300RTK,梁侧、塔侧向拍摄采用4500万像素、分频率8192×5460的大疆P1相机,梁底拍摄采用2000万像素、分频率5184×3888的大疆H20相机,近景精细化拍摄图像101012张,远景数据1200张。近景拍摄物距1~3m,影像分辨率0.15~0.20mm/pix,即成品照片每一个像素对应真实距离0.15~0.20mm。采用运动恢复结构(Structure from Motion, SfM)算法进行桥梁三维重建,在无人机拍摄的大量图像中提取和匹配特征点对,获得三维点云模型。采用YOLO v5目标检测算法识别裂缝,进一步获取裂缝中心线、边缘线,找到目标位置中心点的垂线与边缘线的交点,计算得到裂缝宽度。通过三维重建计算出的相机位姿,根据裂缝特征点像素坐标,把裂缝病害信息投影至三维模型中,示出裂缝在桥梁上的空间位置,实现裂缝病害的可视化。
阮小丽等[86]在寿春淮河大桥检测中,通过无人机拍摄图像构建三维点云实景模型,采用YOLO算法识别裂缝,再对裂缝合并和分割,建立裂缝的二维平面照片与三维模型间的投影关系,在三维模型中对裂缝定位,将像素级裂缝测量结果转换为裂缝实际尺寸。融合BIM模型与三维点云实景模型,可快速查找并定位裂缝病害,跟踪裂缝发展。
杨勇[87]利用无人机拍摄图像对贵州省水黄公路阿志河大桥预应力混凝土板式加劲梁悬索桥进行外观检测。通过图像分类网络SE_ResNext101学习和筛选存在表观病害的图像,采用目标检测网络YOLO v7对存在表观病害的图像进行病害区域检测,基于Xception的DeepLabv3+图像分割网络对病害区域进行目标分离,利用OpenCV库函数提取裂缝中轴线骨架向量,计算像素缝长、像素缝宽,相机标定后,将像素裂缝尺寸转换为实际尺寸。识别出阿志河大桥病害图像13张、病害区域16处、分离裂缝3个、混凝土剥落4个、混凝土风化6个、露筋2个、腐蚀1个。
徐猛梁等[88]采用Mask RCNN ( Region-based Convolutional Neural Network) 算法,对搭载P1云台相机的大疆M300 RTK 旋翼无人机采集的图像进行目标病害识别。通过Terra软件设定无人机飞行路径、实时动作,利用摄影测量技术,构建浙江省湖州市长兴县亭子桥钢桁架桥三维实景模型。
楚玺等[89]提出墩梁相对偏位测量的图像处理技术。通过摄像机内外参数推导图像像素尺寸与实际物理尺寸的像素尺度因子解析式,建立图像监测坐标系与实际监测坐标系之间的映射关系。利用数字图像处理技术获取主梁底边特征点偏位前、后图像特征点坐标,结合像素尺度因子解析式、特征点坐标,计算墩梁相对偏位位移量。
部分板式橡胶支座的剪切变形角度值难以采用人工直接测量,梁栋等[90]提出了一种基于图像自动计算橡胶支座剪切角度的方法。支座的图像识别和分割采用深度可分离卷积和多尺度注意力模块的U-Net网络,通过Alpha Shapes 算法提取支座轮廓线,凸包检测轮廓线,提取凸包点及其坐标,最小二乘法直线拟合凸包点,计算直线之间夹角,获得支座剪切角度,评估支座剪切变形病害程度。经与人工实测对比,误差1.3º。
劳武略等[91]通过目标检测网络YoloV5、图像语义分割网络U-Net++相结合来识别钢桥面板疲劳裂纹,采用训练后的YoloV5、U-Net++分阶段再对裂纹图像进行检测与分割,利用阈值分割优化U-Net++分割结果,获得裂纹骨架线,确定裂纹形貌。采用YoloV5识别出的标定块求解透视变换矩阵与像素尺度系数,对裂纹骨架线进行图像矫正并确定钢桥面板疲劳裂纹几何特征。
4.2
人工智能
桥梁病害类型多,成因复杂。郭桥等[92]为快速分析病害原因,基于2015~2022年安徽省交通控股集团积累的部分连续梁桥病害检测数据,归纳为155种病害、322种病因,整理出病害-病因管养记录11821条,构建病害-病因知识图谱,病害为输入变量,病因为目标变量,将原始数据的80%做为训练集,20%做为测试集,对比词频-逆文本频率(Term Frequency-Inverse Document Frequency, TF-IDF)、朴素贝叶斯模型(Naive Bayesian Model, NBM)、支持向量机(Support Vector Machine, SVM)、随机森林(Random Forest)4种机器学习算法,词频-逆文本频率算法的病因判断准确率最高,为78.2%。
