公路桥梁承载能力试验与检测方法

1、公路桥梁承载能力实验与检测方法摘要：本文针对我国各种桥梁地结构特点,提出桥梁结构承载力 实验和检测地方法.关键词：公路桥梁承载能力检测方法abstract: this article in view of the various bridge structure characteristic in our country, proposes the bridge loading test and detection method.key words: highway bridge。 the bearing ability 。 detection method中图分类号：u446文献标识码：a文

2、章编号：2095-21042018)1公路桥梁承载力实验地目地与作用全国每年都有一大批结构 新颖、雄伟壮观、形式多样地桥梁建成,无论在桥梁单跨跨度、结 构复杂程度和施工技术难度方面,我国桥梁建设技术水平已进入世 界先进之列. 随着科学技术地进步,桥梁结构地设计方法和设计理 论都有了根本性地变化,然而影响桥梁工程质量地许多不确定因素 仍然存在,对于建成后地桥梁工程质量,人们更希望了解和掌握其 使用性能和效果. 对那些影响较大、结构新颖、隐蔽工程较多地 桥梁进行全桥实桥荷载实验,是竣工验收时对桥梁工程内在质量进 行评判时最直接和有效地方法和手段.同时亦为设计理论、施工技 术总结积累经验,为桥梁建设

3、地整体水平提高创造条件,为今后桥 梁地养护管理提供科学依据.2新地公路桥梁汽车荷载标准我国颁 布地行业标准公路工程技术标准jtgb012003,将使用近40 年地原公路桥涵结构设计采用地车辆荷载标准模式及其分级作了 重大调整.一是将四级标准车队荷载改为公路一i级、公路一ii级, 两级汽车荷载；二是汽车荷载采用了国外普遍采用地车道荷载和 车辆荷载组成地模式；另外,从形式上取消了验算荷载,将验算荷 载地影响通过多种途径间接地反映到汽车荷载模式中.而公路桥 涵设计通用规范jtg d 602004亦提出在公路桥涵设计时，车 道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算；同 时多车道桥梁上地汽车

4、荷载应考虑多车道折减；当桥梁计算跨径 大于150m时，还应按规定地纵向折减系数进行折减；当为多跨连 续结构时,整个结构应按最大地计算跨径考虑汽车荷载效应地纵向 折减.3解读新地汽车荷载标准对于新地汽车荷载标准, 通用规 范地条文说明是：3.1 原规范汽车荷载地计算图式是一辆加重 车和具有规定间距地若干辆标准车组成地车队表示地,实践表明这 种图式对人工和计算机加载计算都不很方便,且计算效应随桥梁跨 径地变化是不连续地.而采用由均布荷载qk组成地图式，只要知道 桥梁地影响线面积和最大竖坐标,荷载效应即可计算出来,并且这 些影响线面积和竖坐标值可在桥梁设计地有关手册查得或通过较 为简单地计算得到.3

5、.2规范所规定地车道荷载实际上是一个虚拟 荷载，它地标准值qk和pk是由对汽车车队（车重和车距地测定和 效应分析得到地.3.3 在桥梁设计时,为取得主梁地最大受力,汽车 荷载在桥面上需要偏心加载，其方法仍可用车辆荷载偏心加载，从 而得到汽车荷载横向分布系数.为适应新地汽车荷载标准,在进行 公路桥梁承载力实验和检测时,则应重点测试桥梁地内力纵向影响 线和荷载横向分布系数,进而分析评定桥梁地实际承载能力.4 公 路桥梁承载能力实验与检测方法 4.1 桥梁承载能力定量检测程序 对公路桥梁实施荷载实验用于检测和评定其承载能力和实际状况, 应遵循内外相统一地因果规律,通过由现象到本质、由表及里地深 化认

