[发明专利]一种桥梁现场静载试验评定方法

摘要

本发明涉及一种桥梁现场静载试验评定方法，其主要是一种通过现场静载试验来评定桥梁承载能力及适用性能的方法；包括如下步骤(1)确定收集相关资料前期准备工作具体内容与方法；(2)根据收集来的资料，建立合理准确的桥梁结构有限元模型；(3)根据恒、活载下桥梁内力及应力计算分析结果，明确桥梁的理论受力安全性及活载受力特点；(4)结合桥梁传统的关键截面，确定桥梁试验截面，完成静载试验方案设计；(5)桥梁现场静载试验并处理数据(6)研究设定试验评定指标对应的评定区间；(7)对桥梁结构性能做出合理全面评价。本发明评定方法与指标能够更有效并细化指示出桥梁的实际承载能力及适用性，提高评定结果的合理性与准确性。

主权项

一种桥梁现场静载试验评定方法，是一种通过现场静载试验来评定桥梁承载能力及适用性能的方法；其具体步骤如下：(1)确定收集相关资料前期准备工作具体内容与方法：a.相关资料收集：针对将要做荷载试验的桥梁，广泛收集相关资料，包括该桥的设计图纸、竣工图、施工记录、监理日志，竣工资料以及养护维修的既有资料；桥梁历次检测试验、加固维修的资料；b.桥梁现场考察：到桥梁现场考察桥梁结构表观状况、桥梁周围环境状况如交通、水文状况，获取桥梁表观技术状况及收集相关桥址环境条件的信息；在有必要的情况下还需要走访桥梁施工人员、周围居民及经常通行桥梁的司机，综合了解桥梁施工及使用情况；(2)根据收集来的资料，建立合理准确的桥梁结构有限元模型：根据所收集的设计图纸、竣工图及现场结构调研状况的资料，采用桥梁专业分析软件建立桥梁结构的有限元模型，所建立计算模型需尽可能与桥梁实际情况相符；建好模型后进行桥梁恒载、活载的计算分析，其中恒载计算需要考虑施工工况对成桥内力的影响；参照规范验算桥梁结构承载能力状况，并将其作为现场静载试验控制参考资料；并分析出桥梁结构在恒载、活载下桥梁结构构件的轴力、弯矩的内力分布，并进一步分析出受力构件上下缘应力的分布状况，相关计算分析结果存储备用；(3)根据活载下桥梁内力及应力计算分析结果，结合桥梁传统的关键截面，确定桥梁试验截面；特别要注意的是经计算发现承载能力显著不足且现场检测定位“五类”桥梁的不得进行静载试验；在具体的桥梁静载试验测试截面选择中，需要考虑到桥梁截面的局部构造，试验截面要尽量避开在桥轴向有倒角、梗腋以及类似变截面处，并距离变截面为20cm～50cm，以保证测点避开应力集中处；(4)在确定试验截面后，结合桥梁传统的关键截面，确定桥梁试验方案：在确定桥梁试验截面后，针对各个试验截面，采用在有限元模型上或提取相应截面影响线上加载的方法来设计试验荷载；加载的荷载采用标准车辆，并结合实际可供试验的车辆情况及加载需要来调整，各个试验截面的加载等效系数如式(1)所示：η=StSc·(1+μ)---(1)]]>式中：St‑‑‑静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变位的最大计算效应值；Sc‑‑‑控制荷载产生的同一加载控制截面内力或变位的最不利效应计算值；μ‑‑‑按规范取用的冲击系数值；η为试验加载的效率系数，应介于0.80～1.05之间，对于新桥取高值，旧桥或病害严重桥梁取低值，对于某些特定桥型部分截面加载容易导致其他截面超载的，或考虑工况合并的情况，η取值不低于0.70；在确定好各试验截面的对应加载荷载工况后，对每一个试验工况下结构受力进行检算，检查试验工况下桥梁各截面的受力是否超出设计荷载效应，以确保桥梁结构其他截面或构件的受力安全，如发现存在其他截面或构件超载的情况应调整加载荷载大小及布置位置或间距，使得加载工况既满足加载等效的要求同时避免其他截面或构件超载；经检算无超载后整理完成静载试验方案，试验方案包含各工况的计算分析过程，静载加载布置图，测点布置图以及测试仪器设备的选择；(5)桥梁现场静载试验并处理数据：在完成试验方案后，进入桥梁现场，进行静载试验的各项准备工作，准备就绪后进行静载试验，静载试验在晚上气温稳定后，在21：00以后进行；静载试验进行预载、正式加载时需分级加载、先轻后重的工况顺序进行，每个工况需要重复一次；试验过程中应特别注意监控实测值并与理论计算值进行对比，以确保试验安全进行；(6)研究设定试验评定指标对应的评定区间：完成现场静载试验后，针对所有实测数据进行分析处理，得到各工况下各测试截面的应力值、挠度值的参数；在数据处理过程中要注意实测数据的回零情况分析，并剔除异常数据；根据实测数据研究设定试验评定指标对应的评定区间如下：①根据静载试验结果处理数据并结合计算分析结果，构建校验系数ξ＝St/Sc，即试验静荷载下结构实测应力或挠度结果St同对应试验荷载下理论计算应力或挠度的结果Sc的比值；校验系数ξ表征桥梁结构在设计活荷载下的实际受力与变形效应与理论状况下的差异情况，用以评定桥梁结构活载承载能力劣化程度；在校验系数ξ值的具体评定过程中，构建多区间的评判体系，根据校验系数ξ值评判区间划分为较小、合理、较大、过大、危险五个评判等级；②根据静载试验结果处理数据并结合计算分析结果，构建承载系数即试验静荷载下结构实测应力或挠度等换算为最不利值结果实测应力或挠度的本身即为最不利值则不需要换算，除以静载加载等效系数η换算为设计最不利活载下结构效应，再除以结构材料规定的结构标准应力或挠度的规范标准值或限值[S]扣除恒载效应Sg的结果，承载系数C表征桥梁结构扣除恒载效应后承受活荷载能力，用以评定桥梁结构承受活荷载安全性能；在承载系数C值的具体评定过程中，构建多区间的评判体系，根据承载系数C值评判区间划分为较小、合理、较大、过大、危险五个评判等级；③根据静载试验结果处理数据并结合计算分析结果，构建安全系数即试验静荷载下结构实测应力或挠度换算为最不利值结果除以静载加载等效系数η换算为设计最不利活载下结构效应，再加上理论计算的恒载效应Sg后与结构材料规定的结构标准应力或挠度容许值[S]的比值，安全系数k直接表征桥梁结构承受全部荷载的能力，用以评定桥梁结构综合承载的安全性能；在承载系数k值的具体评定过程中，构建多区间的评判体系，根据承载系数k值评判区间划分为较小、合理、较大、过大、危险五个评判等级；(7)对桥梁结构性能做出合理全面评价：根据各个工况、截面下各项评价指标结果，综合分析桥梁结构安全储备情况、结构承载力劣化情况及承载效率，对桥梁结构性能做出合理全面评价。