城市橋梁承載能力檢測的方法:
城市橋梁承載能力的檢測方法包括分析計算法、荷載實(shí)驗法以及實物調查比較法。眾所周知,分(fèn)析計算(suàn)與實際工程是具(jù)有一定差別的,必須通過經驗係數折算評定出橋梁的安全(quán)承載能(néng)力,再(zài)運用相似模(mó)擬等靜(jìng)載實驗和(hé)動載實驗對橋梁結構的工作(zuò)狀態進行測試,從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力。因此,城市(shì)橋梁承(chéng)載能力檢測的三種方法是相輔相成、互為一體。
(一)分析計算法。
分析計算法包括經(jīng)驗係數折算和理論計算兩個部分。經驗係數(shù)折算(suàn)是以城市橋梁原有設計荷載等級(jí)為基礎,同時考慮橋梁損壞程度,材料老化程度,橋麵行駛條件,實際交通情況,橋梁建造使用期限等因素,經過廣泛的調查研究(jiū)確定出各項對應的係數,從而(ér)折(shé)算出城市橋梁的安全承載能力。理(lǐ)論計算是當原橋荷載等級不清(qīng)楚,或上述的各種(zhǒng)係數較難確定(dìng)時,應用結(jié)構計算理論,估算出橋梁結構可能承(chéng)受的最大外力;然後再與實際檢定的(de)荷載相比較(jiào),從而判定出(chū)城市橋梁安全承載能力的方法。分析計算法通常按兩個步驟進行。一是對被檢(jiǎn)定的橋梁結構進行資料搜集、現狀檢查、材質與地基(jī)的檢驗;二是運用橋梁結構計算理論及有(yǒu)關的經驗係(xì)數對檢查(chá)所得的有關(guān)資料和檢驗測量結果進行分析計算(suàn),從而評(píng)定出橋梁的安(ān)全承載能力。此法應(yīng)注意的問題是:荷載計(jì)算應根(gēn)據實際荷載,即采用需通過的荷(hé)載等(děng)級進行驗算;材料強度以實測結果為(wéi)準;應正確地把結構的缺(quē)陷估計到計算中去。
(二(èr))荷載試驗法。
城市橋梁結構荷載試驗是對橋梁結構加載工作狀態進(jìn)行直接測試的一種檢定手段,是對橋梁(liáng)結構性能最直觀,最可靠的檢測方法,按施加荷載的類型可分為靜載試驗和動載試驗兩(liǎng)種,我國在這方麵有成熟的方法或標準。
橋梁結(jié)構靜載試驗是通過對某項結(jié)構響應(位移,應變或(huò)應力等)實(shí)測值與理論計算值的對比,得到(dào)該項響應的校驗係數,從而(ér)對橋梁的結構性能進行評價。通過橋梁靜載試驗可以直接了解橋梁結構承載情況,驗證橋梁(liáng)結構設計理論(lùn)和計算方法,確(què)定和判斷橋(qiáo)梁結構實際的承載能力。橋梁結構靜載試驗通常按三個步驟進行。一是按照橋梁的設計荷載等級,根據荷載的最不利位置,布置靜(jìng)載(通常是載重汽車);或者根(gēn)據橋梁(liáng)結構的(de)控製內力確定荷載及其位置,對橋梁結構進行加載。二是對加載(zǎi)後(hòu)橋梁結構的靜位移、靜應(yīng)變、靜轉角等荷載響應(yīng)進行測試。三是根據測試結(jié)果推(tuī)斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力。此法應注意的問題是:隨著當前高新技術傳感器的(de)出現,可以實現橋梁結構響應的高精度量測,但(dàn)試驗(yàn)前應先(xiān)對橋梁結構的加載量進行估算。如果原橋的病害較大,初步判(pàn)定(dìng)其承載能力較低,則加(jiā)載量可(kě)先低一點,逐步加載;若需要進行超載試驗,可逐步提高加載量,但要謹慎小心,注意觀察。靜載試驗的加載量一(yī)般為設計荷載的0.8~1.0倍(bèi)。
橋梁結構動載試驗是應用理論分析與試驗測試結合的(de)科學方法解決橋梁振動問題的必要手段,是城(chéng)市橋(qiáo)梁檢(jiǎn)測工作中的重要環節,是動力測定評價方(fāng)法的基本測試項目,其對橋梁使用狀況和承載能(néng)力的評價提供了重要的數據參數。城市橋梁檢測中,動載試驗的內容主要是結構動力特性和動載(zǎi)響應的試驗與分析,量測的(de)主(zhǔ)要部位是結構動力效應最大構件的動應力及(jí)動變形的控製截麵。橋梁結構動載試驗通常按四個步驟進(jìn)行。一是采用重載車輛行駛等動載衝擊(jī)或環境激振等加荷方式;二是通過(guò)采集設備獲得(dé)橋梁結構的振動響應(yīng)信號;三是分析處(chù)理采集(jí)到的響應信號,獲取(qǔ)橋梁結構的頻率、模態等動力特性參數;四是通過動力特性參數的變化,對橋梁結構(gòu)進行損傷識別與性能評價。此法應注意的問題是:橋梁的模態參數要準確。橋梁(liáng)的模態參(cān)數是(shì)整個結構振(zhèn)動係(xì)統(tǒng)的基本特性,它是進(jìn)行結構動力分析所必(bì)須的參數,其結果不僅可以用(yòng)來分析結構動載(zǎi)作用下的受力情況,而且對橋梁承載能力狀況評(píng)定提供(gòng)重要指標。
(三)實(shí)物調查比較(jiào)法。
實物調查比較法是在對被檢定橋梁進行相當長期觀測的基礎上,根據(jù)通過的車輛荷載,測定橋梁各主要部位的(de)撓度(跨中或產生撓度最大處)、應變、應(yīng)力、裂縫開(kāi)展情況等數據,然後對這(zhè)些數據進行統計分(fèn)析,從而得出橋梁可以(yǐ)承受的荷載等級。實物調查比較(jiào)法是根據實際交通情(qíng)況來(lái)檢定橋梁承載能力的動態求法,對不同的橋梁構件,承載能力的表(biǎo)達方式也不僅相同。例如對於受軸向力為主的單元可采用軸力的標準,而對受彎構件則需采用彎矩(或彎矩和剪力的聯合)作為判據。就目前來說(shuō),Taly提出的承載能力評估方法是比較合理的。其分(fèn)析步驟如下:一是分析各橋梁構件在設計(jì)活載下的最大彎矩、剪力、軸(zhóu)力、變形等;二是計算各橋梁構件的恒載內力(包括彎(wān)矩、剪力、軸力、變形等);三是(shì)基於各(gè)橋(qiáo)梁構件(jiàn)的真實截麵特性以及設(shè)計規範所(suǒ)給定的指標計算各單元的承載能力;四是計算各橋梁構件的活載承載能力(由步驟3和(hé)步驟2的計算值相減即可);五是步驟4和步(bù)驟1的(de)計算值之比即可作為各單元的承載能力評(píng)價指標。此法(fǎ)應注意的問題是:實物調查比較法以普通的結(jié)構分析和現行的設計規範為基礎,結合實橋檢測的(de)結果進行評估,易為(wéi)評估者接受和理解,但在對結構失效模式的判斷上,以(yǐ)及對結構非(fēi)線性的處理上仍存在很大的困難。還有必要對設計(jì)準則(zé)調整、安全係數(shù)取值、結構損傷(shāng)確定及分析方法選擇等(děng)做進一步的研究(jiū)。