公路桥梁承载能力试验检测评估技术.ppt

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1、公路桥梁承载能力试验检测评估技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望讲座提纲讲座提纲二、特殊检测技术二、特殊检测技术三、荷载试验三、荷载试验四、释疑与探讨四、释疑与探讨一、概念与方法一、概念与方法一、概念与方法公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述l 承载能力承载能力衡量桥梁结构所能承受的最大衡量桥梁结构所能承受的最大使用负荷使用负荷的关的关键安全指标，是结构或构件在材料强度、结构刚度、稳定性键安全指标，是结构或构件在

2、材料强度、结构刚度、稳定性和和抗裂性抗裂性等方面性能的综合反映。等方面性能的综合反映。1 1、概念、概念l 使用负荷使用负荷桥梁恒载、交通荷载、温度、收缩徐变桥梁恒载、交通荷载、温度、收缩徐变l 抗裂性抗裂性现行桥规对桥梁正常使用极限状态的要求现行桥规对桥梁正常使用极限状态的要求l 承载能力承载能力 V.S.V.S.桥梁技术状况桥梁技术状况l 承载能力承载能力 V.S.V.S.设计荷载标准（公路设计荷载标准（公路I I级、汽超级、汽超2020）承载能力承载能力 V.S.V.S.桥梁技术状况桥梁技术状况1 1、概念、概念l 依据规范不同依据规范不同 桥梁技术状况桥梁技术状况公路桥梁技术状况评定标

3、准公路桥梁技术状况评定标准(JTG/T J21-2011)(JTG/T J21-2011)公路桥涵养护规范公路桥涵养护规范(JTG/T H11-2004)(JTG/T H11-2004)桥梁承载能力桥梁承载能力公路桥梁承载能力检测评定规程公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T H21-2011)(JTG/T H21-2011)l 考察指标不同考察指标不同 桥梁技术状况桥梁技术状况承载能力、使用性能、耐久性、抗灾能力、承载能力、使用性能、耐久性、抗灾能力、l 考察范围不同考察范围不同 桥梁技术状况桥梁技术状况承重构件、桥面系、附属物、调治构造、承重构件、桥面系、附属物、调治构造、l 评定方法不

4、同评定方法不同 桥梁技术状况桥梁技术状况偏主观、定性评定偏主观、定性评定 桥梁承载能力桥梁承载能力偏客观、定量评定偏客观、定量评定2 2、理论基础、理论基础l 材料力学材料力学材料强度、抗裂性材料强度、抗裂性l 结构力学结构力学力传递路径、稳定性分析力传递路径、稳定性分析l 结构动力学结构动力学结构振动、模态分析结构振动、模态分析l 桥梁工程学桥梁工程学以上领域在工程技术上的结晶以上领域在工程技术上的结晶l 物探和测试技术物探和测试技术无损检测、试验测量无损检测、试验测量l 结构可靠性理论结构可靠性理论现行桥规的核心理论基础现行桥规的核心理论基础l 不确定性不确定性桥梁的材料性质、结构尺寸、荷

5、载、环境条件、桥梁的材料性质、结构尺寸、荷载、环境条件、施工缺陷、劣化规律、计算分析理论都是按一定概率分布的随施工缺陷、劣化规律、计算分析理论都是按一定概率分布的随机变量机变量3 3、结构可靠性理论、结构可靠性理论l 结构的极限状态结构的极限状态结构功能失效的临界状态（弯曲破坏、结构功能失效的临界状态（弯曲破坏、剪切破坏、失稳）剪切破坏、失稳）其中其中 表示结构抗力和荷载的随机变量，表示结构抗力和荷载的随机变量，表示结构失效。表示结构失效。l 安全余度：安全余度：3 3、结构可靠性理论、结构可靠性理论R,QpRQ结结构抗力构抗力(R)荷荷载载效效应应(Q)Q R 破坏破坏QQRRl 失效概率失

6、效概率其中其中 是前述随机变量的联合概率密度函数。是前述随机变量的联合概率密度函数。3 3、结构可靠性理论、结构可靠性理论l 可靠性设计的核心可靠性设计的核心使失效概率使失效概率 控制在可接受的范围内。控制在可接受的范围内。l 可靠度指数：可靠度指数：，针对通常工程结构，针对通常工程结构，设计目标介于设计目标介于2 24.54.5之间。之间。新桥设计：我国桥规和美国新桥设计：我国桥规和美国AASHTOAASHTO规范对应的目标可靠度指标为规范对应的目标可靠度指标为3.53.5既有桥梁：既有桥梁：AASHTOAASHTO规范为规范为2.52.5；我国为新桥的；我国为新桥的85%85%，即，即2.

