基于全寿命的混凝土连续梁桥使用寿命研讨.pdf

97．基于全寿命的混凝土连续梁桥 使用寿命研究 马军海 陈艾荣 (同济大学桥梁=r--％i系) 摘 要：本文分析了桥梁寿命的分类和终结准则。研究了混凝土连续梁桥承载能力和耐久性 的全寿命性能退化曲线和养护、维修、加固和更换的影响．提出影响其使用寿命最置要的性能是可 运营性。基于混凝土连续梁桥的设计使用寿命。考虑在整个生命周期内各主要构件的维护、更换。 把混凝土连续梁桥的构件区分为永久构件、需要一般维护构件、需要少量维修或可更换构件和易 损构件等。在设计时分别设计为大于、等于或，I-于桥梁的设计寿命．并在使用过程中通过采取各种 养护、维15、加固或更换措施来实现作为整体的桥梁的设计寿命目标。最后提出了一种以在整个 使用寿命周期内的成本最小和总体可运营性最优为目标的基于全寿命的混凝土连续梁桥使用寿 命评估方法。 关键词：全寿命混凝土连续梁桥使用寿命可运营性 1 前言 在大跨度桥梁大规模建设的今天，混凝土连续梁桥仍因其结构刚度大、变形小、动力性能 好、主梁变形挠曲线平缓、有利于高速行车的突出优点而在高速公路桥梁和大跨度桥梁引桥中 普遍采用。在人们关注大跨度桥梁的整个生命周期性能、使用寿命和耐久性的同时，也不能忽 视混凝土连续梁引桥和高速公路上连续梁桥的整个生命周期性能、使用寿命和耐久性，它们的 性能、寿命和服务水平将严重影响大跨度主桥和高速公路的正常使用。 822 318 25) 基金项目：交通部科技项目(2004 709 一般来说，桥梁是在其规划、设计、施工、使用和在多年后养护期间决策和采取措施的产 物。全寿命的方法考虑桥梁建设的所有方面，从设计、施工和使用期管理，一直到拆除和材料 的回收，要进行桥梁全寿命设计、分析和决策，必须要先明确桥梁生命周期的概念及桥梁生命 周期如何确定u力j。 对于一座桥梁来说，从业主、社会和使用者的角度来说，最基本的要求是它能安全地正常 使用。因此，作为大跨度桥梁引桥和高速公路重要组成部分的混凝土连续梁桥最重要的性能 是可运营性，而可运营性的两个重要评价指标分别是为承载能力和耐久性[3“]。其中承载能 力是与交通荷载情况有关的，而耐久性则与结构所处的环境的侵蚀作用有关。 本文将对混凝土连续梁桥构件承载能力和耐久性等的性能退化曲线进行研究，分析养护、 维修、加固和更换对桥梁构件承载能力和耐久性的影响，进而对桥梁的可运营性进行评价，并 提出一种基于全寿命的混凝土连续梁桥使用寿命评估的方法。 2桥梁使用寿命分类及寿命终结准则 实际中，桥梁使用寿命的终结是因为桥梁达到以下几点中的某一点：(1)不再使用；(2)不 安全；(3)不适用；(4)即使进行维修也不能提供预期的使用。不可接受的安全状况和不适用是 专家根据现行的规范和标准以及得到的有用信息所确定的使用状况。原则上，使用寿命是指 从竣工到其技术状况达到一个不可接受最低水平时的预期时间周期。 英国的SomerVille∞3从使用寿命终结的角度出发，将使用寿命分成以下三类： (1)技术性使用寿命：是结构使用到某种技术指标(如结构整体性、承载力、耐久性等)进入 不合格状态时的期限。这种状态可因混凝土剥落、钢筋锈蚀引起；对应寿命终结判别准则是结 构不安全。 (2)功能性使用寿命：与使用功能有关，是结构使用到不再满足功能实用要求的期限，如桥 梁的通行能力已不能适应新的需要、结构的用途发生改变等。对应寿命终结判别准则是结构 不适用。 (3)经济性使用寿命：是结构物使用到继续维修保留已不如拆换更为经济时的期限。对应 寿命终结判别准则是结构不经济。 因此，当桥梁符合不安全、不适用和不经济三种寿命终结准则之一或其组合时，可认为桥 梁使用寿命终结。 3 影响混凝土连续梁桥使用寿命的主要因素 混凝土连续梁桥及其构件会随时间退化，其退化是一个非常复杂的过程，受很多因素影 响。可能导致退化的原因通常为下面的一种或其组合‘6|： (1)与交通有关的作用，如表面损伤或连接损伤、疲劳作用、变形等；