[发明专利]一种梁式桥的状态评估方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种评估桥梁状态的方法。

背景技术

既有桥梁的结构损伤检测和状态评估问题由于受桥梁设计荷载等级、施工方法与质量、材料性能好坏及结构完好状况等众多因素影响，一般难以对桥梁结构状态进行定量分析，而要精确定出桥梁承载力，则更为困难。目前传统方法主要是以外观调查、检算评定并辅以荷载试验来进行。桥梁外观检查和检算虽能快速检评桥梁结构状态，但由于受主观因素影响，精度较差；荷载试验精度虽高但费时费力，且需长时段中断交通。

随着现代电子技术和有限元结构分析水平的提高，国外桥梁结构的测试方法，已从单一手工应变仪测试方法，向微处理器控制的数据采集方法过渡，把分析模型和现场数据结合在一起的综合测试方法，BDI结构测试系统就是以这种综合的结构评估方法为基础开发的一种准静态、低频率测试系统，其为结构的耐久性评估方法及检测技术提供了一种集成化的方法。准静态荷载试验通过测量车辆作用下影响线，将其与理论计算得到的影响线相比较，通过调整桥梁模型参数使理论计算影响线和实测影响线相符合。采用准静态荷载试验方法，使用诊断荷载进行加载测试是桥梁检测技术的一大创新，依据该方法而开发的快速荷载试验测试系统在桥梁结构承载力评定中的推广应用将带来巨大的社会和经济效益。但是这一先进测试系统基本按照美国规范设计和考虑，且美国采用的BDI系统是采用传统的单点应变测试技术进行应变数据的采集。

我国目前桥梁承载能力评定主要依据相关规范，采用基于桥梁调查，配合结构检算，必要时进行荷载试验的评定方法。在基于准静态荷载试验的研究工作开展较少。江苏省交通科学研究院提出了基于实测应变影响线的模型校准技术的准静态荷载试验承载能力评定方法，该方法相比于检算法主观性小、准确性高，而又较常规荷载试验法费用低廉且对正常交通影响较小（可将对交通的中断由8小时以上降低为半小时以内），在一定程度上可以替代常规荷载试验，或作为检算法与传统荷载试验法之间的一种中间评定方法。前期多座桥梁的对比试验结果表明，相比于传统荷载试验，采用该方法对于布置了测点的截面优化后的挠度计算值和实测值误差控制在5％以内，对于没有布置测点的截面，优化后的挠度计算值和实测值误差也控制在15％以内，一定程度上可满足工程精度要求。但该评定方法采用传统点式应变测试技术，不可避免的带来以下一些局限性：（1）采用传统点式应变测量技术，利用应变影响线进行全桥刚度模型修真时将被迫采用均匀损伤假定，即认为全桥已发生损伤在一个长区段内是均匀的，因此该方法比较适用于全桥损伤较为轻微（即可认为近似接近于弹性状态）或损伤分布较为均匀的情况，当被测桥梁的损伤形式为几处集中损伤时（如在跨中或四分点集中几道较大裂缝）或桥梁总体损伤严重（即采用分级加载时荷载位移曲线非线性特征明显）时，该方法的分析精度将会有较大下降；（2）采用传统点式应变计测量技术，利用应变影响线进行全桥刚度模型修正与挠度预测时，对于布置测点的主梁截面挠度，修正后的模型挠度预测值与实测值吻合较为准确，但是对于没有布置测点的主梁截面挠度，修正后的模型挠度预测值与实测值吻合不一定准确，主要是由于单点应变测试技术仅能测试单个截面的应变影响线，其他未布设测点截面的应变实测信息造成。

发明内容

针对桥梁外观检算精度较差与荷载试验需长时段中断交通的问题，为突破传统点式应变测试技术的局限，本发明采用长标距准分布式FBG传感技术与准静态荷载试验承载能力评定方法相结合，提出一套对既有梁式桥梁的承载能力进行精度高、测试快捷的评定方法和评估体系。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种梁式桥的状态评估方法，该方法包括如下步骤，

第一步，在待测梁式桥上安装FBG传感器；

第二步，在待测梁式桥上进行准静态荷载试验，得到控制点挠度值；

第三步，将第二步得到的控制点挠度值与有限元计算模型得出的控制点挠度值进行比较，得出梁式桥校验系数h；

第四步，根据第三步计算的梁式桥校验系数h判断桥梁结构工作状况。

前述的梁式桥的状态评估方法，所述第一步中FBG传感器安装在梁式桥正、负弯矩区每隔0.5m~1m区段上。

前述的梁式桥的状态评估方法，所述第三步中梁式桥校验系数h的计算公式为：

η=S_e/S_t   

式中：

 S_e——试验荷载作用下量测的控制点挠度值，