7、9752.9753 3、结构可靠性理论、结构可靠性理论Pf1.01.59x10-12.02.3x10-22.56.2x10-33.01.3x10-33.52.33x10-44.03.17x10-5正正态态分布分布R-Q pR-Qpf0 R-Q破坏破坏安全安全R-QR-Q=R-Q/R-Q=可靠度指数可靠度指数pf=P(R-Q)0=破坏概率破坏概率4 4、现行规范、现行规范l 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(JTG D60-2004)l 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)(JTG D62

8、-2004)l 公路圬工桥涵设计规范（公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005JTG D61-2005）l l 公路桥梁承载能力检测评定规程公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T H21-2011)(JTG/T H21-2011)l 大跨径混凝土桥梁的试验方法大跨径混凝土桥梁的试验方法 （YC4-4 1982YC4-4 1982）l 公路旧桥承载能力鉴定方法（试行公路旧桥承载能力鉴定方法（试行 1988 1988，交通部第二公路勘察设交通部第二公路勘察设计院编写计院编写）已废止已废止4 4、现行规范、现行规范l 承载能力极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例承载能力极限状态评定：以配筋混凝

9、土桥梁为例5 5、评定方法、评定方法其中其中 结构重要性系数结构重要性系数 荷载效应函数荷载效应函数 抗力效应函数抗力效应函数 材料强度设计值材料强度设计值 构件砼构件砼/钢筋的几何参数钢筋的几何参数 承载能力恶化系数承载能力恶化系数 构件砼构件砼/钢筋的截面折减系数钢筋的截面折减系数 承载能力检算系数承载能力检算系数 5 5、评定方法、评定方法5 5、评定方法、评定方法l 承载能力检算系数承载能力检算系数 承重构件的技术状况承重构件的技术状况5 5、评定方法、评定方法l 承载能力检算系数承载能力检算系数 承重构件的技术状况承重构件的技术状况5 5、评定方法、评定方法l 承载能力恶化系数承载能

10、力恶化系数 材料性能及其劣化情况材料性能及其劣化情况5 5、评定方法、评定方法l 承载能力恶化系数承载能力恶化系数 材料性能劣化情况材料性能劣化情况 对钢筋锈蚀电位评定标度值为对钢筋锈蚀电位评定标度值为3 3、4 4、5 5的构件才需对以上三项进行检测评定。的构件才需对以上三项进行检测评定。5 5、评定方法、评定方法l 钢筋截面折减系数钢筋截面折减系数 构件钢筋有效面积损失构件钢筋有效面积损失5 5、评定方法、评定方法l 混凝土截面折减系数混凝土截面折减系数 混凝土构件有效面积损失混凝土构件有效面积损失 R R材料风化、碳化、物理与化学损伤三项检测指标的加权综合评定值。材料风化、碳化、物理与化

11、学损伤三项检测指标的加权综合评定值。5 5、评定方法、评定方法l 正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例 评估预应力混凝土构件的抗裂性评估预应力混凝土构件的抗裂性5 5、评定方法、评定方法l 正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例 评估结构刚度评估结构刚度5 5、评定方法、评定方法l 正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例正常试验极限状态评定：以配筋混凝土桥梁为例 评估钢筋混凝土构件的抗裂性评估钢筋混凝土构件的抗裂性二、特殊检测技术公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述公路桥梁承载能力试验检测评估技术

12、综述1 1、特殊检测项目、特殊检测项目1 1、特殊检测项目、特殊检测项目l 桥梁几何形态参数测定桥梁几何形态参数测定l 桥梁结构恒载变异状况调查桥梁结构恒载变异状况调查l 桥梁结构构件的材质强度检测与评定桥梁结构构件的材质强度检测与评定l 混凝土中钢筋锈蚀电位的检测混凝土中钢筋锈蚀电位的检测l 混凝土中氯离子含量的测定混凝土中氯离子含量的测定l 混凝土电阻率的检测混凝土电阻率的检测l 混凝土碳化状况的检测混凝土碳化状况的检测l 混凝土结构钢筋分布状况的调查混凝土结构钢筋分布状况的调查l 桥梁结构固有模态参数的测定桥梁结构固有模态参数的测定l 索结构索力的测量索结构索力的测量l 桥梁墩台与基础变

13、位情况调查桥梁墩台与基础变位情况调查l 地基与基础的检验地基与基础的检验2 2、混凝土强度、混凝土强度2 2、混凝土强度、混凝土强度l 回弹法回弹法砼表面硬度是一个与砼强度正相关的量，表面硬度值是随强砼表面硬度是一个与砼强度正相关的量，表面硬度值是随强度的增大而提高。度的增大而提高。采用定值动能的弹簧与钢锤冲击混凝土表面，根据回跳值采用定值动能的弹簧与钢锤冲击混凝土表面，根据回跳值与混凝土强度的相关关系，来确定混凝土的抗压强度。与混凝土强度的相关关系，来确定混凝土的抗压强度。对长期服役的旧桥构件哟，由于构件表面碳化导致硬度增加，测定值偏高。对长期服役的旧桥构件哟，由于构件表面碳化导致硬度增加，

