一种翼缘板抗倾覆性能评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种翼缘板抗倾覆性能评估方法及系统，包含混凝土T梁翼缘板结构状态综合评估方法和翼缘板抗倾覆试验模型尺寸及参数、试验方法及评估方法。该试验及评估方法可对既有混凝土T梁翼缘板结构的损伤状态和抗倾覆性能进行评估，保障T梁翼缘板结构在运营中的安全性。的安全性。的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种翼缘板抗倾覆性能评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及混凝土梁足尺模型试验加固领域，特别是涉及一种翼缘板抗倾覆性能评估方法及系统。

技术介绍

[0002]混凝土T梁是国内外铁路、公路、市政道路中广泛应用的简支梁结构形式，这种结构形式可发挥混凝土良好的材料性能和梁结构形式的受力性能，是一种技术经济性良好的结构形式。我国铁路桥梁以预应力混凝土梁桥为主，结构形式受力明确，构造简单，可为列车运营提供足够的刚度和稳定性。预应力混凝土T梁具有承载力高、材料用量少、自重小、稳定性好以及施工架设方便等优点，是桥梁建设中典型的梁结构形式，在铁路桥梁中有着广泛的应用。
[0003]铁路桥梁混凝土T梁结构在T梁横向梁端设置了竖向挡砟墙可将道砟固定在钢轨下方一定范围内，可使列车平稳长久运行。铁路运营中由于列车和桥梁、轨道之间的相互作用而产生周期性振动和噪声，因此，当铁路桥梁经过村庄和城市等居民较多地段时需设置防噪声装置。混凝土T梁在梁体翼缘板外侧设置声屏障装置，通过支架和预埋T钢将结构自重、行人、风压等荷载传递至挡砟墙和翼缘板。简支T梁声屏障在铁路运营过程中承受风荷载、列车气动力等活载作用，沿海地区声屏障需考虑台风荷载作用。声屏障简支T梁承担该荷载的翼缘板为薄板结构，其结构受力方式与理论计算形式差别较大。挡砟墙根部为直角形应力集中区，且该处翼缘为薄板结构，导致结构在承受荷载作用后过早出现裂缝，钢筋未能发挥其抗拉性能，结构的耐久性和极限承载能力降低。因此，有必要对混凝土T梁翼缘板结构的抗倾覆能力进行评估，保障混凝土桥梁结构安全使用。
[0004]另一方面，随着混凝土梁结构建设的范围越来越广泛，且运营使用时间不断增加，部分桥梁出现劣化和病害，因此需针对混凝土T梁翼缘板抗倾覆性能进行评估分析，确保梁结构的运营安全性。
[0005]铁路运营中已出现由于翼缘板结构与挡砟墙交接处开裂和各种荷载作用引起的挡砟墙整体掉落的情况，造成了线路中断等事故。铁路线路与公路线路交汇处多采用桥梁结构进行跨越，挡砟墙掉落有极大概率造成人身和财产事故。但是，目前尚无针对混凝土T梁翼缘板结构进行状态评估的方法，缺少混凝土T梁翼缘板结构的翼缘板结构抗倾覆试验与分析方法，亟需针对混凝土T梁翼缘板结构进行试验评估和计算分析，以保障混凝土T梁翼缘板结构的运营安全性，规避桥梁翼缘板结构出现的重大安全事故。
[0006]为解决上述问题现需一种翼缘板抗倾覆性能评估方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为了解决现有技术中目前尚无针对混凝土T梁翼缘板结构进行状态评估的方法，缺少混凝土T梁翼缘板结构的翼缘板结构抗倾覆试验与分析方法，亟需针对混凝土T梁翼缘板结构进行试验评估和计算分析，以保障混凝土T梁翼缘板结构的运营安全性，规
避桥梁翼缘板结构出现的重大安全事故的问题，提供了一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，解决了上述问题。
[0008]本专利技术提供了一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，包括以下步骤：
[0009]S1、对待测试翼缘板进行结构状态评估，确定当前翼缘板是否需要进行抗倾覆试验，是则进行步骤S2，否则输出翼缘板结构状态；
[0010]S2、根据原翼缘板结构构建翼缘板抗倾覆性能评估系统；
[0011]S3、对翼缘板抗倾覆性能评估系统进行加载试验，并记录试验承载力作为评估参数；
[0012]S4、选取承受荷载最大截面为第一检算截面，选取截面尺寸最小截面为第二检算截面，选取截面有显著变化和产生应力集中截面为第三检算截面；
[0013]S5、按照各检算截面的纵向单位截面分别计算承载力M；
[0014]S6、将计算承载力M
c
与试验承载力M
t
比较，取较小值作为结构承载力M；
[0015]S7、按照梁体结构设计规范中承受的各项自重、风荷载等计算翼缘板各关键截面处的内力值作为设计荷载内力M
d；
[0016]S8、将分析得出的结构承载力与设计荷载内力进行相除，得到检算截面安全系数，公式如下：
[0017][0018]其中，n为安全系数；M
i
为i截面承载力；M
di
为i截面设计荷载内力；
[0019]S9、依据得出的安全系数对应的的抗倾覆评价等级，得出翼缘板结构抗倾覆状态。
[0020]第一检算截面中取计算承载力和试验承载力中的较小值作为本截面承载力，承载力与设计荷载的比值为第一检算截面安全系数；
[0021]第二检算截面中取计算承载力和试验承载力中的较小值作为本截面承载力，承载力与设计荷载的比值为第二检算截面安全系数；
[0022]第三检算截面中取计算承载力和试验承载力中的较小值作为本截面承载力，承载力与设计荷载的比值为第三检算截面安全系数；(4)比较第一、第二、第三检算截面的安全系数，取其中最小值为结构安全系数。
