公路桥梁承载能力试验检测评估技术

1、吴迪(博士，高级工程师)，道路与桥梁检测研究所，2014年6月，公路桥梁承载力检测与评估技术综述，四川省交通厅勘测设计研究院公路规划技术讲座，讲座提纲，二。特殊测试技术，三。负载测试，四。解释与讨论，一、概念与方法，一、概念与方法，公路桥梁承载力测试与评估技术综述，桥梁结构承载力测量，1。桥梁在使用荷载下的概念、恒载、交通荷载、温度、收缩、徐变和抗裂性、现行桥梁规范对桥梁正常使用极限状态的要求、桥梁承载力v.s .技术条件、桥梁承载力v.s .设计荷载标准(一级公路，蒸汽超过20级)、桥梁承载力v.s .技术条件、1。概念，根据不同技术条件公路桥梁技术条件评价标准(JTG/TJ21-2011)

2、、公路桥涵养护规范(JTG/TH11-2004)、公路桥梁承载能力测试与评价规则(JTG/TH21-2011)、承载能力、使用性能、耐久性、抗灾能力，对不同桥梁技术条件下的承重构件、桥面系统、附属物、调整结构进行了调查，评价方法是主观的，桥梁承载能力的定性评价是客观的、定量的；2、理论基础材料力学、材料强度、抗裂结构机械力传递路径、稳定性分析、结构动力学、结构振动、模态分析、工程技术中的晶体地球物理勘探、检测技术、无损检测、结构可靠性测试与测量理论、现行桥梁规范的核心理论基础、材料性能、结构尺寸、荷载、环境条件、施工缺陷、劣化规律以及不确定桥梁的计算分析理论都是按一定概率分布的随机变量。 3.

3、结构可靠性理论，结构功能失效(弯曲失效、剪切失效和不稳定)的临界状态，其中结构阻力和载荷的随机变量代表结构失效。安全冗余：3。结构可靠性理论，失效概率，即上述随机变量的联合概率密度函数。3.结构可靠性理论是可靠性设计的核心，它将失效概率控制在可接受的范围内。可靠性指标：对于普通工程结构，设计目标在24.5之间。新桥设计：中国桥梁规范和美国公路桥梁设计规范对应的目标可靠指标为3.5；现有桥梁：AASHTO代码为2.5；我国新建桥梁占85%，即2.975，3，结构可靠度理论，正态分布，r-q，p，r-q，pf，0，r-q，破坏，安全，r-q，=r。公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)，公

4、路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)，公路砌体桥涵设计规范(JTGD61-2005)。 公路桥梁承载力测试与评估规范(JTG/TH21-2011)大跨度混凝土桥梁测试方法(YC4-41982)旧公路桥梁承载力评估方法(交通部第二公路勘测设计研究院编制，1988年试行)已被废止。 4.现行规范：以钢筋混凝土桥梁为例，5。评估方法，包括结构重要性系数、荷载效应函数、抗力效应函数、材料强度设计值、混凝土/钢筋几何参数、混凝土/钢筋截面折减系数、承载力验算系数，5。评价方法，5。轴承部件的技术条件，5。评估方法，承载力验算系数，承重构件技术条件，5。评价方法，承载力验算系数

5、，材料性能及其劣化，5。评估方法，承载力退化系数，材料性能退化，5。评估方法，钢筋有效面积损失，5。评价方法、混凝土构件有效面积损失、材料风化、碳化、物理化学损伤三项检测指标的加权综合评价值。5.评定方法，正常试验极限状态评定：以钢筋混凝土桥梁为例评定预应力混凝土构件的抗裂性；5.评估方法，正常试验极限状态评估：以钢筋混凝土桥梁为例评估结构刚度；5.评估方法，正常试验极限状态评估：以钢筋混凝土桥梁为例评估钢筋混凝土构件的抗裂性；2.特殊检测技术，公路桥梁承载力测试与评估技术综述，1。特殊测试项目，1。特殊测试项目，桥梁几何参数的测量桥梁结构恒载变化的调查材料强度检测和混凝土中钢筋腐蚀电位的评估

6、混凝土中氯离子含量的检测混凝土电阻率的测定混凝土碳化的检测混凝土结构中钢筋分布的检测桥梁结构固有模态参数的调查电缆结构的索力的测量桥墩和基础的位移的调查基础和基础的检查，2。混凝土强度，2。混凝土强度，回弹法混凝土表面硬度与混凝土强度呈正相关，表面硬度随强度的增加而增加。用恒动能弹簧和钢锤冲击混凝土表面，根据回弹值与混凝土强度的相关性确定混凝土的抗压强度。对于长期服役的旧桥构件，由于构件表面碳化，硬度增加，测量值偏高。2、混凝土强度超声回弹综合法利用探头发射频率适合在混凝土中传播的超声波，测量声波在被测物体中的传播速度，通过声速与混凝土强度的关系和综合回弹测量值计算混凝土强度的估计值。由于声速

