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摘要:为了保障公路桥梁的质量,尤其是采用新结构、新材料、新工艺的桥梁质量,根据交通部颁布的有关技术规范中明确规定,必须对建成桥梁进行承载力鉴定,以检验桥梁设计与施工质量,判断桥梁结构实际承载能力。
关键词:桥梁;荷载;质量;检测
Abstract: In order to ensure the quality of highway bridges, especially the use of the new structure, new materials, new technology of the bridge quality, according to the relevant technical specifications issued by the Ministry of communication specific provision, it must be identified on the bearing capacity of built bridge, design and construction quality inspection of bridge, the bridge structure actual bearing capacity of judgment.
Key words: bridge; load; quality; detection
中图分类号:U445
自进入21世纪以来,随着经济技的发展和科学技术的提高,我国经济在国家的大力倡导下迅猛的发展,当然一切经济高速发展的背后都是货物的流通,可以说没有货物的流通就没有经济发展的存在,货物流通靠的又是什么呢?显然是运输,而制约运输业发展的一个很重要的方面就是道路的状况!而道路与桥梁是密不可分的,架桥即就是为了道路的铺设,更好的进行交通的连接,所以桥梁这个纽带的质量更应该得到足够的重视。桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验,整个检测工作极为细致复杂,本文就公路桥梁检测动静载试验进行探讨。
公路桥梁结构的整体性能检测 ,按照受力狀态可分为静载试验和动载试验;在静载作用下 ,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、支座反力、推力等的大小) 、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、扭矩等) 、断面上各种应力的分布状态及其大小、各种变形(包括挠度、相对位移、转角等) 以及局部损坏现象(如裂纹的分布及其大小等) ;在动荷载作用下 ,一般要测定动荷载的大小、频率和变化及构件的动应力、结构的自振频率、动挠度、衰减特性及其加速度等。
1、 收集资料做好动静载试验准备工作
这里所说的资料收集的范围比通常意义上说的资料范围要广泛一些,不仅仅包括设计资料,还包括施工资料以及有关的养护、维修、加固资料。资料收集涉及的细节很多,如设计资料里面有计算书、设计图纸、修改图纸以及地质资料等等;施工资料里面包括各个阶段的竣工图纸、竣工说明书、材料试验资料及施工记录、竣工验收资料等等;其他养护、维修资料则包括历史上通过的车型、载重,交通量状况、维修的资料等等。还有一些与之有关的自然环境或者自然灾害(洪水、地震、冻土、泥石流等等)的资料如有必要也应向有关部门收集。
进行荷载试验非常复杂,试验前应做充分的准备工作,它直接关系到我们试验的成败与否,关系到我们的试验是否能够取得理想的数据,否则接下来的工作只能是徒劳。现场准备工作包括脚手架的搭设、加载位置的放样、试验程序技术交底、仪器仪表检查标定等。脚手架的搭设要以经济、方便、安全为原则,要充分考虑测试人员的安全和测量结果的准确度,不能影响仪表、测点正常工作且不能干扰测点的附属设施,如果不方便搭设脚手架,可根据情况采用吊架、挂篮等。放样是为了使加载位置更为准确,在时间允许和程序较少的情况下,可在加载程序前临时放样,但如果加载程序较多则需要预先放样并标明加载程序的荷载位置,同时还得预先安排试验卸载位置。技术交底需要在正式试验前进行,技术交底包括测试内容、试验程序、注意事项等方面,要保证整个测试团队所有人员都做到心中有数。
2、 静载检测
2.1静载检测方法
对桥梁进行静载试验,量测与桥梁结构性能有关的参数。与桥梁的工作性能有关的主要参数有变形、挠度、应变、裂缝等。通过静载试验,可测出这些参数,从而分析得出结构的强度、刚度及抗裂性能,据此判断桥梁的承载能力。
2.2静载试验的内容
2.2.1 桥梁的静载试验首先要对桥梁结构的竖向挠度、侧向挠度以及扭转变形程度进行检测,而且在对桥梁结构中每个跨度范围内检测时至少要对三个检测点实施检测,并且要计算最大的挠度值、最大变形值以及支座下沉值。另外,为了能够对试验时采用的计算理论进行有效的验证就要对混凝土桥梁控制截面的内力进行检测,并且还要对挠度纵向影响线和横向影响线进行检测。
