一种适用于大型钢渡槽结构的静动载试验方法技术

本发明专利技术公开了一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，针对渡槽结构的荷载试验，其静载试验和动载试验是同时进行的，在渡槽的充水和排水试验工况中，同时采集钢渡槽结构的静、动力信息，对试验的测点布置、加载方式、传感器选择、测试内容等方面做了具体布置，有效实现了该类结构的静动载试验测试，具有重要的工程实用价值。通过充水试验即可完成渡槽的荷载试验，由于静载试验和动载试验同时进行并监测，节省了大部分的时间，减小了暂停工作对于项目的影响，节约了试验成本。节约了试验成本。节约了试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大型钢渡槽结构的静动载试验方法


[0001]本专利技术涉及渡槽质量检测
，具体涉及一种适用于大型钢渡槽结构的静动载试验方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于通航水运的发展和需求，国内外建设了很多大型渡槽结构，但这些渡槽多以混凝土梁式体系为主，钢结构渡槽使用较少。大型钢结构渡槽与混凝土结构渡槽相比，设计、施工及后期运维难度较大。钢渡槽整个结构系统复杂，在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应等灾害因素的共同作用下，将不可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减，极端情况下可能引发灾难性的突发事故，因此对其健康监测系统开发及关键技术研究具有重要意义。
[0003]区别于传统公路桥梁结构，钢渡槽结构由于设计荷载的特殊性，导致其受力性能及关键截面的选取与传统桥梁结构具有较大差异，而目前针对此类型结构的静动载试验方法的研究相对较少。
[0004]荷载试验是健康监测中必不可少的检测项目。渡槽的荷载试验即为充水试验，目的是通过加载试验，记录渡槽在荷载作用下的结构反应，为渡槽结构技术状况及承载能力评定和日后养护、维修、加固的决策提供科学依据和支持。对于采用新材料、新工艺、新技术建成的渡槽，通过充水试验，研究渡槽结构的力学行为，总结结构受力行为的一般规律，进一步验证渡槽设计理论和假定，探索具有普遍意义的规律，为发展设计计算理论、完善现有规范积累资料。
[0005]目前国内大型钢渡槽健康监测案例并不多，可借鉴的渡槽荷载试验测试方法也比较少。开展渡槽荷载试验需要暂停渡槽正常工作，该试验费时费力，成本高，一般进行荷载试验的周期比较长，导致所获得的实验数据较少且不完整，影响荷载试验的准确性。此外，暂停工作也给渡槽的使用和项目的进展带来诸多不便。因此，发展一种适用于大型钢渡槽结构的荷载试验测试方法可以克服或者减少现有技术的上述缺陷。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中的问题，本专利技术的目的在于提供一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，对试验的测点布置、加载方式、传感器选择、测试内容等方面做了具体布置，有效实现了该类结构的静动载试验测试，具有重要的工程实用价值。
[0007]一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，其所述步骤主要包括：
[0008](1)建立钢渡槽结构的有限元模型，结合有限元模型分析结果，选取合适的测试截面并进行测点布置；正式注水前应将各种监测设备布置到位，即开始监测和记录数据；
[0009](2)充水试验前，对渡槽各应力及变形测点进行实时监测，确认结构协调变形已稳定，即可进行充水试验；
[0010](3)进行预充水试验：充水加载或排水卸载后，进行环境数据实时监测并静停12h，
然后利用各类传感器(包括应变、位移、加速度、环境传感器等)对渡槽进行数据采集，并同时监测结构是否出现异常行为，如裂缝、渗水等；预充水试验完成后静置24h，并监视数据的变化；
[0011](4)按照荷载工况进行正式充水试验，在充、排水时均分5级进行加载、卸载，每级加载均需静停12h后再进行数据监测，待渡槽内水位达到设计水位时，停止充水，静停12h后进行数据监测；
[0012](5)按照荷载工况进行排水卸载试验，每级卸载后，进行数据监测，静停24h后，分别对渡槽结构进行静力和模态数据进行采集，并对结构的异常行为进行监测；
[0013](6)待排水结束后，拆除围堰、撤除设备、局部积水部位清理。
[0014]进一步地，所述测试截面及测点主要包括：最大正弯矩测试截面、最大负弯矩测试截面、支座位移测点、渡槽钢腹板变形测点、伸缩缝位移测点以及环境测点。
[0015]进一步地，所述环境测点位置同应力测点一致，并与应力同步测量，环境测点监测的环境数据包括温度、风向、风速、湿度。
[0016]进一步地，在预冲水试验前监测渡槽结构是否稳定，具体是指若监测数据波动在设计允许值范围内，并持续1小时内无明显变化，说明结构协调变形已稳定，可以进行充水试验；此时的监测数据可作为充水试验的初始数据。