14、测定值偏高。2 2、混凝土强度、混凝土强度l 超声回弹综合法超声回弹综合法通过探头发射频率适合在混凝土中传播的超声波，通过探头发射频率适合在混凝土中传播的超声波，测出声波在被测物中传播的速度，通过声速与混凝土强度之间的关系并综测出声波在被测物中传播的速度，通过声速与混凝土强度之间的关系并综合回弹测定值，计算出混凝土强度推定值。合回弹测定值，计算出混凝土强度推定值。由于声速与混凝土含水量相关，旧桥构件的含水量显著降低，可一定程度抵消虽表由于声速与混凝土含水量相关，旧桥构件的含水量显著降低，可一定程度抵消虽表面硬度提高的回弹推定值。面硬度提高的回弹推定值。2 2、混凝土强度、混凝土强度l 测强曲线

15、的选择测强曲线的选择专用曲线专用曲线地区曲线地区曲线全国统一曲线全国统一曲线l 当构件混凝土强度标号大于当构件混凝土强度标号大于60MPa60MPa时，可采用标准能量大于时，可采用标准能量大于2.207J2.207J的回弹仪，并应另行制订检测方法及专用测强曲线。的回弹仪，并应另行制订检测方法及专用测强曲线。2 2、混凝土强度、混凝土强度3 3、构件缺损状况、构件缺损状况3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 目视检查目视检查借助一定放大成像或远程图像采集设备，对构件表面开借助一定放大成像或远程图像采集设备，对构件表面开裂、破损等缺陷进行检查。裂、破损等缺陷进行检查。3 3、构件缺陷状况、构件缺陷

16、状况l 超声波探伤超声波探伤超声波能够以一定的速度在混凝土中传播超声波能够以一定的速度在混凝土中传播,直至遇到直至遇到不连续点或抵达测试物的边界时才反射回来。通过信号的强度可以获知损不连续点或抵达测试物的边界时才反射回来。通过信号的强度可以获知损伤的程度伤的程度,而将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来而将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来,则可获知损伤的位置。则可获知损伤的位置。混凝土不密实区和空洞的检测混凝土不密实区和空洞的检测 方法：对测法、斜测法方法：对测法、斜测法 换能器布置：利用相互平行的对侧面、钻孔换能器布置：利用相互平行的对侧面、钻孔布置换能器布置换能

17、器混凝土结合面的检测混凝土结合面的检测 方法：对测法、斜测法方法：对测法、斜测法混凝土表面损伤层的检测混凝土表面损伤层的检测 方法：单面平测法，打孔逐层穿透法方法：单面平测法，打孔逐层穿透法裂缝深度的检测裂缝深度的检测：单面平测法：单面平测法混凝土均质性检验混凝土均质性检验3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 红外热成像技术红外热成像技术快速扫描桥梁结构开裂、缺陷、剥离、渗漏检查快速扫描桥梁结构开裂、缺陷、剥离、渗漏检查等。等。测温范围：测温范围：-20800-20800 温度分辨率：温度分辨率：0.03 0.03 波长：波长：812m 812m 精度：精度：0.5%0.5%（F.R.S)F.

18、R.S)3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 雷达（电磁波）技术雷达（电磁波）技术利用高频电磁波的反射来探测有电性差异利用高频电磁波的反射来探测有电性差异的界面或目标体的一种物探技术，的界面或目标体的一种物探技术，在作业现场快速取得数据在作业现场快速取得数据获得混凝土获得混凝土结构图像。结构图像。具体应用：具体应用：混凝土构造厚度测量混凝土构造厚度测量 钢筋定位钢筋定位 混凝土预应力管道探测混凝土预应力管道探测 混凝土缺陷及不均匀性探测混凝土缺陷及不均匀性探测钢筋保护层厚度探测钢筋保护层厚度探测3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 雷达（电磁波）技术雷达（电磁波）技术利用高频电磁波的反射来探测