[0023]本专利技术所述的一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，作为优选方式，步骤S1的结构状态评估具体包括：对待测试翼缘板分别进行外观检查、裂缝检测和钢筋保护层厚度测试；
[0024]外观检查的具体评估方法如下公式：
[0025][0026]其中，R1为外观检查的伤损系数，T1为挡砟墙倾斜角度，T2为重点检查区域损伤面积，M1为挡砟墙倾斜极限值，M2为重点检查区域总面积；
[0027]裂缝检测的具体评估方法具体如下公式：
[0028][0029]其中，R2为裂缝检测的伤损系数，H1为重点检查区域裂缝纵向长度，H2为重点检查区域裂缝宽度，K1为翼缘板检查区域纵向总长度，K2为T梁翼缘板结构裂缝宽度限值；
[0030]钢筋保护层厚度测试的具体评估方法如下公式：
[0031][0032]其中，R3为钢筋保护层厚度测试的伤损系数，F1为重点检查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度测试值，F2为重点检查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度设计值，P为重点检查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度超厚限值；
[0033]计算混凝土T梁翼缘板结构的状态结果R，公式如下：
[0034][0035]其中，Pi为检测系统的动态加权权数，通过动态加权显示连接构造关键指标对结构状态的影响；Ri为各检测系统的损伤系数；
[0036]根据混凝土T梁翼缘板结构的状态结果R得出当前翼缘板是否需要进行抗倾覆试验的结论。
[0037]本专利技术所述的一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，作为优选方式，步骤S5具体包括:
[0038]S51、根据应变平截面假定，计算相应应力，公式如下：
[0039]σ
c
＝ε
c
E
c
[0040]σ
s
＝ε
s
E
s
[0041]其中，σ
c
为混凝土应力；ε
c
为混凝土应变；E
c
为混凝土弹模；σ
s
为钢筋应力；ε
s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、对待测试翼缘板进行结构状态评估，确定当前翼缘板是否需要进行抗倾覆试验，是则进行步骤S2，否则输出翼缘板结构状态；S2、根据原翼缘板结构构建翼缘板抗倾覆性能评估系统；S3、对所述翼缘板抗倾覆性能评估系统进行加载试验，并记录试验承载力作为评估参数；S4、选取承受荷载最大截面为第一检算截面，选取截面尺寸最小截面为第二检算截面，选取截面有显著变化和产生应力集中截面为第三检算截面；S5、按照各检算截面的纵向单位截面分别计算承载力M；S6、将计算承载力M
c
与试验承载力M
t
比较，取较小值作为结构承载力M；S7、按照梁体结构设计规范中承受的各项自重、风荷载等计算翼缘板各关键截面处的内力值作为设计荷载内力M
d
；S8、将分析得出的结构承载力与设计荷载内力进行相除，得到检算截面安全系数，公式如下：其中，n为安全系数；M
i
为i截面承载力；M
di
为i截面设计荷载内力；S9、依据得出的安全系数对应的的抗倾覆评价等级，得出翼缘板结构抗倾覆状态。2.根据权利要求1所述的一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，其特征在于：所述步骤S1的所述结构状态评估具体包括：对待测试翼缘板分别进行外观检查、裂缝检测和钢筋保护层厚度测试；所述外观检查的具体评估方法如下公式：其中，R1为外观检查的伤损系数，T1为挡砟墙倾斜角度，T2为重点检查区域损伤面积，M1为挡砟墙倾斜极限值，M2为重点检查区域总面积；所述裂缝检测的具体评估方法具体如下公式：其中，R2为裂缝检测的伤损系数，H1为重点检查区域裂缝纵向长度，H2为重点检查区域裂缝宽度，K1为翼缘板检查区域纵向总长度，K2为T梁翼缘板结构裂缝宽度限值；所述钢筋保护层厚度测试的具体评估方法如下公式：其中，R3为钢筋保护层厚度测试的伤损系数，F1为重点检查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度测试值，F2为重点检查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度设计值，P为重点检
查区域翼缘板上层横向钢筋保护层厚度超厚限值；计算混凝土T梁翼缘板结构的状态结果R，公式如下：其中，Pi为检测系统的动态加权权数，通过动态加权显示连接构造关键指标对结构状态的影响；Ri为各检测系统的损伤系数；根据混凝土T梁翼缘板结构的状态结果R得出当前翼缘板是否需要进行抗倾覆试验的结论。3.根据权利要求1所述的一种翼缘板抗倾覆性能评估方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括:S51、根据应变平截面假定，计算相应应力，公式如下：σ
c
＝ε
c
E
c
σ
s
＝ε
s<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡所亭，李旺旺，苏永华，班新林，刘文荐，杨心怡，赵体波，荣峤，王苇，窦俊鹏，许见超，马慧君，石龙，陈胜利，董亮，王乐然，李克冰，王一干，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：