专利名称：一种基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁安全性评定技术，尤其涉及一种基于裂缝病害的石拱桥安全性评
定方法。
背景技术：
石拱桥绝大部分是分布在山区县乡公路上，然而，该类桥梁一般由区县交通管理部门 管理，由于受资金、技术等条件的限制，桥梁不能得到客观、科学的承载力评价。因此， 丌发出不必进行荷载试验的安全、经济、便于推广应用的桥梁安全性鉴定方法，用以指导 我市县乡数千座公路桥梁的安全性评价，具有重大的实用价值和深远的意义。
发明内容
本发明提供了一种基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，该方法是根据石拱桥主拱 圈极限破坏时裂缝病害量化指标a值与裂缝长度、宽度、走向及密集度等因素之间函数关 系式"-lg/ ,AA^S["]计算出a值，再根据a值所在的区间确定桥梁的安全等级，
其中"'表示裂缝长度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响；
A表示裂缝走向桥梁整体结构安全性即对a值的影响； A表示裂缝的密集度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响； "表示裂缝的最宽处的数值，/z表示截面高度的数值。 设裂缝与拱轴线的夹角超过45度的为横向裂缝，小于45度为纵向裂缝，"'的取值
为未开裂情况下^取值为0;开裂情况下横向裂缝贯通取值为l，中间线性内插；纵
向裂缝延展长度超过跨径的1/3取值为1，中间线性内插，超过1/3部分按1/6每段划分， 每延长跨径的1/6取值增加一倍。
^的取值为裂缝与拱轴线垂直或平行均取值为1，裂缝与拱轴线夹角为45度时取
值为2，中间角度线性内插取值。
^的取值为主裂缝L/16长度范围内出现10条裂缝时；"3取值为1;出现一条裂 缝时，^取值为0.8;中间取值内插，如果为纵向裂缝，则取裂缝最宽处作为基准。
其中L为桥梁的净跨径。 对裂缝病害量化指标a值的区间划分标准为
fl《1.0时为安全级，代表桥梁基本无影响主拱圈受力的病害；1.0<"《1.5时为普通级，表示桥梁已有病害，但短时间内可以继续使用； 1.5< "《2 .O时为隐患级，表示病害影响了桥梁的正常承载，需要进行检测；
">2.0时为危险级，表示病害非常严重，需要尽快对该桥进行加固。
对石拱桥的安全性评定步骤为
1) 调查被评价桥梁的主裂缝详细情况，记录其裂缝数据；
2) 将测得的裂缝数据按照"'、A、 ^的取值方法进行量化；
3) 将歩骤2)中的量化值带入函数^lg^/ ，A^^[al计算出a值；
4) 根据a值的区间划分标准，对桥梁的安全性进行评价；
5) 根据评价结果对应采取相应的处理措施。
本发明的有益技术效果是通过理论分析、结构模型验证、仿真分析及实桥验证等一
系列的科学手段将裂缝这种表观症状和主拱圈结构的四铰破坏科学的联系到一起，不必进
行荷载试验训能够对石拱桥的安全性进行科学的评价，使石拱桥安全性评价有了一个低端
的入口，让基层的养护管理人员也能成为为桥梁评价专家，开拓了桥梁承载力评定技术的
新视野，经济、安全，便于推广。
附图l为无铰拱示意图； 附图2为单铰拱示意图； 附图3为三铰拱示意附图4为四铰拱示意图； 附图5，纵横裂缝分类示意附图6， A量化取值示意附图中，1-拱轴线、2-拱板、3-横向裂缝、4-纵向裂缝。
具体实施例方式
附图l-4展示了石拱桥四铰破坏过程，图1为无铰拱，当其中一条主裂缝形成铰(横 向裂缝贯通)，石拱桥变成为单铰拱，随着内力调整，个别截面应力增大，加速铰的出现， 进而演变以三铰拱、四铰拱。从理论上讲，石拱桥主拱圈出现四个铰才彻底垮塌，即，四 铰破坏为结构破坏的症状极限。但是根据理论计算、仿真分析及模型试验验证，当主拱圈 第一个铰出现后，很快就出现四铰破坏，所以这里将单个截面的破坏症状极限值a作为整 个结构的症状极限值，以最大裂缝(即主裂缝)病害量化指标a值作为判断主拱圈安全状 态的判定基准。石拱桥主拱圈极限破坏时裂缝病害量化指标a值与裂缝长度、宽度、走向及密集度等 因素相关，我们通过理论研究、结构模型试验、仿真分析及实桥验证建立了它们之间的函 数关系式
^表示裂缝长度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响，取值为方法为-
石拱桥未开裂情况下^取值为0;
石拱桥开裂情况下，设裂缝与拱轴线的夹角超过45度的为横向裂缝，小于45度为纵
向裂缝，贝IJ:
横向裂缝贯通取值为l，中间线性内插；
纵向裂缝延展长度超过跨径的1/3取值为1，中间线性内插，超过l/3部分按l/6每 段划分，每延长跨径的l/6取值增加一倍。
A表示裂缝走向桥梁整体结构安全性即对a值的影响，A的取值为裂缝与拱轴线 垂直或平行均取值为l，裂缝与拱轴线夹角为45度时取值为2，中间角度线性内插取值。
A表示裂缝的密集度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响，^的取值为主裂缝