2.2.2 要对控制截面的应力分析进行相应的记录,同时还要取得最大值和偏载特性,而且沿着截面的高度至少要设置 5 个检测点,其中要包括上边缘、下边缘和截面突出位置的检测。在有些情况下还要对测试支点附近、横隔板附近的剪应力和主拉应力进行检测。
2.2.3要对支座的伸缩和转角程度、支座的沉降程度以及墩顶位移和转角程度进行检测。
2.2.4要认真仔细的观察桥梁表面是否已经出现了裂缝,如果经检测发现有初始裂缝出现时就要记录所加荷载的大小,并且要详细的记录裂缝出现的位置、裂缝出现的方向、长度、宽度以及卸载后裂缝的闭合情况等相关资料。如果还没有加到预计最大试验荷载时桥梁的控制截面变形、应力或者是裂缝扩展就已经达到或者是超过了设计的荷载标准,此时就应该马上停止继续加载而且还要仔细观察撤载后裂缝的扩展情况和残余变形情况等。如果是悬索桥和斜拉桥等特殊结构的桥梁,在对其进行静载试验时要观察索力和塔的变位,同时还要对支座进行测定。
3、 动载检测
3.1动载检测方法
结构损伤的发生必然导致结构参数(刚度,阻尼和内部荷载)的改变。如果恰当地估计出这些变化,就能给结构损伤状态的评估提供一个量化的方法。利用振动方法对桥梁进行结构损伤检测的基础是从桥梁振动模态的变化中能够估计出桥梁结构参数的变化。桥梁振动模态通常可用常规的实验模态分析测试方法得到。在桥梁的不同位置布置测点,通过结构损伤发生前后由这些测点记录的信息可提取出的桥梁振动模态特性参数的变化,以此来确定结构损伤发生的位置、大小及结构损伤类型。目前比较得到认同的是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集与分析等跨学科技术的试验模态分析法。这种方法已经被广泛应用于航空、航天、精密机床等领域的故障诊断、荷载识别和动力学修改等问题中,现在研究者试图将这种方法用于土木工程结构的状态检测。
3.2动载试验的内容
3.2.1混凝土桥梁的动载试验主要是通过车辆在桥上的运行,来检测在车辆荷载下对桥梁结构的冲击系数、强迫振动系数以及动位移和动应力等特性。
3.2.2 要对桥跨结构的自振频率、振动类型以及阻击特性等进行测定。在对桥跨结构进行动力试验的过程中首先就要使桥跨结构产生振动,然后通过相应的仪器来记录桥梁结构振动曲线的整个过程,最终再利用准们的快速傅立叶仪器对桥梁结构的各项振动特性进行分析。一般来说可以采取稳态激振和脉动激振这两种激振方式来模拟外界对桥梁结构的动力激振。对于稳态激振主要是让一辆或者是多辆并行满载车以不同的时速通过桥梁来对桥梁产生振动;对于脉动激振主要是通过外界随机振源来实现桥梁的振动。随着我国对桥梁动力分析设备的逐步更新,桥梁荷载能力的分析也就越来越精确,但是这仅仅是通过资料进行的理论分析还不能够与实际情况达到完全相符,这就要求在进行桥梁的动力试验时工程师要注意桥梁结构截面上的实际最大动应力、动挠度以及最低标准限值的大小,并且要将这些检测参数控制在所能容许的最小范围内,以免动力试验对桥梁结构造成严重的破坏。
4、 结束语
近年来成于新材料、新技术、新工艺、新结构的使用,极大的提高了桥梁承载能力,但理论推断和实际结构特性往往存在一定差异,因此必须对桥梁进行动静载试验,以评价桥梁质量。随着科学技术的快速发展,应将一些技术成分高的检测手段逐渐引入到桥梁状态检测中来,例如震动检测技术、高技术检测仪器等。桥梁检测是一项复杂而细致的工作,不仅要求工作人员有丰富的实际现场经验,而且同时需要坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来,再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合,才能做好检测工作并取得满意的数据,也只有这样我们才有可能做出准确的评估。
关键词:桥梁;荷载;质量;检测
Abstract: In order to ensure the quality of highway bridges, especially the use of the new structure, new materials, new technology of the bridge quality, according to the relevant technical specifications issued by the Ministry of communication specific provision, it must be identified on the bearing capacity of built bridge, design and construction quality inspection of bridge, the bridge structure actual bearing capacity of judgment.
