桥梁结构安全的评定方法与检测技术.pptx

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1、什么是结构安全评定什么是结构安全评定?R 的影响因素杆件几何尺寸材料性能施工质量支撑情况结构系统缀余度随时间的恶化Q 的影响因素卡车的重量,分布及变化其他同时作用的荷载(DL,T,W)荷载 应力的对应关系支撑情况随时间的变化在一个指定时间 t,检查:结构强度 R(t)荷载效应 Q(t)R=杆件/节点的承载能力 (M,V,P)Q=对应的荷载效应 (M,V,P)第1页/共49页结构安全性的衡量结构安全性的衡量安全程度=R-Q(随即变量)R,R,Q,Q =设计/评定准则中的控制参数 R,QpRQ结构强度(R)荷载效应(Q)Q R 破坏QQRR第2页/共49页结构可靠性指数结构可靠性指数 =R-Q/R

2、-Q=可靠性指数pf=P(R-Q)0=破坏的概率Pf1.01.59x10-12.02.3x10-22.56.2x10-33.01.3x10-33.52.33x10-44.03.17x10-5正态分布R-Q pR-Qpf0 R-Q破坏 安全R-QR-Q第3页/共49页设计与评定的区别设计与评定的区别 不定性不定性/随机随机性性设计 不定性较高评定 指定的时间和地点,不定性较低R,QpRQ结构强度(R)荷载效应(Q)评定设计结构评定,第4页/共49页设计与评定的区别设计与评定的区别 随时间的变化随时间的变化性性设计 随时间的变化性通常不予考虑评定 荷载与结构强度都随时间变化RQR,Qp结构强度(R

3、)荷载效应(Q)QQ(t)R(t)R结构评定R-Q(t),设计评定第5页/共49页提高结构评定可靠性指数提高结构评定可靠性指数 的方法的方法以获取现场数据来减少不定性/随机性:车重荷载谱 动态秤重(WIM)荷载与应力的对应关系 荷载测试/有限元分析主要承重杆件的自身状况 无损检测(NDT/E)R 的影响因素杆件几何尺寸材料性能施工质量支撑情况结构系统缀余度随时间的恶化Q 的影响因素卡车的重量,分布及变化其他同时作用的荷载(DL,T,W)荷载 应力的对应关系支撑情况随时间的变化第6页/共49页提高结构评定可靠性提高结构评定可靠性 情况情况 1可靠性指数:=R-Q/R-Q 情况 1:如果 R-QD

4、es 不变,R-Q,R-Q pR-QDespf0 R-Q破坏 安全评定设计提高结构评定可靠性的关键:降低方差 R-Q 第7页/共49页提高结构评定可靠性提高结构评定可靠性 情况情况 2情况 2:如果 R-QEva(t)I(i Qi)R=杆件强度Qi=荷载效应s=系统赘余度系数 i=荷载系数c=状况系数 I=运营重要性系数=阻力系数 随设计/评定的方法而变允许应力法(ASD/ASR)极限强度法(LFD/LFR)荷载阻力系数法(LRFD/LRFR)检算所有破坏模式(拉,压,剪,等)桥梁强度评定桥梁强度评定第19页/共49页桥梁结构中的荷载分布十分复杂桥梁结构中的荷载分布十分复杂设计规范中的荷载分布

5、公式够精确吗?简化的公式对新桥设计来说可以接受,但对在役桥梁评定不够精确.第20页/共49页用荷载测试用荷载测试/有限元分析确定荷载应力关有限元分析确定荷载应力关系系强度评定的关键:准确的荷载与应力对应关系第21页/共49页关键杆件和材料的状况决定结构强度 施工质量是实现设计意图的关键结构状况通常随时间而恶化无损检测(NDT/E)是检查不可见结构构件的重要工具,例如混凝土结构和缆索中的钢绞线或钢筋.桥梁状态的评定桥梁状态的评定第22页/共49页用于混凝土梁的磁通漏磁系统 MFLDeveloped by Professor Al Ghorbanpoor of University of Wisc

6、onsin at Milwaukee(UWM)第23页/共49页MFL用于混凝土桥面板和后张拉索Sensor Box3 459Concrete SurfacePE Duct 第24页/共49页MFL用于混凝土梁体外后张拉索第25页/共49页MFL Signals Flaw Indication At 914 cmMFL用于混凝土梁体外后张拉索第26页/共49页MFL Signals flaw indication from 183 to 366 cmMFL用于混凝土梁体外后张拉索第27页/共49页北京顺义普通钢筋混凝土梁MFL检测第28页/共49页4.0-1.02.55002468101214

7、1618202224262830323436384042444648Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 104.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.54.0-1.02.5北京顺义2号梁MFL检测结果第29页/共49页北京顺义2号梁打开验证第30页/共49页4.0-2.00.050024681012141618202224262830323436384042444648Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch

8、2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 104.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.04.0-2.00.0北京顺义4号梁MFL检测结果第31页/共49页北京顺义4号梁打开验证第32页/共49页北京顺义预应力混凝土箱梁桥MFL检测第33页/共49页顺义箱梁桥:一片梁有纵裂纹和漏水迹象第34页/共49页顺义箱梁桥 MFL检测钢筋/索锈蚀第35页/共49页2.0-3.00.020012345678910111213141516171819Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1C

9、h 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 102.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.02.0-3.00.0顺义箱梁桥MFL检测结果 无裂纹梁第36页/共49页3.0-2.00.020012345678910111213141516171819Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 103.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2.00.03.0-2

10、.00.03.0-2.00.0顺义箱梁桥MFL检测结果 裂梁第37页/共49页重庆交通大学实验室MFL验证 六种试件 第38页/共49页重庆交大MFL检测结果 木板中的钢索0.0-0.6100123456789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.60.0-0.6Movement of the Strand Due to Magnets ForceFlaw Locations第39页/共49页0.1-0.10.0100123456

11、789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.00.1-0.10.0Flaw Locations重庆交大MFL检测结果 套管中的钢索第40页/共49页0.6-1.00.0100123456789Ch 3Ch 4Ch 5Ch 9ftVoltCh 1Ch 2Ch 6Ch 7Ch 8Ch 100.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.0

12、0.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.00.6-1.00.0Flaw LocationsStirrups重庆交大MFL检测结果 混凝土中的钢索第41页/共49页重庆交大MFL检测 钢索/筋上人造缺陷第42页/共49页MFL在桥梁缆索检测上的应用示意图第43页/共49页美国桥梁评定规范美国桥梁评定规范 目前目前第44页/共49页美国桥梁评定规范美国桥梁评定规范 将来将来第45页/共49页现场数据是准确评定在役桥梁结构的关键数据越具体,方差越小,从而可靠性指数越高 提高结构评定可靠性的方法:利用动态秤重(WIM)建立车辆荷载谱利用荷载测试/有限元分析建立结构中荷载与应力的对应关

13、系(疲劳和强度评定)利用无损检测确定关键承重杆件和材料的状况(NDT/E)需要建立以可靠性为基础 的桥梁评定规范总结与结论总结与结论第46页/共49页一个实际可行的方法示意一个实际可行的方法示意实际桥梁的强度(R)与荷载效果(Q)的统计分布很难确定估计它们的端值及其发生的概率更实际可行利用先进的分析/测试方法和手段来实现准确评估 以(Rmin Qmax)及相应的概率值作为安全评定的基础“瘦身法”R,QpRQ结构强度(R)荷载效应(Q)评定设计QminQmaxRmaxRmin第47页/共49页 Contact Ed Zhou,URS Corporation-MarylandFOR MORE INFORMATION第48页/共49页感谢您的观看。第49页/共49页