19、有电性差异利用高频电磁波的反射来探测有电性差异的界面或目标体的一种物探技术，的界面或目标体的一种物探技术，在作业现场快速取得数据在作业现场快速取得数据获得混凝土获得混凝土结构图像。结构图像。具体应用：具体应用：混凝土构造厚度测量混凝土构造厚度测量 钢筋定位钢筋定位 混凝土预应力管道探测混凝土预应力管道探测 混凝土缺陷及不均匀性探测混凝土缺陷及不均匀性探测钢筋保护层厚度探测钢筋保护层厚度探测3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 冲击回波法冲击回波法利用应力波能够在材料中传播的原理利用应力波能够在材料中传播的原理,基本的测试方基本的测试方法和超声波相似。通过应力波的强度和发生时间测定缺陷的程度和位

20、置。法和超声波相似。通过应力波的强度和发生时间测定缺陷的程度和位置。具体应用：具体应用：混凝土构造厚度测量混凝土构造厚度测量 预应力管道压浆质量探测预应力管道压浆质量探测 混凝土缺陷及不均匀性探测混凝土缺陷及不均匀性探测3 3、构件缺陷状况、构件缺陷状况l 声发射技术声发射技术大多数结构材料在受力后出现诸如塑性变形、裂纹开大多数结构材料在受力后出现诸如塑性变形、裂纹开裂、裂纹开展等微结构损伤时裂、裂纹开展等微结构损伤时,就以声波的形式释放能量。可以对处于荷就以声波的形式释放能量。可以对处于荷载作用状态下的桥梁结构材料和结构变化进行检测和监测。载作用状态下的桥梁结构材料和结构变化进行检测和监测。

21、预应力钢筋混凝土构件预应力筋声发射传感器 射线 3 3、构件缺损状况、构件缺损状况X射线l 射线技术射线技术射线 4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 钢筋锈蚀电位（半电池电位法）钢筋锈蚀电位（半电池电位法）利用混凝土中钢筋锈蚀的电化利用混凝土中钢筋锈蚀的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态，可通过测量铜硫酸铜参考学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态，可通过测量铜硫酸铜参考电极与钢筋混凝土电极之间电位差确定。电极与钢筋混凝土电极之间电位差确定。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化 钢筋锈蚀电位（半电池电位法）钢筋锈蚀电位（半电池电位法）利用混凝土中钢筋锈蚀的电化利用混凝土中钢筋锈蚀的电化

22、学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态，可通过测量铜硫酸铜参考学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态，可通过测量铜硫酸铜参考电极与钢筋混凝土电极之间电位差确定。电极与钢筋混凝土电极之间电位差确定。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 氯离子含量氯离子含量混混凝土中的氯离子可诱发并加速钢筋锈蚀，测量氯离凝土中的氯离子可诱发并加速钢筋锈蚀，测量氯离子含量可间接评判钢筋锈蚀活化的可能性。采用现场按混凝土不同深度取子含量可间接评判钢筋锈蚀活化的可能性。采用现场按混凝土不同深度取样，通过对样品进行化学分析的方法加以测定。样，通过对样品进行化学分析的方法加以测定。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 混凝

23、土电阻率混凝土电阻率混凝土电阻率是控制混凝土中钢筋锈蚀速率的因素混凝土电阻率是控制混凝土中钢筋锈蚀速率的因素之一，混凝土电阻率小，钢筋锈蚀发展速度快。因此，测量混凝土电阻率之一，混凝土电阻率小，钢筋锈蚀发展速度快。因此，测量混凝土电阻率可间接评判钢筋的可能锈蚀速率。可间接评判钢筋的可能锈蚀速率。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 混凝土电阻率混凝土电阻率混凝土电阻率是控制混凝土中钢筋锈蚀速率的因素混凝土电阻率是控制混凝土中钢筋锈蚀速率的因素之一，混凝土电阻率小，钢筋锈蚀发展速度快。因此，测量混凝土电阻率之一，混凝土电阻率小，钢筋锈蚀发展速度快。因此，测量混凝土电阻率可间接评判钢筋的可能锈蚀速

24、率。可间接评判钢筋的可能锈蚀速率。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 混凝土碳化深度混凝土碳化深度混凝土碳化将造成钢筋失去碱性保护，从而易发混凝土碳化将造成钢筋失去碱性保护，从而易发生锈蚀。因此，检测混凝土碳化深度可间接的评判钢筋的可能锈蚀状态。生锈蚀。因此，检测混凝土碳化深度可间接的评判钢筋的可能锈蚀状态。测量方法：测量方法：采用采用7575的酒精与白色酚酞末制成浓度为的酒精与白色酚酞末制成浓度为1 12 2的酚酞指示剂；的酚酞指示剂；在测区表面形成直径约在测区表面形成直径约15mm15mm的孔洞，吹净洞中的碎屑与粉末，不得水洗；将的孔洞，吹净洞中的碎屑与粉末，不得水洗；将酚酞指示剂喷到测

