UHPC减少成本、增强传统混凝土耐久性
超高性能混凝土(UHPC)已迅速成为预制混凝土结构物的主要材料。在90年代初期,当它首次进入行业,也被称作“活性粉末混凝土Reactive Powder Concrete,RPC”,是一种继高强、高性能混凝土之后,出现的力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料,近十年来被美国桥梁行业广泛应用。 在美国、法国、日本、马来西亚,UHPC已用于建造公路桥梁;在加拿大和委内瑞拉等国已用于人行桥。在美国各州中,UHPC已被用于在弗吉尼亚州和爱荷华州的桥梁梁体建造;在纽约和特拉华州用于桥面铺装;在其他20多个州用于现场浇筑的预制桥梁构件。美国联邦和各州交通运输机构、国家工业组织、私企开发商和生产商都在积极地进行UHPC的性能研究,为此开展了大量基于实验室的试验和实际工程。
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桥梁变形测试新技术及工程应用
为了保证桥梁几何、刚度状态满足设计要求,桥梁在施工和使用过程中,均需进行关键截面的几何状态变形测试,这也是桥梁施工质量控制、运营检测试验以及长期运营监测的重要内容。特别是桥梁运营阶段的活载挠度,是桥梁抵抗外荷载变形能力的重要指标,也是评价桥梁结构整体刚度的重要参数。 桥梁变形测试方法主要有——机械式测量法,测试仪器如千分表、百分表、连通管等;电测法,测试仪器如电测变形计、机电百分表等;三角测量法,测试仪器如水准仪、全站仪等,还有倾角仪检测法、激光三角位移检测法等。在桥梁荷载试验中,机械测量法与电测法一般需要搭设支架等临时设施,耗费大量人力物力,且无法在水上桥梁、通航(车)桥梁和高墩大跨桥梁应用;三角测量法只能在桥面两侧进行变形测试,无法反映横向多片主梁挠度分布状况。在桥梁实时动态位移监测中,目前还没有高效的变形实时监测仪器和设备,严重制约着桥梁长期监测技术的进步。因此,急需研发新型变形测量设备,改进和解决目前桥梁变形测试的不足。本文在传统变形测试方法的基础上,提出基于数字图像技术和激光技术的变形测试新技术,研发了相关仪器设备,有效推动了我国桥梁变形测试技术的进步。
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如何提高梁桥抗倾覆能力?
近些年来,桥梁倾覆事故屡有发生(表1,图1-图7),造成了严重的人员伤亡、经济损失和社会影响。在发生倾覆事故的桥梁中,独柱墩且横向单支点结构占有相当的比例。于是,人们对这种结构自然会产生各种各样的看法。一种观点认为,这种结构完全不能使用,对既有的这种结构必须全部进行加固或替换。另一种观点认为,既然超载是造成倾覆事故的主因,那么就跟独柱墩单支点问题完全无关。第三种观点认为,尽管超载是造成倾覆事故的元凶,也不可能按照超载的需求去设计桥梁,但从技术角度,仍需进一步提高对桥梁倾覆问题的认识,对倾覆的机理进行更细致和清楚的分析,提高桥梁的抗倾覆能力。本文作者持最后这种观点。实际上,目前对桥梁倾覆的机理和分析方法也存在不同的认识,有些认识甚至是相悖的。例如,曲线梁桥与直线梁桥相比,抗倾覆性是更好还是更差?又如,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG 3362—2018》(以下简称2018新规范)中给出的抗倾覆验算方法是否存在不足?这也表明,对此问题给予充分认识和继续努力研究是十分必要的。
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可持续的山区公路桥梁结构安全风险管理
图1 腊八斤特大桥 近年来国内外公路桥梁频发结构坍塌事故,除造成巨大的生命财产损失外,也产生了非常恶劣的社会影响。如:2018年8月14日位于意大利热那亚A10高速公路的莫兰迪大桥垮塌造成43人死亡;2019年10月1日台湾宜兰大桥垮塌造成6人死亡;同年10月10日无锡市312国道上跨锡港路高架桥倾覆导致3人死亡。上述灾难发生的直接原因或归咎于桥梁年久失修,或因疏于检查评估,或由于严重超载所致,但究其本质均可归纳为桥梁运营荷载超过其实际承载能力所致。这也是从古至今桥梁工程技术发展始终必须面对的主要矛盾,即:如何在运营荷载和承载能力之间,在经济和安全两端达成平衡。然而在我国西部艰险山区,公路桥梁安全运营所面临的主要风险,除了上述运营荷载与结构抗力之间的矛盾外,还要面对复杂恶劣的地质地形和水文气候条件带来的灾害风险。在某些情况下,后者比前者发生的概率更高,所造成的损失更大。
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