Key words: bridge; load; quality; detection
中图分类号:U445
自进入21世纪以来,随着经济技的发展和科学技术的提高,我国经济在国家的大力倡导下迅猛的发展,当然一切经济高速发展的背后都是货物的流通,可以说没有货物的流通就没有经济发展的存在,货物流通靠的又是什么呢?显然是运输,而制约运输业发展的一个很重要的方面就是道路的状况!而道路与桥梁是密不可分的,架桥即就是为了道路的铺设,更好的进行交通的连接,所以桥梁这个纽带的质量更应该得到足够的重视。桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验,整个检测工作极为细致复杂,本文就公路桥梁检测动静载试验进行探讨。
公路桥梁结构的整体性能检测 ,按照受力狀态可分为静载试验和动载试验;在静载作用下 ,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、支座反力、推力等的大小) 、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、扭矩等) 、断面上各种应力的分布状态及其大小、各种变形(包括挠度、相对位移、转角等) 以及局部损坏现象(如裂纹的分布及其大小等) ;在动荷载作用下 ,一般要测定动荷载的大小、频率和变化及构件的动应力、结构的自振频率、动挠度、衰减特性及其加速度等。
1、 收集资料做好动静载试验准备工作
这里所说的资料收集的范围比通常意义上说的资料范围要广泛一些,不仅仅包括设计资料,还包括施工资料以及有关的养护、维修、加固资料。资料收集涉及的细节很多,如设计资料里面有计算书、设计图纸、修改图纸以及地质资料等等;施工资料里面包括各个阶段的竣工图纸、竣工说明书、材料试验资料及施工记录、竣工验收资料等等;其他养护、维修资料则包括历史上通过的车型、载重,交通量状况、维修的资料等等。还有一些与之有关的自然环境或者自然灾害(洪水、地震、冻土、泥石流等等)的资料如有必要也应向有关部门收集。
进行荷载试验非常复杂,试验前应做充分的准备工作,它直接关系到我们试验的成败与否,关系到我们的试验是否能够取得理想的数据,否则接下来的工作只能是徒劳。现场准备工作包括脚手架的搭设、加载位置的放样、试验程序技术交底、仪器仪表检查标定等。脚手架的搭设要以经济、方便、安全为原则,要充分考虑测试人员的安全和测量结果的准确度,不能影响仪表、测点正常工作且不能干扰测点的附属设施,如果不方便搭设脚手架,可根据情况采用吊架、挂篮等。放样是为了使加载位置更为准确,在时间允许和程序较少的情况下,可在加载程序前临时放样,但如果加载程序较多则需要预先放样并标明加载程序的荷载位置,同时还得预先安排试验卸载位置。技术交底需要在正式试验前进行,技术交底包括测试内容、试验程序、注意事项等方面,要保证整个测试团队所有人员都做到心中有数。
2、 静载检测
2.1静载检测方法
对桥梁进行静载试验,量测与桥梁结构性能有关的参数。与桥梁的工作性能有关的主要参数有变形、挠度、应变、裂缝等。通过静载试验,可测出这些参数,从而分析得出结构的强度、刚度及抗裂性能,据此判断桥梁的承载能力。
2.2静载试验的内容
2.2.1 桥梁的静载试验首先要对桥梁结构的竖向挠度、侧向挠度以及扭转变形程度进行检测,而且在对桥梁结构中每个跨度范围内检测时至少要对三个检测点实施检测,并且要计算最大的挠度值、最大变形值以及支座下沉值。另外,为了能够对试验时采用的计算理论进行有效的验证就要对混凝土桥梁控制截面的内力进行检测,并且还要对挠度纵向影响线和横向影响线进行检测。