25、孔壁上，待混凝土新茬变色用混凝土碳化深度仪测量已碳酚酞指示剂喷到测孔壁上，待混凝土新茬变色用混凝土碳化深度仪测量已碳化界面到混凝土表面的垂直距离；化界面到混凝土表面的垂直距离；4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 钢筋保护层厚度钢筋保护层厚度利用电磁脉冲穿入钢筋混凝土结构中，雷达波遇利用电磁脉冲穿入钢筋混凝土结构中，雷达波遇到金属物体会反射，并由天线接收。到金属物体会反射，并由天线接收。当钢筋直径、材质、布筋状况、混凝土当钢筋直径、材质、布筋状况、混凝土性质都确知时，才能准确测量保护层厚度。性质都确知时，才能准确测量保护层厚度。4 4、材料性能劣化、材料性能劣化l 钢筋保护层厚度钢筋保护层厚度

26、利用电磁脉冲穿入钢筋混凝土结构中，雷达波遇利用电磁脉冲穿入钢筋混凝土结构中，雷达波遇到金属物体会反射，并由天线接收。到金属物体会反射，并由天线接收。三、荷载试验公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述l 荷载试验荷载试验通过有计划地对桥梁结构加载以模拟桥梁实际工通过有计划地对桥梁结构加载以模拟桥梁实际工作状态，并对其响应作状态，并对其响应(如位移、应力、频率、振型如位移、应力、频率、振型等等)进行观测进行观测和分析，从而评估桥梁结构的工作性能、承载能力和使用条件的一和分析，从而评估桥梁结构的工作性能、承载能力和使用条件的一项科学试验工作。项科学试验工作。1 1、

27、概述、概述l 试验目的试验目的研究性试验和研究性试验和鉴定性试验鉴定性试验l 试验试验荷载荷载静载试验静载试验和和动载试验动载试验l 试验后果试验后果破坏性试验和破坏性试验和非破坏性试验非破坏性试验l 试验对象试验对象原型原型(现场现场)试验试验和模型试验和模型试验1 1、概述、概述l 试验方案和计划：试验方案和计划：收集图纸等基础资料；收集图纸等基础资料；现场踏勘和外观检查，确定试验孔跨；现场踏勘和外观检查，确定试验孔跨；建立有限元模型，计算设计荷载内力并选取控制截面；建立有限元模型，计算设计荷载内力并选取控制截面；设计试验加载工况和方案；设计试验加载工况和方案；拟定测试截面和测点布置，并计

28、算对应的结构响应理论值。拟定测试截面和测点布置，并计算对应的结构响应理论值。2 2、荷载试验步骤、荷载试验步骤l 试验准备：试验准备：布置测点、连接和调试仪器、准备加载车辆布置测点、连接和调试仪器、准备加载车辆l 加载和观测：加载和观测：加载：分级控制与过程安全控制；加载：分级控制与过程安全控制；观测：应变、位移、温度、动载响应、固有模态特性观测：应变、位移、温度、动载响应、固有模态特性 l 数据分析与评价数据分析与评价 l 丽攀高速倮果金沙江特大桥：丽攀高速倮果金沙江特大桥：主桥上部结构为三跨预应力混凝土连续主桥上部结构为三跨预应力混凝土连续刚构，跨径布置为刚构，跨径布置为(120+230+

29、120)m(120+230+120)m，采用单箱单室箱形截面，分幅设计。，采用单箱单室箱形截面，分幅设计。设计荷载标准：公路设计荷载标准：公路I I级。级。3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 有限元模型分析：有限元模型分析：采用专用空间分析程序采用专用空间分析程序MIDAS/Civil 2010MIDAS/Civil 2010建立主桥建立主桥空间有限元模型，在设计荷载作用下计算结构内力包络图。空间有限元模型，在设计荷载作用下计算结构内力包络图。3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 确定试验控制截面：确定试验控制截面：根据计算所得设计荷载作用下的内力包络图，选根据计算所得设计荷载作用下

30、的内力包络图，选取控制截面。取控制截面。3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 根据控制截面设计试验工况：根据控制截面设计试验工况：3 3、静载试验：实例、静载试验：实例丽江岸边跨跨中附近梁截面丽江岸边跨跨中附近梁截面(A-A(A-A截面截面)最大正弯矩加载工况最大正弯矩加载工况(正载正载)。6#6#主墩墩顶附近梁截面主墩墩顶附近梁截面(B-B(B-B截面截面)最大负弯矩加载工况最大负弯矩加载工况(正载正载)。中跨中跨L/4L/4处梁截面处梁截面(C-C(C-C截面截面)负弯矩加载工况负弯矩加载工况(正载正载)。中跨跨中截面中跨跨中截面(D-D(D-D截面截面)最大正弯矩加载工况最大正弯矩加