6、识和跟踪,从检测和现场荷载实验入手,寻求桥梁现状和承载 力地定性关系,从而确定桥梁具体测试方案、测试孔跨及其测试部 位,按逐级加载地多工况实施静态测试；按不同车速进行动态测 试；利用应力释放原理,施测结构自重恒载应力（有条件和具有相 应测试仪器可考虑做此项测试工作及混凝土弹性模量；对结构几 何尺寸作空间变形观测；对混凝土材料标号用综合法作探测实验 等等.在一系列实测数据地基础上,将实测值与理论值作相似条件 下地对比分析,以校验系数作为指标参数和合理性地衡量标准.由 此,对得出地承载力指标,再经过可靠度分析和实际状况评定,从而 确定桥梁实际承载能力和实际状况.4.2 桥梁纵向影响线地测试反 映桥

7、梁承载力地主要指标当数各控制截面地内力或应力,按新规范 要求,当桥梁地纵向影响线和最大竖坐标已知后,荷载作用效应（内 力或应力即可得到,桥梁地承载能力也就知道.静载实验 5.1 实验准备阶段在进行荷载实验前,应首先确定实 验孔墩、台）,然后才可以进行加载方案地制定.实验孔地选择主 要综合考虑以下条件：该孔（或墩计算受力最不利；该孔（或墩 施工质量较差,缺陷较多或病害较严重；该孔（或墩便于搭设脚手 架及设置测点或实验时便于加载.而实验方案一般包括以下内容： 实验目地以及测量要求、测试内容、实验程序、实验人员地组织 和分工、加载方法墙体切割、测量方法、安全措施.5.2 加裁与观 测阶段荷载作用下桥

8、梁变形可分为两类：反映结构整体工作状况 地整体变形；反映结构局部工作状况地局部变形.在确定观测工程 时应当首先考虑整体变形,同时兼顾局部变形.通常桥梁需要鉴定 地主要是上部结构地受力特性,监控实验荷载各工况下控制截面地 应力应变就是主要内容.另外,对于旧桥来说,一些正常使用状态下 地参数如挠度、裂缝绳锯切割宽度等）也是其测试地主要内容. 通常桥梁观测地工程有：结构地最大挠度、支座沉降、结构最大 拉、压应力、裂缝地出现和扩展状况.测量部位地选择和测点布设 一般在满足实验目地地前提下,测点数量必须充分；测点位置必须 具有代表性,以利于计算分析.位移测量大体可分为两类,机械测量 或电测法地接触式测量

9、.如百分表、挠度计、位移传感器等；光学 测量地非接触式测量如混凝土切割精密水准仪、经纬仪、全站仪 等.应变测量一般可分为两种情况：主应力方向已知,沿着主应力 方向布设应变片；主应力方向未知,在测试点沿三个方向布设成应 变花形式.常采用应变片、电阻应变仪、振弦式应变计、钢筋应力 计等.裂缝测量通常依靠目力辅以刻度放大镜,对于较大裂缝在要 求不高地情况下也可用塞尺测量.动力实验桥梁检测动载实验是动力测定评价桥梁拆除方法地 基本测试工程.是为了满足工程应用地需要,应用理论分析与实验 测试结合地科学方法解决桥梁振动问题地必要手段,是桥梁检测工 作中地重要环节,其对桥梁使用状况和承载力地评价提供了重要地

10、 数据参数.桥梁检测中动载实验地内容主要是结构动力特性和动载 响应地实验与分析,量测地主要部位是结构动力效应最大构件地动 应力及动变形地控制截面.一般来说,检测工程主要包括桥梁动力 特性模态参数测试频率、振形、阻尼比）和桥梁动力响应测试 动挠度、动应力、加速度、冲击系数）.6.1 测试仪器动载实验地 测试仪无振拆除器主要包括测试传感器,信号放大器,光线示波器, 磁带记录仪和数字信号处理机.根据仪器地性能和使用传感器地特 性,可以选配不同地测试系统.6.2 桥梁动载实验地激振方法 桥梁动载实验地激振方法应根据桥梁地结构型式和刚度,选择效 果好、易实施地方法,常用地方法有自振法、共振法和脉动法三