2.2.2 要对控制截面的应力分析进行相应的记录,同时还要取得最大值和偏载特性,而且沿着截面的高度至少要设置 5 个检测点,其中要包括上边缘、下边缘和截面突出位置的检测。在有些情况下还要对测试支点附近、横隔板附近的剪应力和主拉应力进行检测。
2.2.3要对支座的伸缩和转角程度、支座的沉降程度以及墩顶位移和转角程度进行检测。
2.2.4要认真仔细的观察桥梁表面是否已经出现了裂缝,如果经检测发现有初始裂缝出现时就要记录所加荷载的大小,并且要详细的记录裂缝出现的位置、裂缝出现的方向、长度、宽度以及卸载后裂缝的闭合情况等相关资料。如果还没有加到预计最大试验荷载时桥梁的控制截面变形、应力或者是裂缝扩展就已经达到或者是超过了设计的荷载标准,此时就应该马上停止继续加载而且还要仔细观察撤载后裂缝的扩展情况和残余变形情况等。如果是悬索桥和斜拉桥等特殊结构的桥梁,在对其进行静载试验时要观察索力和塔的变位,同时还要对支座进行测定。
3、 动载检测
3.1动载检测方法
结构损伤的发生必然导致结构参数(刚度,阻尼和内部荷载)的改变。如果恰当地估计出这些变化,就能给结构损伤状态的评估提供一个量化的方法。利用振动方法对桥梁进行结构损伤检测的基础是从桥梁振动模态的变化中能够估计出桥梁结构参数的变化。桥梁振动模态通常可用常规的实验模态分析测试方法得到。在桥梁的不同位置布置测点,通过结构损伤发生前后由这些测点记录的信息可提取出的桥梁振动模态特性参数的变化,以此来确定结构损伤发生的位置、大小及结构损伤类型。目前比较得到认同的是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集与分析等跨学科技术的试验模态分析法。这种方法已经被广泛应用于航空、航天、精密机床等领域的故障诊断、荷载识别和动力学修改等问题中,现在研究者试图将这种方法用于土木工程结构的状态检测。
3.2动载试验的内容
3.2.1混凝土桥梁的动载试验主要是通过车辆在桥上的运行,来检测在车辆荷载下对桥梁结构的冲击系数、强迫振动系数以及动位移和动应力等特性。
3.2.2 要对桥跨结构的自振频率、振动类型以及阻击特性等进行测定。在对桥跨结构进行动力试验的过程中首先就要使桥跨结构产生振动,然后通过相应的仪器来记录桥梁结构振动曲线的整个过程,最终再利用准们的快速傅立叶仪器对桥梁结构的各项振动特性进行分析。一般来说可以采取稳态激振和脉动激振这两种激振方式来模拟外界对桥梁结构的动力激振。对于稳态激振主要是让一辆或者是多辆并行满载车以不同的时速通过桥梁来对桥梁产生振动;对于脉动激振主要是通过外界随机振源来实现桥梁的振动。随着我国对桥梁动力分析设备的逐步更新,桥梁荷载能力的分析也就越来越精确,但是这仅仅是通过资料进行的理论分析还不能够与实际情况达到完全相符,这就要求在进行桥梁的动力试验时工程师要注意桥梁结构截面上的实际最大动应力、动挠度以及最低标准限值的大小,并且要将这些检测参数控制在所能容许的最小范围内,以免动力试验对桥梁结构造成严重的破坏。
4、 结束语
近年来成于新材料、新技术、新工艺、新结构的使用,极大的提高了桥梁承载能力,但理论推断和实际结构特性往往存在一定差异,因此必须对桥梁进行动静载试验,以评价桥梁质量。随着科学技术的快速发展,应将一些技术成分高的检测手段逐渐引入到桥梁状态检测中来,例如震动检测技术、高技术检测仪器等。桥梁检测是一项复杂而细致的工作,不仅要求工作人员有丰富的实际现场经验,而且同时需要坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来,再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合,才能做好检测工作并取得满意的数据,也只有这样我们才有可能做出准确的评估。