[发明专利]一种桥梁承载能力快速荷载试验方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁建筑领域，具体涉及种桥梁承载能力快速荷载试验方法。

背景技术

目前我国的桥梁承载能力评定方法主要分为结构检算法和常规荷载试验方法两种：

结构检算法是依据对桥梁结构或者构件进行检测的结果，进行结构检算系数、截面折减系数等一系列系数的合理取值，然后依据设计图纸或者竣工资料进行有限元分析进而评定桥梁承载能力的一种方法；

荷载试验法是通过直接在桥梁结构上进行加载的一项科学试验研究，通过实桥加载试验了解桥梁的整体受力性能，评估桥梁承载能力的一种方法。

以上两种方法尽管被广泛应用，但是每个方法均存在其固有的局限性，对于结构检算法而言，首先，由于承载能力检算系数是依据现场检测结果进行人为判断，受主观影响较大，其次，由于初始桥梁有限元模型一般不考虑桥面铺装、人行道和护栏对结构刚度的影响，因此结构检算法一般很难准确的模拟实际结构，这难免会给评估工作带来一定误差。对于荷载试验而言，尽管能较准确的评估桥梁的承载能力，但这种试验方法不仅费时费力、费用昂贵，且应用于旧桥承载力评估时可能会对其正常交通造成长时间干扰，加之由于实测荷载作用响应为单点数据，信息量少，很难判断和确保实测数据的正确性和可靠性。因此，研究一种快速而准确的评估方法是目前的当务之急。

发明内容

本发明的目的针对目前桥梁结构承载能力评定方法中，结构检算法受人为因素影响较大，而荷载试验法则对交通干扰较大的缺陷，提出一种快速、准确的桥梁承载能力评定方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种桥梁承载能力快速荷载试验方法，该方法包括以下步骤：

(1)进行桥梁现场准静态荷载试验；

(2)建立初始有限元分析模型；

(3)进行应变时程曲线的采集；

(4)根据准静态荷载试验实测得到的控制测点应变影响线对模型进行校准；

(5)分别在校准前后模型上按荷载试验要求进行布载，计算得到控制测点挠度值f修正前和f修正后；

(6)定义η’＝1.1×f_修正后/f_修正前，通过效率系数η′得到结构的检算系数Z₂，通过Z₂对结构进行检算。

本发明的有益效果在于：

(1)与结构检算法相比，准静态荷载试验通过对实际桥梁进行加载，根据实测结构响应数据，通过遗传算法对有限元模型进行参数修正，使得有限元模型能够逼近实际结构，和结构检算法相比，避免了结构检算系数选取中的人为因素影响，该方法是根据实际结构响应的一种线形外推，在结构弹性工作状态下，具有较高的精度，因此使用性较大。

(2)与常规荷载试验方法相比，准静态荷载试验是诊断性荷载试验，一般采用1～2辆车在桥面上缓慢移动同时记录各测点的应力时程曲线，故加载量一般较轻，因此一般不需要进行分级加载，同时，整个加载过程也是一个准静态的过程，因此大大提高了整个试验的时间，对交通的干扰大大降低，由于封闭交通的时间大大降低，因此不仅将带来极大的经济效益，以沪宁高速公路为例，高速公路一天的收费额为1000万左右，如果对高速上桥梁进行常规的荷载试验，则需要中断交通8小时左右，所产生的直接经济损失大约为333万元，即使是半幅封闭，每天收费也将有160万元的损失，这还不考虑由于许多车辆被迫绕行所增加的路程成本、时间成本等间接经济损失和由此带来的巨大社会成本。而如果对高速上的桥梁进行准静态荷载试验则仅需要封闭交通1～2小时，那么直接经济损失约为传统荷载试验所带来的损失的1/8～1/4，而且这样封闭交通所引起的附加损失将会大大降低。

附图说明

图1是运用本发明的桥梁评估流程示意图

图2是本发明快速荷载试验的流程图

图3是本发明实施例1的截面布置图

图4是本发明实施例1的测点布置图

图5是本发明实施例1的实测的应变时程曲线

具体实施方式

下面结合实施例做进一步说明。

实施例1

如图3所示，某跨径组合为58.96m+100m+76.96m的三跨连续梁桥，采用三跨预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，箱梁高度从跨中为2.97m，至距主墩中心2m处按二次抛物线变化为5.77m。

如图1所示为整个桥梁评估流程，本发明桥梁承载能力快速荷载试验方法运用于桥梁评估流程中，可在常规荷载试验步骤前进行。

如图2所示，桥梁承载能力快速荷载试验评估方法采用如下步骤：