11、种.6.3 动载实验数据分析及评定桥梁结构地动力特性是与结构地 组成形式、刚度、质量分布和材料性质等结构本身地固有性质有 关而与荷载等其他条件无关地性质.桥梁地模态参数是整个结构振 动系统地基本特性,它是进行静力拆除结构动力分析所必须地参数, 强锯切割,其结果不仅可以用来分析结构动载作用下地受力情况, 而且对桥梁承载力状况评定提供重要指标.6.3.1 固有频率地测定 对于比较简单地结构,只需结构地一阶频率,对于较复杂地结构动 力分析,还应考虑第二、第三及更高阶地频率.桥梁固有频率可以 直接通过测试系统实测记录地功率谱图上地峰值、时域历程曲线 或其自相关图上确定.由基频还可以推算承重结构地动刚度

12、保护性 拆除.6.3.2阻尼桥梁结构地阻尼特性一般由对数衰减率Y或阻尼 比Z来表示，可由时域信号中地振动衰减曲线求得.另外，也可以从 功率谱图中,用半功率带宽法来计算阻尼,一般测试系统软件均可 完成此类分析.6.3.3 振型一般桥梁结构地基频是动力分析地重要 参数.传感器测点地布置根据不同结构形式，通过理论分析后确定. 振型地测定一般采用两种方法，一种是使用多个传感器测定，时尚 摄影，另一种是使用一个传感器变换位置测量，这种情况下需要一 个作用桥梁拆除参考点，测试时比较烦琐，在条件限制时使用.一般 应米取第一种方法测试.6.3.4冲击系数桥规中定义冲击系数卩为 冲击力与汽车荷载之比.对于线弹性

13、状态下地结构来说，动荷载产 生地荷载效应与静荷载产生地荷载效应之比即为1+卩.因此，冲击 系数地测试通常采用测定结构动应变或动挠度地方法.测试前，在 梁地跨中（或最大变位、应变处布置电阻应变片式地位移计或应 变计，并通过动态应变仪与电脑相接.无振拆除实验时，由加载车辆 以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化地实时信号. 一般情况下，应测试记录多种车速下地输出应变结果，以作分析比 较.一般来讲，桥梁在跨径l为30-70m时，车辆与桥梁地自振频率 较接近，易产生共振，在单台车作用下地冲击系数特别大；冲击系 数随阻尼比地减小而增大，阻尼比越小，冲击系数受桥梁地影响越 明显，预应力混凝土梁桥地

14、冲击系数大于同等跨径地钢筋混凝土梁 桥，这些在测试中需注意，以便静力拆除好地分析冲击系数地测试 结果.事实上,实测汽车冲击系数除了与结构本身有关,还与实验车 辆地性质、路面平整度、车速有一定关系.车辆荷载本身是一个带 有质量地振动系统,当它在桥上行驶时,与桥产生车、桥耦合振动. 由于车辆动力特性地复杂性,以及桥梁阻尼地离散性和桥面不平整 地随机性,同一座桥梁多次保护性拆除不同地实验,测得地冲击系 数也不尽相同.结语对于需进行施工质量评定地新建桥梁,鉴定性荷载实验地 控制荷载就是设计荷载；按新规范地要求,桥梁地承载能力可通过 实测主要控制截面地内力纵向影响线来分析评定.若是需进行承载 能力评定地既有桥梁,应当先进行全桥检测,查明病害,再确定控制 荷载,以防进行荷载实验时给既有桥带来新地损伤；如进行荷载实 验是为测试重型车辆是否能通过该桥,控制荷载应选择与重型车辆 具有同样效应地布载方式.考虑到在以往地桥梁实验鉴定中,经常 碰到测读地结构裂缝宽度虽然超限,但实验测得地结构主要控制截 面应变和挠度要比计算结果小得多地情况,如果仅凭裂缝宽度这一 单一指标超限就认定一座桥梁承载能力有问题,是不妥地.而规范 对裂缝宽度地限制,更多