7、与混凝土的含水量有关，旧桥构件的含水量明显降低，这可以在一定程度上抵消随着表面硬度增加的预计回弹值。2.混凝土强度和强度测量曲线的选择特殊曲线区域曲线国家统一曲线当构件混凝土强度等级大于60MPa时，可使用标准能量大于2.207J的回弹锤，检测方法和特殊强度测量曲线应分别制定。2、混凝土强度，3、构件缺陷状态，3、构件缺陷状态，目视检查，借助一定的放大成像或远程图像采集设备，检查构件的表面裂缝、损伤和其他缺陷。3、构件缺陷状态，超声波探伤超声波可以在混凝土中以一定的速度传播，并且在遇到不连续点或到达测试对象的边界之前不会被反射回来。通过信号的强度可以知道损伤的程度，通过将信号出现的时间与超声波

8、在材料中的传播速度联系起来可以知道损伤的位置。混凝土松散区域和空隙的检测方法：相对测量法和倾斜测量法换能器布置：平行相对边和钻孔检测混凝土结合面的方法：相对测量法和倾斜测量法检测混凝土表面损伤层的方法：单侧平板测量法和逐层渗透法检测裂缝深度：单侧平板测量法检测混凝土的均匀性；3.构件缺陷，红外热成像技术快速扫描桥梁结构的裂缝、缺陷和剥落。温度测量范围：-20800温度分辨率：0.03波长：812米精度：0.5%(离差)，3。组件缺陷状态，雷达(电磁波)技术是一种地球物理勘探技术，其利用高频电磁波的反射来检测具有电差异的界面或目标，并在工作现场快速获得数据以获得混凝土结构图像。混凝土应用：混凝土

9、结构厚度测量、钢筋定位、混凝土预应力管道检测、混凝土缺陷和不均匀性检测、钢筋保护层厚度检测。组件缺陷状态，雷达(电磁波)技术，一种地球物理勘探技术，利用高频电磁波的反射来检测具有电差异的界面或目标，以及quic具体应用：混凝土结构厚度测量、预应力管道灌浆质量检测、混凝土缺陷和不均匀性检测。构件缺陷、声发射技术当大多数结构材料在受力后发生塑性变形、裂纹开裂和裂纹扩展等微观结构损伤时，它们以声波的形式释放能量。它可以检测和监测桥梁结构材料和结构在荷载作用下的变化。预应力钢筋混凝土构件，预应力钢筋束，射线，3。构件缺陷，x光，射线技术，射线，4。材料性能退化、钢筋腐蚀电位(半电池电位法)通过测量铜和

10、硫酸铜参比电极与钢筋混凝土电极之间的电位差，可以确定钢筋的腐蚀状态。4、材料性能恶化，钢筋腐蚀电位(半电池电位法)利用钢筋腐蚀在混凝土中的电化学反应引起的电位变化来确定钢筋腐蚀状态，可通过测量硫酸铜参比电极和钢筋混凝土电极之间的电位差来确定。4。材料性能恶化，混凝土中的氯离子含量会诱发和加速钢筋的腐蚀。测量氯离子含量可以间接判断钢筋腐蚀活化的可能性。采用现场不同混凝土深度取样，样品通过化学分析确定。4.材料性能恶化。混凝土电阻率是控制混凝土中钢筋腐蚀速率的因素之一。混凝土电阻率小，钢筋腐蚀发展迅速。因此，测量混凝土电阻率可以间接判断钢筋可能的腐蚀速率。4.材料性能恶化。混凝土电阻率是控制混凝土

11、中钢筋腐蚀速率的因素之一。混凝土电阻率小，钢筋腐蚀发展迅速。因此，测量混凝土电阻率可以间接判断钢筋可能的腐蚀速率。4、混凝土碳化深度、材料性能恶化，混凝土碳化会导致钢筋失去碱性保护，从而容易生锈。因此，检测混凝土碳化深度可以间接判断钢筋可能的腐蚀状态。测量方法：用75%酒精和白色酚酞粉制成浓度为12的酚酞指示剂；勘察区表面形成直径约15毫米的孔洞，孔洞内的杂物和粉末被吹走，不允许水洗；在测量孔壁喷涂酚酞指示剂，当混凝土新茬变色时，用混凝土碳化深度计测量碳化界面到混凝土表面的垂直距离；4、材料性能恶化，钢筋保护层厚度通过电磁脉冲穿透钢筋混凝土结构，雷达波遇到金属物体时会反射，被天线接收。只有知道