L/16长度范围内出现10条裂缝时，爲取值为1;出现一条裂缝时，^取值为0.8;中间 取值内插，如果为纵向裂缝，则取裂缝最宽处作为基准。 其中L为桥梁的净跨径。
^表示裂缝的最宽处的数值，A表示主拱圈截面高度的数值。
对一座石拱桥进行安全评定时，首先调査、勘测被评价桥梁的塑化控制指标，(即裂
缝的相关数据)，将勘测到的主裂缝数据记录下来；将测得的裂缝数据按照^、 A、 ^的取值方法进行量化；然后将得到的量化值带入函数"=^^/ 2^手2["]计算出a值；
对裂缝病害量化指标a值的区间划分标准为
^《1.0时为安全级，代表桥梁基本无影响主拱圈受力的病害；
1.0<"《1.5时为普通级，表示桥梁己有病害，但短时间内可以继续使用； 1.5< "《2 .O时为隐患级，表示病害影响了桥梁的正常承载，需要进行检测；
">2.0时为危险级，表示病害非常严重，需要尽快对该桥进行加固。
将计算出的a值与上述区间标准进行比对，根据a值所在的区间确定桥梁的安全等
级，从而对桥梁的安全性作出评价。最后根据评价结果对应采取相应的处理措施。
权利要求
1、一种基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于根据石拱桥主拱圈极限破坏时裂缝病害量化指标a值与裂缝长度、宽度、走向及密集度等因素之间函数关系式计算出a值，根据a值所在的区间确定桥梁的安全等级，其中β1表示裂缝长度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响； β2表示裂缝走向桥梁整体结构安全性即对a值的影响； β3表示裂缝的密集度对桥梁整体结构安全性即对a值的影响； ω表示裂缝的最宽处的数值，h表示截面高度的数值。
2、 根据权利要求l所述的基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于设裂缝与拱轴线的夹角超过45度的为横向裂缝，小于45度为纵向裂缝，^的取值为未开裂情况下^取值为0;开裂情况下横向裂缝贯通取值为l，中间线性内插；纵向裂缝延展长度超过跨径的 1/3取值为1，中间线性内插，超过l/3部分按l/6每段划分，每延长跨径的l/6取值增加一倍。
3、 根据权利要求l所述的基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于-^的取值为裂缝与拱轴线垂直或平行均取值为1，裂缝与拱轴线夹角为45度时取值为 2，中间角度线性内插取值。
4、 根据权利要求]所述的基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于-^的取值为主裂缝L/16长度范围内出现10条裂缝时；^取值为1;出现一条裂缝时， ^取值为0.8;中间取值内插，如果为纵向裂缝，则取裂缝最宽处作为基准。 其中L为桥梁的净跨径。
5、 根据权利要求1所述的基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于对 裂缝病害量化指标a值的区间划分标准为a《1.0时为安全级，代表桥梁基本无影响主拱圈受力的病害；1.0<"《1.5时为普通级，表示桥梁己有病害，但短时间内可以继续使用； 1.5< "《2 .O时为隐患级，表示病害影响了桥梁的正常承载，需要进行检测；"〉2.0时为危险级，表示病害非常严重，需要尽快对该桥进行加固。
6、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，其特征在于对石拱桥的安全性评定步骤为1)调査被评价桥梁的主裂缝详细情况，记录其裂缝数据；2) 将测得的裂缝数据按照"'、A、 A的取值方法进行量化；3) 将步骤2)中的量化值带入函数fl^g/ ^A^^KI计算出a值;4) 根据a值的区间划分标准，对桥梁的安全性进行评价；5) 根据评价结果对应采取相应的处理措施。
全文摘要
本发明提供了一种基于裂缝病害的石拱桥安全性评定方法，该方法是根据石拱桥主拱圈极限破坏时裂缝病害量化指标a值与裂缝长度、宽度、走向及密集度等因素之间函数关系式a＝lgβ<sub>1</sub>β<sub>2</sub>β<sub>3</sub>(ω/h)≤[a]计算出a值，再根据a值所在的区间确定桥梁的安全等级。发明的有益技术效果是通过理论分析、结构模型验证、仿真分析及实桥验证等一系列的科学手段将裂缝这种表观症状和主拱圈结构的四铰破坏科学的联系到一起，不必进行荷载试验训能够对石拱桥的安全性进行科学的评价，使石拱桥安全性评价有了一个低端的入口，让基层的养护管理人员也能成为为桥梁评价专家，开拓了桥梁承载力评定技术的新视野，经济、安全，便于推广。
文档编号G06F19/00GK101458741SQ20081023336
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者刘庆阳, 周建庭, 勇 蓝, 倞 贺, 贺国银 申请人:重庆交通大学