梁柱等[93]采用知识图谱将BIM、监测、检测数据链接起来,实现桥梁养护决策的半自动化或者自动化。知识图谱表达数据之间关系,图数据库表示和查询关联关系。基于桥梁历史数据信息、养护专家知识,建立桥梁知识库,采用图数据库Neo4j存储。
曹皓等[94]基于1995年通车的安徽某高速公路11座板梁桥病害检测数据,采用BP神经网络构建梁底横向裂缝、铰缝裂缝两类表观病害之间的关联模型,证明两类病害密切相关。实测铰缝错缝高度与铰缝完好状态的理论错缝高度之差,做为铰缝损伤度评价指标,也即是铰缝的荷载横向分布能力评定指标。梁底与铰缝病害定量标度为输入,铰缝损伤度为输出,建立表观病害、铰缝损伤度关联分析的神经网络模型,以便基于空心板梁表观病害评价荷载分布能力。
斯新华等[95]建立了梁桥108种病害类型、210种病害成因、189种病害处治方案、1033个特征词的知识库,采用特征词提取技术、模糊概率匹配算法和匹配准确度提高算法,智能匹配外观病害成因、养护对策,梁桥准确率85%。现场检测输入病害数据和桥梁关键基本信息,可在桥梁检养系统的移动端和网页端中,辅助实现病害原因分析和养护对策的智能诊断和决策。
吴世宇等[96]采用Python 语言和面向对象的编程方法,开发了桥梁定检病害快速识别和评定系统,对病害、种类进行模糊识别,快速分类;创建桥梁、构件、病害评分实例,对应三者之间关系,进行桥梁评定。
王均明[97]利用山西260座桥梁检测报告数据,建立主梁裂缝、桥墩剥落露筋、伸缩缝装置破损等六种典型病害的机器学习算法样本数据库。采用Python软件编程,同逻辑回归、随机森林、XGBoost三种单一算法相比,Stacking融合算法用于混凝土桥技术状况评估效果更好,更接近专家评估结果。
郭心全等[98]设计了铁路桥隧养护作业智能终端App,涵盖桥隧病害检查、保养评定、维修验收工作,收集了大量照片和格式化数据,为后续智能化养护做好准备。
付勇高[99]针对加权平均方法掩盖子指标差异性的缺陷问题,引入模糊综合评判方法的模糊合成算子,结合主因素突出和加权平均两种模型的合成算子;引入DS证据理论方法,用不确定度分配再体现权重,得到不确定度的概率分配,减小不同证据冲突。DS证据推理评定方法更能体现子指标之间的差异性,保留更多评估信息。多级模糊综合评价方法、DS 证据推理评定方法对某主跨510m钢箱梁斜拉桥各部件及全桥综合状态评估结果相接近。
梁灿等[100]为预测钢板组合梁时变可靠度,提出基于动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network, DBN)的时变可靠性分析方法。采用DBN建立钢板组合梁桥构件性能退化初始模型,以材料劣化的抗力退化模型随机生成不同变量组合下的抗力数据,训练初始模型,通过参数学习获取DBN先验模型及节点条件依赖关系,加入观测节点、可靠度节点,得到用于可靠性分析的DBN模型,输入桥梁检测数据,更新桥梁可靠度指标。与蒙特卡洛方法(Monte Carlo Simulation, MCS)比较,两者计算结果接近。
Ndinga Okina等[101]基于桥梁性能劣化机理的概念图(Conceptual Graphs, CG)模型,通过图形推理,综合劣化影响因素和专家知识,评估桥梁技术状况演化。
Mohammad Javad Moradi等[102]采用人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)分析108起桥梁火灾事故的影响因素,包括桥梁位置、材料、结构体系、日平均交通量、火源、燃料类型、桥梁着火面,结果显示:I型钢板梁容易损坏,烃类燃料、固体可燃物对桥梁最危险。
张劲泉等[103]指出桥梁检测的及时性和准确性对桥梁健康诊断、评估及养护极为重要,可有效防止桥梁因自然灾害、超载重载、服役年限等性能下降导致的直接和间接损失。机器视觉逐渐成为智能检测主要技术。建议进一步研究自动化驱动装备、高效化过程检测、多元化数据分析的一体式模块化智能检测作业平台。
4.3
机器人
王勇[104]针对桥梁检测爬壁机器人越障能力差、移动速度慢;飞行机器人无法近距离接近构件的缺点,提出并研究飞行爬壁机器人结构设计方案,兼具爬壁、飞行功能,发挥爬壁机器人续航时间长、飞行机器人运动速度快和运动范围广优点。
