混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估

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发布时间：2021-09-19

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混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估
卢萍
(中铁七局集团郑州工程有限公司，郑州450000)
[摘要]我国的桥梁设计技术发展时期是在20世纪60年代初，在这段时间，桥梁建设正是逐步完善的时期，技术日渐成熟，
我国的钢筋混凝土桥梁大部分建造在这个时期。而这些桥梁在经历了几十年的负荷与载重，突出了各种各样的问题，如桥面出
现开裂、塌陷、桥台破损沉陷等一系列疲劳问题。所以，桥梁的疲劳寿命与使用安全越来越受到重视，为了能够更加安全的使
用这些桥梁，必须能够对桥梁的疲劳寿命及其使用安全做出全面合理的评估。
[关键词]混凝土桥梁；疲劳寿命；使用安全评估
[中图分类号]Tu 528．1 [文献标志码]A [文章编号]1001—523X (2016)09—0135—02
Fatigue Life and Safety Evaluation of Concrete Bridges
LuPing
【Abstract]China’S bridge design technology development period in the early 1 960s，in this period of time，the construction of
the bridge is gradually perfect，the technology is mature with each passing day，the reinforced concrete bridges in our country most of
construction in this period．However these bridges after decades of load and load，highlighting the various kinds of problems，such as deck
cracking，collapse and abutment damaged the settlement and SO on a series of fatigue problems．So the fatigue life of the bridge with the
use of security more and more attention，in order to safer use of these bridges must to make a comprehensive and rational evaluation of
bridgefatiguelife and safetouse．
[Keywords]concrete bridge；fatigue life；safety evaluation
随着时代的进步和时间的推移，许多事物在不断更新，以
适应现代社会的发展需要，而在过去的几十年里，我国修建
的数十万座混凝土桥梁仍延续使用到现在，经历时间的打磨，
不断反复地负重，这种负重随着时代的进步，车辆数目的激增，
病害的侵蚀，由此造成的桥梁问题不断出现，桥梁坍塌的事
故也屡见不鲜，为了防止出现桥梁突然断裂，就需要对桥梁
的使用年限，即疲劳寿命做一个评估，这样可在疲劳寿命将
要到达期限时，采取相应的策略。但我国目前并没有良好的
方式与方法对这些桥梁的疲劳寿命进行评估，现有的评估方
法也不够完善。因此为确保桥梁使用安全，开展疲劳寿命与
安全评估有着深刻的意义。
1 疲劳寿命
1．1 概念
疲劳指的是金属材料在不断变换的力的作用下性能发生
改变，在施工过程中需要清楚疲劳不是突然发生的，而是一
个逐渐改变过程，因为受到力的干扰，不管是结构还是零件
在最初的使用阶段，就已经开始发生疲劳。当一直处于疲劳
状态并一直因为力的作用而受到破坏，就会使因疲劳产生的
裂纹扩大，当扩大到一定程度就会发生断裂。从开始进入疲
劳到最后结束断裂，被称为“寿命”。
1．2 影响疲劳寿命的因素
车辆增多、吨位增重和恶劣环境的影响都会引发桥梁的
一些病害，进而影响桥梁的疲劳寿命。但总的来说，混凝土
桥梁因为疲劳而发生的破坏由很多因素共同作用而成，并且
在多数情况下无法分辨哪个是关键因素。后来经过长时间的
实验研究发现，最能够影响混凝土桥梁疲劳寿命的因素是钢
筋混凝土在梁方面的配筋率。同时也有部分的专家认为疲劳
荷载的应力程度也是钢筋混凝土桥梁发生疲劳破坏的一个重
要因素，但有待证明。
1．3 混凝土桥梁疲劳现状
我国多座缆索承重桥梁或多或少都有存在一定的裂缝或
疲劳开裂的现象，因为裂缝较小前期很难引起注意，但后期
收稿日期：2016-05—19
作者简介：卢萍(1984一)，男，江西贵溪人，工程师，主要从事公
路工程施工。
引发的安全事故是非常严重的。对此，我国从事桥梁工程技
术的相关人员同许多研究人员结合我国的实际情况投入了大
量研究工作，目的在于能够找到评定桥梁疲劳寿命的方法，
通过研究，制订出一套我国特有的评定方法。
2 混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估方法
虽然当前在混凝土桥梁方面还缺少能够应用的规范来对
其疲劳寿命和应用安全进行评估，但在不断的理论和实践研
究中形成了两种主流的计算方法。
2．1 基于 Ⅳ曲线和Miner理论的疲劳寿命评估方法
目前来说，不仅是我国乃至全世界在进行桥梁设计中一
直应用传统的疲劳分析法，这种分析法的原理是以 Ⅳ曲线和
Miner线性的累积损伤作为基础准则。但这种方法面临问题时
一定要确定好疲劳细节的强度及模拟好疲劳应用谱。
2．1．1 确定 Ⅳ曲线
只有研究好外荷载和疲劳寿命之间的比例关系，才能够
更好地研究混凝土桥梁的疲劳寿命。将外加应力定义为，疲
劳寿命定义为Ⅳ，他们的曲线关系则被称为 Ⅳ曲线。因为在
当前，我国对于曲线还没有一个明确的规范，因此，作者
将使用外国发达国家给出地规范的 Ⅳ 曲