一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，其特征在于：该方法的步骤为：(1)确定加载车辆及测点布置；(2)根据测点布置方案，现场布设传感器；(3)现场跑车，采集桥梁动态响应；(4)提取桥梁结构动态响应；(5)计算静态响应，根据桥梁的动态响应曲线所提取的最大动挠度、最大动应变和动力增大系数，计算得到计算静挠度和计算静应变；(6)评定试验桥梁的承载能力。其通过使车辆以一定的速度按静力荷载试验工况进行移动荷载试验，将采集所得动态响应利用公式转换为静态响应，然后将静态响应与理论计算值和有关规范规定值作比较，进而依据现行规范对桥梁结构的承载能力做出评定，具有省时省力，对交通基本无影响的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法
本专利技术属于桥梁工程的桥梁检测
，特别是一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法。
技术介绍
当前，在桥梁检测领域，桥梁承载能力的评定方法主要有静力荷载试验法和动力荷载试验法。静力荷载试验是一种比较直观评定桥梁承载能力的方法，主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方法，利用检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性的变化，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值和有关规范规定值作比较，从而评定桥梁结构的承载能力。通过校验系数来说明结构潜在的承载力，相对残余变形反映结构的工作状态。但静力荷载试验费时、费钱、费力，最主要的是对交通带来较大的负面影响。动力荷载试验工作量较小，费用低，试验时间短，操作方便、快捷，但目前尚不能将动载试验的结果与桥梁的承载力建立联系，对动载试验的数据不能完全利用。因此需要研究一种快捷、方便，且准确可靠的桥梁承载能力评定方法，将准确可靠的静力荷载试验方法与快捷方便的动力荷载试验方法相结合，将动力荷载试验数据与桥梁结构的承载能力建立可靠得联系，是亟待解决的重要技术问题。
技术实现思路
针对现有技术所存在的不足，本专利技术提供一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，其通过使车辆以一定的速度按静力荷载试验工况进行移动荷载试验，将采集所得动态响应利用公式转换为静态响应，然后将静态响应与理论计算值和有关规范规定值作比较，进而依据现行规范对桥梁结构的承载能力做出评定。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，其特征在于：该方法的步骤为：⑴确定加载车辆及测点布置：依据桥梁设计资料和现行规范制定移动荷载试验方案，计算截面的试验效率，确定加载车辆工况和测点布置，要求控制截面的试验效率介于0.95～1.05之间，测点为挠度测点和应变测点，布置于受力或变形最大位置处；⑵根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；⑶现场跑车，采集桥梁动态响应：根据移动荷载试验方案进行现场跑车试验，并通过布设的传感器采集动态响应曲线；⑷提取桥梁结构动态响应：对现场采集的动态响应曲线进行分析，提取试验荷载作用下的最大动挠度和最大动应变，并根据实测曲线计算相应荷载作用下的动力增大系数；⑸计算静态响应：根据动力增大系数的意义，移动荷载作用下桥梁的动态响应与相应静力荷载作用下桥梁的静态响应之间的关系为：Ss＝Sdr/(1+μ)，式中Ss为计算静挠度或计算静应变，Sdr为相对动挠度或动应变，1+μ为实测动力增大系数；根据桥梁的动态响应曲线所提取的最大动挠度、最大动应变和动力增大系数，依据上述公式计算得到计算静挠度和计算静应变；⑹评定试验桥梁的承载能力：由计算静挠度和计算静应变计算校验系数ζ，ζ的计算公式为ζ＝Ss/Se，其中：Ss为计算静挠度和计算静应变值；Se为试验荷载作用下测点的理论计算挠度和应变值，依据现行规范评定桥梁的承载能力：当ζ小于1时，桥梁承载能力满足设计要求，当ζ大于1时，桥梁承载能力不满足要求。而且，步骤⑵中所述的挠度测点选用挠度传感器，应力测点选用应变传感器。而且，步骤⑵中所述的辅助设施为桥检车、灯杆车或脚手架。本专利技术的优点和有益效果为：1.本专利技术的基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，针对静力荷载试验费时、费力、中断交通时间长等缺点，提出以移动荷载试验为基础的桥梁承载能力快速评定方法，具有省时省力，对交通基本无影响的优点。2.本专利技术的基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，针对常规移动荷载试验快捷、方便，但不能反映桥梁在设计荷载作用下的工作状况的问题，提出以静力荷载试验效率标准进行桥梁移动荷载试验的方法，在桥梁检测中得到应用。3.本专利技术的基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，针对移动荷载作用下桥梁的动态响应与相应静荷载作用下桥梁的静态响应的关系，引入动力增大系数，提出了静态响应计算公式：Ss＝Sdr/(1+μ)(式中Ss为计算静挠度或计算静应变，Sdr为相对动挠度或动应变，1+μ为实测动力增大系数。)