對于病害原因復雜的橋梁,結構的實際受力狀態(tài)難以檢測和確定,根據(jù)橋梁檢查和技術狀況評定結果難以確定加固設計的設計參數(shù),一般采用包絡設計法。
采用包絡法進行加固設計,在對原結構進行分析時,須基于實橋檢測、荷載試驗數(shù)據(jù)及有關資料,建立橋梁結構的損傷模型,借助于橋梁結構分析軟件,通過反演分析,獲得各項損傷參數(shù),即量化考慮結構折減,得到結構實際狀態(tài)與損傷參數(shù)取值的函數(shù)關系,從而計算殘存應力和剩余承載能力。采取加固措施后(如采用預應力加固),應確保措施增設能提高結構承載能力,且原有結構的受力不超限(如受壓區(qū)應力)。
因此,在設計階段,必須獲得各項設計參數(shù),界定包絡設計的上限和下限,確保加固方案能包絡可能出現(xiàn)的最不利工況,加固措施安全可靠,結構加固后承載能力落在合理區(qū)間范圍內,并留有一定的富余量。
要做好結構的包絡設計工作必須注重結構概念設計,注重工程經驗的積累。包絡設計法可以是對構件、局部區(qū)域的包絡設計,也可以是對整個結構的包絡設計等。應根據(jù)工程的實際情況靈活掌握。
在采用包絡設計法進行設計時,可針對不同情況采用不同的包絡設計原則,但應注意分析和識別各種不利因素產生的效應是并列關系還是疊加關系。
(1)包絡設計的上限
設計參數(shù)(如混凝土強度、結構斷面、預應力截面和有效應力等)基本按原設計狀態(tài)取值,驗算在此狀態(tài)下增設加固措施后,結構整體或局部內力、應力、撓度等,滿足正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)規(guī)范要求,此為包絡設計的上限。
(2)包絡設計的下限
由于病害橋梁已投入使用多年,結構本身已經存在損傷,且外部營運環(huán)境可能發(fā)生變化(如超載車輛),所有對結構安全造成不利影響的因素,均應在設計參數(shù)取值上進行量化,考慮最不利因素的計算模型是該橋梁的主控模型,此為包絡設計的下限。
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