马鑫[105]根据无人机、拉索检测机器人、爬壁机器人、水下机器人的本体构造和空间定位技术,分析各机器人在斜拉桥检测中的角色分工。通过斜拉桥BIM模型对桥检机器人分配任务,验证无人机在斜拉桥主梁上、爬壁机器人在斜拉桥索塔上,协同规划单个机器人、多个机器人的检测路径,确定多机器人与桥梁综合检测平台的通信方案,通过机器人检测的外观图像数据,进行斜拉桥技术状况评估。
仝亚雄[106]设计制作环形框架多足攀爬机器人样机,用于西安市广运大桥和安徽寿春淮河大桥桥墩检测。采用FPGA(Field Programmable Gate Array)实现模糊PID 算法,对机器人爬行机构实时调速,平稳爬升。通过环带面阵相机扫描采集单元对桥墩进行了全域病害检测,采集图像按位置信息保存在工控机中,相邻图像重合度不低于50%,以便后续图像拼接处理。
4.4
三维激光扫描
张翔宇[107]采用曲率下采样和双边滤波去噪对桥梁结构三维激光点云原始数据简化处理,通过NDT(Normal Distributions Transform)、ICP(Iterative Closest Point)算法融合的配准算法对多站点云数据拼接处理,融合超体素、区域生长算法的点云分割方法对点云做分割处理,以解决结构形状边缘的高斯曲率特征突变问题。通过Delaunay三角网格算法对结构点云进行曲面重建,计算高斯曲率极值点邻域点数量、高斯曲率极值点体积密度和高斯曲率极值点平面度等局部特征,对病害进行分类。通过Hu矩形态学特征,筛除桥面的人工设置物。
4.5
建筑信息模型
夏子立等[108]为提升港珠澳大桥青州桥现场巡检作业的可视化水平及作业效率、标准化存储桥梁巡检数据、长期跟踪桥梁服役性能,建立青州桥BIM模型,开发了桥梁技术状况评定系统,用于桥梁日常巡检及技术状况评定。现场巡检人员通过APP端接收Web端下发的检查任务,利用移动端设备定位病害后,通过评定系统推送的对应病害图形标杆及规范的病害标度分级信息以及历史病害,快速判断病害标度及发展趋势。
Kaewunruen等[109]在澳大利亚Minnamurra铁路桥养护中,采用AutoCAD Revit v 2022建立BIM模型,计算碳排放和全寿命费用。
Salzano等[110]提出基于BIM模型对意大利桥梁进行养护,在BIM模型中记录桥梁检测信息,指导养护维修。
4.6
安防监控
汤续鹏[111]比较按规范限值、按监测数据统计值、按有限元计算值设定预警阈值,建议按有限元计算值设定预警阈值。引入第i片和第j片梁的实测挠度、应变相关系数,评估各片梁横向协同工作性能。
Jacob Nyman等[112]针对超过百年服役的瑞典西南地区Vänersborg桥锈蚀、裂纹病害,2021年秋安装云平台自动监测系统,包括5个加速度计、16个应变计、1个倾角计、3个温度风速风向传感器,采样频率200Hz。该桥为铁路开启桥,铆接钢桁梁桥,建于1914年到1916年。A. Menghini等[113]指出几何形状突变导致的局部应力集中对于损伤时变发展至关重要,但应变测点不一定布置在最不利位置,需要通过数值模拟模型评估损伤程度。建立结构的多尺度有限元数值模拟模型,基于局部反应函数方法,计算桥梁特定区域的应力时程,应用于瑞典Vänersborg桥,对不同测点应变实测值做相关性分析,校正计算模型,指导监测预警,结果表明方法可靠。John Leander等[114]在Vänersborg桥的云平台监测系统监测到了构件突然断裂,积累了构件断裂前、断裂期间、断裂后的结构行为的宝贵监测数据,为数据驱动养护提供了范例。2023年3月9日23:45,发现监测指标突变,应急检查发现后部平衡重的构件有一条大裂缝(图4.6-1)。
(a) 瑞典Vänersborg桥实桥照片
()
(b) 瑞典Vänersborg桥长期监测点布置
(c) 瑞典Vänersborg桥裂缝构件上的SG9、SG10测点应变值突变
(d) 瑞典Vänersborg桥构件裂缝位置
(e) 瑞典Vänersborg桥构件裂缝照片
图4.6-1 瑞典Vänersborg桥的长期监测系统发现裂缝(John Leander等[112])
Alireza Entezami等[115]针对长期监测数据缺失问题,通过原始数据分析、数据分段、聚类分析、异常检测的无监督元学习方法(Unsupervised Meta-learning Method)处理。利用稳健Mahalanobis距离(Mahalanobis-squared distance)判断。