4、本专利技术的基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，通过使车辆以一定的速度按静力荷载试验工况进行移动荷载试验，将采集所得动态响应利用公式转换为静态响应，然后将静态响应与理论计算值和有关规范规定值作比较，进而依据现行规范对桥梁结构的承载能力做出评定。5、本专利技术的基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，与传统静力荷载试验相比，该方法试验成本节省50％～60％，具有显著的经济效益；试验时间节省60％～80％，较大程度得减小对交通的影响，具有经济效益和社会效益；与动力荷载试验方法相比，该方法选用静力荷载试验加载效率，能够反映桥梁结构在设计荷载作用下的工作性能，且通过现场动静荷载试验对比，验证了该方法的准确性，可靠程度高。该方法具有双重经济效益和社会意义，应用前景广阔。附图说明图1为车辆加载位置图；图2为挠度测点布置示意图；图3为应变测点布置示意图；图4为3#梁跨中位置挠度曲线图；图5为3#梁跨中位置应变曲线图图6为本专利技术的流程图。附图说明：1-人行道、2-1#梁、3-2#梁、4-3#梁、5-4#梁、6-5#梁、7-6#梁、8-车行道、9-7#梁、10-8#梁、11-9#梁、12-10#梁、13-11#梁，14-容栅式位移传感器、15-应变片。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，本实施例以某简支板梁桥为例来说明，该方法的步骤为：⑴确定试验效率、加载车辆及测点布置：依据桥梁设计资料和现行规范制定移动荷载试验方案，计算试验效率，确定加载车辆工况和测点布置。该简支板梁桥采用跨径13.8米先张预应力空心板梁结构，全桥共11片板梁，依次为1#梁2、2#梁3、3#梁4、4#梁5、5#梁6、6#梁7、7#梁9、8#梁10、9#梁11、10#梁12、11#梁13。横桥向总宽12m，依次为1.5m人行道1、9m车行道8和1.5m人行道1。该桥设计荷载等级为城-B级、人群-3.5kN/m2，根据静力荷载试验效率的要求，选择静力荷载试验效率介于0.95～1.05之间。以3#梁跨中弯矩为控制内力，通过计算选用两辆重375kN的三轴载重加载车，试验效率为1.02，车辆横桥向布置如图1所示。测点包括挠度测点和应变测点，均布置于梁底跨中位置。在此过程中：车辆载重、数量和布置位置受桥梁荷载等级和桥梁结构型式的不同而调整，但必须满足控制截面的试验效率介于0.95～1.05之间；测点布置位置受桥梁结构型式的不同而不同，布置原则为布置于受力或变形最大位置处。本实施例中，测点为1#梁、2#梁、3#梁、4#梁、5#梁、6#梁及9#梁。⑵根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备。根据现场条件，采用相应的辅助设施，桥检车、灯杆车、脚手架等将传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，其特征在于：该方法的步骤为：⑴确定加载车辆及测点布置：依据桥梁设计资料和现行规范制定移动荷载试验方案，计算截面的试验效率，确定加载车辆工况和测点布置，要求控制截面的试验效率介于0.95～1.05之间，测点为挠度测点和应变测点，布置于受力或变形最大位置处；⑵根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；⑶现场跑车，采集桥梁动态响应：根据移动荷载试验方案进行现场跑车试验，并通过布设的传感器采集动态响应曲线；⑷提取桥梁结构动态响应：对现场采集的动态响应曲线进行分析，提取试验荷载作用下的最大动挠度和最大动应变，并根据实测曲线计算相应荷载作用下的动力增大系数；⑸计算静态响应：根据动力增大系数的意义，移动荷载作用下桥梁的动态响应与响应静力荷载作用下桥梁的静态响应之间的关系为：Ss＝Sdr/(1+μ)，式中Ss为计算静挠度或计算静应变，Sdr为相对动挠度或动应变，1+μ为实测动力增大系数；根据桥梁的动态响应曲线所提取的最大动挠度、最大动应变和动力增大系数，依据上述公式计算得到计算静挠度和计算静应变；⑹评定试验桥梁的承载能力：由计算静挠度和计算静应变计算校验系数ζ，ζ的计算公式为ζ＝Ss/Se，其中：Ss为计算静挠度和计算静应变值；Se为试验荷载作用下测点的理论计算挠度和应变值，依据现行规范评定桥梁的承载能力：当ζ小于1时，桥梁承载能力满足设计要求，当ζ大于1时，桥梁承载能力不满足要求。...

【技术特征摘要】
1.一种基于移动荷载试验的桥梁承载能力快速评定方法，其特征在于：该方法的步骤为：⑴确定加载车辆及测点布置：依据桥梁设计资料和现行规范制定移动荷载试验方案，计算截面的试验效率，确定加载车辆工况和测点布置，要求控制截面的试验效率介于0.95～1.05之间，测点为挠度测点和应变测点，布置于受力或变形最大位置处；⑵根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；⑶现场跑车，采集桥梁动态响应：根据移动荷载试验方案进行现场跑车试验，并通过布设的传感器采集动态响应曲线；⑷提取桥梁结构动态响应：对现场采集的动态响应曲线进行分析，提取试验荷载作用下的最大动挠度和最大动应变，并根据实测曲线计算相应荷载作用下的动力增大系数；⑸计算静态响应：根据动力增大系数的意义，移动荷载作用下桥梁的动态响应与相应静力荷载作用下桥梁的静态响...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永强，袁义坤，郝合锁，
申请(专利权)人：天津市市政工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12