12、钢筋的直径、材料、分布和混凝土的性质，才能准确测量保护层的厚度。4、材料性能恶化，钢筋保护层厚度通过电磁脉冲穿透钢筋混凝土结构，雷达波遇到金属物体时会反射，被天线接收。3.公路桥梁承载力试验荷载试验、检测及评价技术综述。荷载试验通过有计划地对桥梁结构施加荷载来模拟桥梁的实际工作状态，并观察和分析其响应(如位移、应力、频率、振型等)。)，从而评价桥梁结构的工作性能、承载能力和使用条件。1。概述，试验目的研究试验和鉴定试验载荷静载荷试验和动载荷试验结果试验对象的破坏性试验和无损试验原型(现场)试验和模型试验。概述、测试方案和计划：收集图纸等基础数据；现场勘测和目视检查，以确定测试孔跨度；建立有限元

13、模型，计算设计荷载的内力，选择控制截面；设计试验载荷条件和方案；绘制试验剖面和测点布置图，并计算相应的结构响应理论值。2.加载测试步骤，测试准备：布置测量点，连接和调试仪器，准备加载设计荷载标准：一级公路。3.静载试验：实例、有限元模型分析：利用专用空间分析程序MIDAS/Civil2010建立主桥空间有限元模型，计算结构在设计荷载下的内力包络图。3.静载荷试验：例如，确定试验控制截面：根据设计载荷下计算的内力包络图选择控制截面。3。静态负载测试：示例，根据控制部分设计测试条件：3。静载试验：例，漓江岸边跨梁段(A-A段)最大正弯矩荷载条件(正荷载)。6号主墩墩顶附近梁段(B-B段)最大负弯矩

14、荷载工况(正荷载)。跨中1/4处梁截面负弯矩荷载条件(正荷载)。中跨截面(D-D截面)的最大正弯矩荷载条件(正荷载和不平衡荷载)。晋江河岸边跨中部附近梁段(E-E段)最大正弯矩荷载条件(正荷载)。金江岸7号主墩墩顶段最大纵向位移荷载工况(正荷载)决定了试验荷载效率：在等效荷载原理公式中，为静力试验荷载效率；在静态试验荷载的作用下，控制截面的位移或内力计算值；s设计标准作用下的活载、控制截面位移或内力计算值(不含冲击)；设计中采用的冲击系数。装载车辆：3。静态负载测试：示例，确定测试负载效率：等效负载原则：汽车和人(标准设计负载)；拖车或履带式车辆专用重型车辆(检查负载)，3。静载荷试验：例，载

15、荷方案设计，3。静载荷试验：例、绘制加载车辆布局图，3。静载荷试验：示例、工况2、1级载荷布置、工况2、3级载荷。主跨1/4段，墩顶负弯矩段、全桥挠度试验段，荷载试验中常用的测量仪器，3。静态负载测试：示例、应变测量：使用惠斯通电桥来平衡和测量电阻变化，从而进一步获得应变。4。应变测量：电阻应变片、电桥平衡(UBD=0):如果R1R4是四个电阻相同的应变片，则BD之间的电压变为：受力后，电桥中应变计有三种常用的连接方法：半桥单臂连接、半桥双臂连接光纤光栅传感器利用反射(或透射)光谱的波长变化来确定测试量，这与光栅周期和纤芯的有效折射率有关。应变和温度是能够直接和显著改变布拉格光栅波长的物理量。

16、4.应变测量：布拉格光纤光栅，嵌入式光纤光栅应力传感器，表面安装光纤光栅应力传感器。应变测量：布拉格光纤光栅、光纤光栅解码分析仪、高速扫描光纤光栅传感系统原理及结构图5。位移测量：连接管道静态调平，传感器固定在被测物体表面。当被测点垂直位移时，悬浮在水中的球体上下移动，带动角位移传感器测量浮体上下移动角度的变化，并感知被测点垂直位移的变化。利用通信设备的原理，测量系统可以由几个(255)静态物位计组成。适用于纵坡小、相对高差小的梁桥。位移测量：微波干涉测量技术采用步进频率连续波技术，在一段时间内以不同的步进频率向被测物体连续发射一组(N)电磁波。雷达接收器测量所有反射信号，并通过反射信号在混凝土一点的相位差来确定准确的位移变化。位移测量：微波干涉测量技术，遥感测量：可直接实时测量建筑物位移，最远可达1公里，精度为0.01毫米。连续监测可精确测量和跟踪