[0017]进一步地，所述步骤(3)预充水试验，具体步骤为：
[0018](1)预充水水位为1级加载水位，充水水压与流量根据预充水水位及充水时间确定，确保充水时间不少于12h；
[0019](2)待充水达到预定值后，静停12h后进行排水，待水槽排水完成后，再静停24h用于结构稳定。
[0020]进一步地，步骤(4)充水试验按照如下步骤进行：
[0021](1)进行1级加载，加载水位为L/5，加载时间为1天，待加载水位到达指定位置后，静停12h用于结构稳定，然后进行静力和动力数据采集，连续采集时间为1天；其中L为试验加载水位总高度，根据设计荷载等级确定水位高度L；
[0022](2)待1级加载数据采集完成后，进行2级加载，加载至水位升高至2L/5处，静停12h后进行数据采集；
[0023](3)依次类推，分别进行渡槽结构的3级、4级和5级加载，加载等级的数量应根据试验荷载值确定，一般取5级加载为宜。
[0024]进一步地，所述步骤(5)排水卸载试验步骤如下：
[0025](1)从渡槽进、出口两个方向同时排水，1级卸载为12h内排水高度为L/5，待渡槽内水位降到设计水位时，停止排水并静停24h，然后连续进行1天的渡槽数据采集；
[0026](2)2级至4级卸水量分别为L/5，静停24h后进行数据连续采集；
[0027](3)5级卸载为渡槽内加载用水全部排出，静停24h后进行连续1天的数据监测。
[0028]渡槽静载试验是通过不同水位荷载作用下测试结构受力情况，检测渡槽结构的静力性能是否满足设计要求。在钢渡槽的静载试验中，应准确控制每级水位，确保不同水位荷载结构响应的理论值与实测值具有可比性，及时判断结构的受力状态。
[0029]渡槽的动载试验即为脉动试验，指在渡槽无任何动荷载及桥址附近无规则振源的情况下，测试渡槽同于风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起渡槽的微幅振动响应，
测试渡槽在不同水位状态下的自振频率、阻尼比等动力参数。
[0030]本专利技术中针对渡槽结构的荷载试验，其静载试验和动载试验是同时进行的，在渡槽的充水和排水试验工况中，同时采集钢渡槽结构的静、动力信息，对试验的测点布置、加载方式、传感器选择、测试内容等方面做了具体布置，有效实现了该类结构的静动载试验测试，具有重要的工程实用价值。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0032]第一，耗费时间短。由于静载试验和动载试验同时进行并监测，节省了大部分的时间，减小了暂停工作对于项目的影响，节约了试验成本。
[0033]第二，加载方式简单，试验结果可靠。对于常规的渡槽荷载试验，需要确定加载的测试断面，拟定加载方案。本专利技术通过充水试验即可完成渡槽的荷载试验，同时钢桁架便于测点的布置，可以收集到足够多的实验数据。
附图说明
[0034]图1为渡槽静动载试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，其所述步骤主要包括：(1)建立钢渡槽结构的有限元模型，结合有限元模型分析结果，选取合适的测试截面并进行测点布置；正式注水前应将各种监测设备布置到位，即开始监测和记录数据；(2)充水试验前，对渡槽各应力及变形测点进行实时监测，确认结构协调变形已稳定，即可进行充水试验；(3)进行预充水试验：充水加载或排水卸载后，进行环境数据实时监测并静停12h，然后对渡槽进行数据监测，同时监测结构是否出现异常行为；预充水试验完成后静置24h，并监视数据的变化；(4)按照荷载工况进行正式充水试验，在充、排水时均分5级进行加载、卸载，每级加载均需静停12h后再进行数据监测，待渡槽内水位达到设计水位时，停止充水，静停12h后进行数据监测；(5)按照荷载工况进行排水卸载试验，每级卸载后，进行数据监测，静停24h后，分别对渡槽结构进行静力和模态数据进行采集，并对结构的异常行为进行监测；(6)待排水结束后，拆除围堰、撤除设备、局部积水部位清理。2.根据权利要求1所述的一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，其特征在于，所述测试截面及测点主要包括：最大正弯矩测试截面、最大负弯矩测试截面、支座位移测点、渡槽钢腹板变形测点、伸缩缝位移测点以及环境测点。3.根据权利要求2所述的一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，其特征在于，所述环境测点位置同应力测点一致，并与应力同步测量，环境测点监测的环境数据包括温度、风向、风速、湿度。4.根据权利要求1所述一种大型钢渡槽结构的静动载试验方法，其特征在于，在预冲水试验前监测渡槽结构是否稳定，具体是指若监测数据波动在设计允许值范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发军，付书林，程勇刚，李迪，鲍大春，叶刘克，张菲却，杨玉盟，孔凡子，陈翔，张昊，葛磊，沈达，
申请(专利权)人：安徽省七星工程测试有限公司，
类型：发明
国别省市：