31、载工况(正载正载+偏载偏载)。金江岸边跨跨中附近梁截面金江岸边跨跨中附近梁截面(E-E(E-E截面截面)最大正弯矩加载工况最大正弯矩加载工况(正载正载)。金江岸金江岸7#7#主墩墩顶截面最大纵向位移加载工况主墩墩顶截面最大纵向位移加载工况(正载正载)l 确定试验荷载效率：等效荷载原则确定试验荷载效率：等效荷载原则式中，式中，静力试验荷载效率；静力试验荷载效率；Sstate Sstate 试验荷载作用下，控制截面的变位或内力计算值；试验荷载作用下，控制截面的变位或内力计算值；S S 设计标准活载作用下，控制截面的变位或内力计算值设计标准活载作用下，控制截面的变位或内力计算值(不计冲不计冲击击)；

32、设计取用的冲击系数。设计取用的冲击系数。l 加载车辆：加载车辆：3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 确定试验荷载效率：等效荷载原则确定试验荷载效率：等效荷载原则 汽车和人群汽车和人群(标准设计荷载标准设计荷载)；挂车或履带车挂车或履带车(验算荷载验算荷载)需通行的特殊重型车辆需通行的特殊重型车辆3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 加载方案设计加载方案设计3 3、静载试验：实例、静载试验：实例 工况二影响线一级加载图工况二影响线二级加载图工况二影响线三级加载图分级加载加载弯矩(kN.m)效率系数效率增量第一级-59014.63 0.69 0.69 第二级-69236.90 0.81

33、0.12 第三级-84050.94 0.99 0.17 l 绘制绘制加载车辆布置图加载车辆布置图3 3、静载试验：实例、静载试验：实例工况工况2 2第第1 1级加载布置：级加载布置：工况工况2 2第第2 2级加载布置：级加载布置：工况工况2 2第第3 3级加载布置：级加载布置：l 测试截面和测点布置测试截面和测点布置3 3、静载试验：实例、静载试验：实例主跨跨中截面主跨跨中截面 主跨主跨1/41/4截面截面 墩顶负弯矩截面墩顶负弯矩截面全桥挠度测试截面全桥挠度测试截面 l 荷载试验常用测量仪表荷载试验常用测量仪表3 3、静载试验：实例、静载试验：实例l 应变测量：应变测量：利用惠斯通电桥平衡测

34、量电阻改变，从而进一步得到应变。利用惠斯通电桥平衡测量电阻改变，从而进一步得到应变。4 4、应变测量：电阻应变仪、应变测量：电阻应变仪电桥平衡电桥平衡(UBD=0)：若若R R1 1 R R4 4为四个阻值相同应变片，受力后，为四个阻值相同应变片，受力后，BDBD间电压改变为：间电压改变为：l 应变片在电桥中的接法常有的三种形式：应变片在电桥中的接法常有的三种形式：半桥单臂接法半桥双臂接法全桥接法4 4、应变测量：电阻应变仪、应变测量：电阻应变仪l 应变测量：应变测量：布拉格布拉格光纤光栅传感光纤光栅传感 光纤光栅传感器是利用反射光纤光栅传感器是利用反射(或透射或透射)谱的波长变化来实现测试量

35、的确定，谱的波长变化来实现测试量的确定，其反射其反射(透射透射)谱的波长与光栅的周期及纤芯的有效折射率有关。谱的波长与光栅的周期及纤芯的有效折射率有关。应变应变和和温度温度是最能直接显著改变布拉格光栅波长的物理量。是最能直接显著改变布拉格光栅波长的物理量。4 4、应变测量：布拉格光纤光栅、应变测量：布拉格光纤光栅预埋式安装光纤光栅应力传感器表面式安装光纤光栅应力传感器4 4、应变测量：布拉格光纤光栅、应变测量：布拉格光纤光栅4 4、应变测量：布拉格光纤光栅、应变测量：布拉格光纤光栅光纤光栅解码分析仪光纤光栅解码分析仪高速扫描式光纤光栅传感系统原理结构图高速扫描式光纤光栅传感系统原理结构图 5

36、5、位移测量：接触式测量、位移测量：接触式测量5 5、位移测量：联通管静力水准测量、位移测量：联通管静力水准测量u 传感器固定在被测物表面，当被测点发生垂直位移时，悬浮在水中的圆球体上下移动，带动角位移传感器测出浮体上下移动角度变化而感知测点垂直位移的变化。利用连通器的原理，可以使用多只（255只）静力水准仪，组成一个测量系统。u 适用于纵坡不大、相对高程差较小的梁式桥。5 5、位移测量：微波干涉测量技术、位移测量：微波干涉测量技术l 采用步进频率连续波（采用步进频率连续波（SF-CWSF-CW）技术，以不）技术，以不同的步进频率在一段时间内连续向被测物发同的步进频率在一段时间内连续向被测物发