K. Maes等[116]为解决关注部位没有测点值的问题,采用数值模拟计算模型、其它位置布置的测点实测值相结合的虚拟传感器方法,外推获得关注部位的数值。由于外推与数值模拟模型的精度密切相关,而数值模拟模型天然就容易出现建模错误。如比利时Leuven的KW51铁路钢系杆拱桥,结构准静态反应计算值受控于盆式橡胶支座约束情况,很难准确计算。为避免支座边界条件假设带来的误差,再采用实测值,校正虚拟传感器方法推测结果。
凌烈鹏[117]在五峰山公铁两用长江大桥建立了线桥一体化检测监测系统,监测主梁挠度、梁端转角、基础变位、塔梁应力、梁塔振动、斜拉索索力、钢结构疲劳裂纹;轨道线形;轮轨力、列车车号、编组、通过速度;钢轨伸缩调节器尖轨基本轨跟部伸缩位移、纵梁活动端伸缩位移、梁端位置梁缝伸缩位移、钢枕纵向位移(歪斜量)及梁端区域轨温、梁温;气温、风速、风向、雨量、湿度等。
王智文等[118]结合信号处理、统计分析、机器学习、深度学习方法,研发了基于Matlab-JAVA融合的桥梁健康监测数据实时分析与预警平台,进行数据在线清洗、特征提取、性能评估与安全预警,并应用于聚龙特大桥。针对数据缺失、跳点、漂移、噪声、趋势异常的数据清洗算法,采用插值或拟合、支持向量机、移动平均滤波法、广义3δ-Super Smoother 、数据基准位置补偿、Long Short Time Memory(LSTM)分类、Generative Adversarial Networks(GAN)回归方法。通过小波包分解分离响应时程数据中的温度、车辆作用,对分离后的响应做直方图bin计数,获得频数直方图,采用高斯混合概率模型曲线拟合建模,对高斯混合模型曲线最外数据簇进行CDF分析,预警指标确定为最外数据簇高斯概率模型CDF 函数的95%保证率对应的响应值。建立荷载-响应、响应-响应数据的多元回归模型、深度学习模型,得到响应数据回归值,真实值减去回归值即为残差,通过大数据样本统计值,确定残差预警阈值。
金语璁等[119]指出单体架构系统耦合度高、错误隔离性差、可收缩性差,基于.NET 微服务框架,采用C#语言、中间件技术、MySQL数据库设计,建立斜拉桥在线综合评价系统。
景强等[120]在港珠澳大桥中,建立了:基于5G的跨海交通基础设施运维物联网;基于北斗的毫米级变形监测及封闭空间定位系统;水下结构智能监测平台与大数据融合处理系统;基于无人机集控的巡查、 检测、 应急一体化系统;基于巡检机器人的跨海桥隧抵近检测与维养系统;跨海集群设施服役环境数字化与运行状态监测评估系统;基于全寿命周期理论的跨海集群设施数字化维养管理系统;全时交通安全运行与快速应急处置智能系统;跨海集群设施运维一体化管控平台。
2023年7月至9月,中国铁路成都局、中铁四院、中铁二局、中铁桥隧技术公司、西南交通大学等单位对万凉线驷步河大桥悬空轨排拆除施工、二期恒载调载和卸载施工以及原3#墩扩大基础破解施工稳定性,开展安全监测,保证了施工人员抢险作业安全和结构承载安全。
4.7
其他
姚学昌等[121]介绍了日本本州-四国联络高速公路株式会社统一养护的本州-四国联络桥通道桥梁集群养护情况,以桥梁使用寿命200年为目标,发展和应用悬索桥主缆送气干燥系统、吊杆磁通量法无损检测技术,研发采用近红外涂装磨损检测仪;基于红外成像的非接触式钢结构裂缝检测技术;吊索表面自动化处理装置;钢沉箱壁面自动化清洗装置;已用于明石海峡大桥的基于磁力吸附的主塔爬壁检修机器人。
4.8
概括
(1) 桥梁养护急需非接触、自动化检测技术。
(2) 无人机得到了广泛应用,对拍摄的大量照片需要图像识别技术快速自动查找病害类型和特征。
(3) 瑞典Vänersborg桥自动监测系统报警应变监测值突变,立即安排人工检查到杆件大裂缝,证明桥梁自动监测系统是有价值的,是能够预警的。
05
结论
(1) 运营桥梁需要特别注意抗洪安全。
(2) 景区人行桥应进行荷载试验评估,确定容许上桥人数,并管制运营。
(3) 桥梁养护优先级尚需要深入研究。
(4) 瑞典Vänersborg桥通过自动监测系统成功预警,证明桥梁安全监测系统能指导养护。
(5) 监测软件平台还需进一步完善,监测指标及数据处理应满足高速铁路运营评估需要,高速铁路大跨度桥梁竖向动挠度、横向动位移的长期监测还需要进一步研究。
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