37、射一组（射一组（n n个）电磁波。个）电磁波。l 雷达接收器测量所有反射回来的信号，通雷达接收器测量所有反射回来的信号，通过砼一点反射信号的相位差确定精确的位移过砼一点反射信号的相位差确定精确的位移变化。变化。5 5、位移测量：微波干涉测量技术、位移测量：微波干涉测量技术 遥感测量：最远可接近遥感测量：最远可接近1 1公里公里 实时直接测量建筑物位移，精确度可达实时直接测量建筑物位移，精确度可达0.010.01毫米毫米 全天候全天候2424小时连续监测小时连续监测 可以准确测量和追踪频率为可以准确测量和追踪频率为0-50Hz0-50Hz的振动的振动静载试验：中跨跨中位移变化曲线跑车试验：中跨跨

38、中位移时程曲线5 5、位移测量：微波干涉测量技术、位移测量：微波干涉测量技术 遥感测量：最远可接近遥感测量：最远可接近1 1公里公里 实时直接测量建筑物位移，精确度可达实时直接测量建筑物位移，精确度可达0.010.01毫米毫米 全天候全天候2424小时连续监测小时连续监测 可以准确测量和追踪频率为可以准确测量和追踪频率为0-50Hz0-50Hz的振动的振动振动频率分析l 试验数据分析试验数据分析5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）1、试验数据：1）测值修正；2）温度影响修正；3）支点沉降影响修正2、变位的计算：总变位：=加载达到稳定时测值-加载前初始值 弹性变位：=加载达到稳定时

39、测值卸载后测值 残余变位：=总变位弹性变位 l 试验数据分析试验数据分析5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）3、荷载-变形曲线l 试验数据分析试验数据分析5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）4、位置-变形曲线（挠度沿桥梁纵轴线及横向的分布曲线）l 试验数据分析试验数据分析5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）5、应变沿截面高度的分布曲线考察平截面假定l 试验数据分析试验数据分析5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）6、校验系数实测值与理论值对比7、残余比结构类型11.0=1.1=1.2=1.31.4预应力混凝土与组合结构0.71.051.07

40、1.101.121.150.20钢筋混凝土与圬工结构0.61.101.121.151.171.200.25说明：当静力荷载试验效率为中间数值时，值可直线内插。l 试验结果评定试验结果评定5 5、静载试验：实例（续）、静载试验：实例（续）1 1、概述、概述l 桥梁结构固有的动态特性参数：桥梁结构固有的动态特性参数：自振频率、振型、阻尼比系数。自振频率、振型、阻尼比系数。6 6、模态试验：实例、模态试验：实例模态阶数频率(CYCLE/SEC)10.590620.718630.831340.922850.989261.291371.705781.7560有限元模型特征值分析结果有限元模型特征值分析结

41、果6 6、模态试验：实例、模态试验：实例结构模态测试分析结果结构模态测试分析结果实测横向1阶振型实测纵向1阶振型 实测竖向1阶振型实测横向2阶振型6 6、模态试验：实例、模态试验：实例结构模态测试分析结果结构模态测试分析结果实测竖向2阶振型编号计算值(Hz)实测值(Hz)阻尼比（%）振型1 0.5910.7560.790横向1阶20.7191.0740.254纵向1阶30.9891.0780.417竖向1阶41.2911.6941.754横向2阶51.7561.9500.665竖向2阶6 6、模态试验：实例、模态试验：实例模态试验结果评定模态试验结果评定四、释疑与探讨公路桥梁承载能力试验检测评

42、估技术综述公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述疑问疑问1 1：荷载试验能：荷载试验能“称称”出桥梁承载能力吗？出桥梁承载能力吗？误解误解1:1:荷载试验是测量桥梁承载能力最直接、最可靠的荷载试验是测量桥梁承载能力最直接、最可靠的“终极解决方案终极解决方案”。误解误解2:2:只要荷载试验现场过程顺利通过（无开裂、无异响只要荷载试验现场过程顺利通过（无开裂、无异响），桥梁承载能），桥梁承载能力就满足要求。力就满足要求。误解误解3:3:桥梁安全余度桥梁安全余度=1-=1-静载试验校验系数静载试验校验系数疑问疑问1 1：荷载试验能：荷载试验能“称称”出桥梁承载能力吗？出桥梁承载能力吗？释疑释疑1:1:

43、常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分疑问疑问1 1：荷载试验能：荷载试验能“称称”出桥梁承载能力吗？出桥梁承载能力吗？释疑释疑1:1:常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分P-P-曲线曲线疑问疑问1 1：荷载试验能：荷载试验能“称称”出桥梁承载能力吗？出桥梁承载能力吗？释疑释疑1:1:常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分常规荷载试验的加载历程只是结构线弹性范围的一部分P-P-曲线曲线疑问疑问1 1：荷载试验能：荷载试验能“称称”出桥梁承载能力吗？出桥梁承载能力吗？释

44、疑释疑2:2:常规荷载试验的控制荷载只是常规荷载试验的控制荷载只是“额定荷载额定荷载”设计规范中承载能力极限基本组合设计规范中承载能力极限基本组合:1.2*1.2*恒载恒载+1.4*+1.4*汽车荷载汽车荷载+0.6*1.4*(+0.6*1.4*(系统温差系统温差+温度梯度温度梯度+徐变）徐变）试验控制荷载：试验控制荷载：1.0*1.0*恒载恒载+1.0*+1.0*汽车荷载汽车荷载+1.0*1.0*徐变徐变常规荷载试验常规荷载试验只能解决判断题：桥梁是否满足设计只能解决判断题：桥梁是否满足设计“额定荷载额定荷载”。只只有有破坏性试验破坏性试验才能才能”称称”出承载能力。出承载能力。荷载试验评定

45、结果为荷载试验评定结果为“是是”，还需根据试验结果重新评定检算系数，还需根据试验结果重新评定检算系数Z2Z2后，带入检算评估流程。后，带入检算评估流程。探讨：美国探讨：美国AASHTOAASHTO规范的不同和启示规范的不同和启示“三荷载类别、两安全等级三荷载类别、两安全等级”设计荷载设计荷载 法定荷载法定荷载 允许荷载允许荷载 交付鉴定期安全级别交付鉴定期安全级别 =3.5=3.5 运营期安全级别运营期安全级别=2.5=2.5开开 始始设计荷载评定设计荷载评定(HL-93)Inventory level reliability 3.5法定荷载评定法定荷载评定 采用采用AASHTO规定的荷载或各

46、州的法定荷载规定的荷载或各州的法定荷载其他更高水准承载力评定方法其他更高水准承载力评定方法如荷载试验评定方法如荷载试验评定方法桥梁限制或修复桥梁限制或修复,加固补强加固补强不需要进行允许荷载评定不需要进行允许荷载评定满足承载力要求满足承载力要求当需要时进行允许荷载评定当需要时进行允许荷载评定满足承载力要求满足承载力要求当需要时进行允许荷载评定当需要时进行允许荷载评定设计荷载评定设计荷载评定(HL-93)operating level reliability 2.5RF1RF1RF1RF1RF1RF1RF1RF1“三荷载类别、两安全等级三荷载类别、两安全等级”设计荷载设计荷载 法定荷载法定荷载

47、允许荷载允许荷载 交付鉴定安全级别交付鉴定安全级别 =3.5=3.5 运营安全级别运营安全级别=2.5=2.5探讨：美国探讨：美国AASHTOAASHTO规范的不同和启示规范的不同和启示探讨：美国探讨：美国AASHTOAASHTO规范的不同和启示规范的不同和启示设计设计 随随时间时间的的变变化性通常不予考化性通常不予考虑虑评评定定 荷荷载载与与结结构构强强度都随度都随时间变时间变化化RQR,Qp结结构构强强度度(R)荷载效应(Q)QQ(t)R(t)R承载能力评定R-Q(t),设计评定探讨：美国探讨：美国AASHTOAASHTO规范的不同和启示规范的不同和启示R,QpRQ结构抗力(R)荷载效应(

48、Q)评定设计承载能力评定,设计设计 不确定性不确定性较较高高评评定定 指定的指定的时间时间和地点和地点,不确定性不确定性较较低低探讨：美国探讨：美国AASHTOAASHTO规范的不同和启示规范的不同和启示提高结构评定可靠性的途径提高结构评定可靠性的途径:l利用动态秤重利用动态秤重(WIM)建立车辆荷载谱，减少活载分布的不确性。建立车辆荷载谱，减少活载分布的不确性。l利用荷载试验和模型修正技术，减少理论模型的不确定性。利用荷载试验和模型修正技术，减少理论模型的不确定性。l提高无损检测技术的可靠性和精度，减少承重构件和材料技术状况的不确定性。提高无损检测技术的可靠性和精度，减少承重构件和材料技术状况的不确定性。“瘦身法”R,QpRQ结构强度(R)荷载效应(Q)评定设计QminQmaxRmaxRmin 谢谢 谢！谢！电话：电话：13980733390 13980733390 电邮：电邮：