基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，包括如下步骤：(1)在桥上布置可获得测试指标时程数据的测试系统；(2)利用重量为L的车辆荷载进行准静态加载，获得桥梁实测荷载曲线y

【技术实现步骤摘要】
基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法


[0001]本专利技术涉及桥梁载荷试验方法，尤其涉及一种基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法。

技术介绍

[0003]荷载试验是桥梁承载能力评定最直接最有效的方法。长大桥梁在通车前，一般都需要通过荷载试验来判断承载能力是否满足设计要求；长大桥梁运营一段时间后，一般在15年左右，也需要通过荷载试验来判断其承载能力是否出现衰退，如，2014年，江阴大桥(主跨1385m)通车15年，开展了荷载试验；2018年，苏通大桥(主跨1088m)通车10年，开展了荷载试验；2020年，润扬大桥(主跨1490m)通车15年，开展了荷载试验。
[0004]虽然荷载试验非常直接有效，但组织一次长大桥梁的荷载试验需要耗费大量的人力物力财力，且需要对交通进行中断，一般交通中断时间超过20小时，严重影响人民出行。因此这些长大桥梁组织一次荷载试验非常困难，且15年左右才组织一次荷载试验，时间间隔较长，期间如果大桥出现安全隐患，可能无法及时发现，错过维修加固的最佳时机，甚至导致桥梁垮塌。
[0005]为了有效评定桥梁承载能力的同时，大幅缩减人力物力财力和交通中断时间，不少学者已经提出并开始研究利用影响线进行桥梁承载能力评定的方法，这些学者从理论角度和有限元数值模型的角度论证了该方法的正确性,并对应力应变影响线进行了分析研究，也给该方法的研究提供了研究方向，但这些方法依然在理论层面，通过优化有限元模型的方法进行研究，还不能完全在实桥上进行应用，或者只针对常规跨径桥梁进行了快速荷载试验的可行性和有效性研究，而千米级的长大桥梁跨径更大、结构更加复杂、柔度更高，因此需要对千米级跨径的长大桥梁的快速荷载试验的可行性和有效性进行研究。
[0006]根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》，公路桥梁承载能力评定需要通过检测的手段获得桥梁的检算系数Z1，当利用Z1计算的荷载S抗力R比值在1.0～1.2之间时，就需要通过荷载试验的手段计算载荷校验系数，若载荷校验系数小于1，则重新计算检算系数Z2，替代Z1对桥梁进行承载能力评定，见图1。
[0007]但对于普通公路桥梁，开展一次荷载试验的代价成本非常大，尤其对于高速公路的长大桥梁，严重影响交通出行。因此有必要寻找一种新的承载能力评定方法，在大幅缩减成本代价和交通中断时间的条件下获得检算系数Z2。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：针对现有技术的问题，本专利技术的目的是提供一种基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，通过实测桥梁的影响线，利用影响线计算荷载效应，从而与设计理论值进行对比分析，从而替代全桥的荷载试验。
[0009]技术方案：一种基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1：在桥上布置可获得测试指标时程数据的测试系统，所述测试指标包括挠度
和位移；
[0011]步骤2：利用重量为L的车辆荷载进行准静态加载，获得桥梁实测荷载曲线y
*
＝f
*
(x)，其中x表示荷载的位置，y*表示荷载引起的挠度；
[0012]步骤3：计算桥梁实测挠度影响线步骤3：计算桥梁实测挠度影响线表示单位重量的荷载引起的挠度；
[0013]步骤4：对实测挠度影响线进行误差处理，处理后的挠度影响线为y＝f(x)；
[0014]步骤5：在挠度影响线y＝f(x)上进行各种工况的模拟加载，计算模拟加载效应值其中L
i
为第i个截面的加载重量，总共有n个加载截面；
[0015]步骤6：模拟加载效应值与理论计算效应值进行对比分析；
[0016]根据现行规范计算检算系数Z2，再对桥梁进行承载能力进行评定，如果评定通过，则桥梁承载能力满足要求，如果评定不通过，则再进行常规的荷载试验。
[0017]进一步的，步骤1中，所述测试系统安装在主梁。
[0018]进一步的，步骤2中，所述准静态加载包括如下内容：
[0019]采用加载车在桥面以预设速度行驶，记录车辆到达标识物的时间，根据车速和时间确定荷载的位置，通过测试系统记录主梁的实时挠度变化，从而得到主梁的挠度曲线，即桥梁实测荷载响应曲线。
[0020]可选的，当步骤2中的加载车在桥面以预设速度上下游幅并行时，步骤4中对同一位置上下游的挠度影响线进行平均，取上下游挠度影响线的均值作为大桥整体结构的挠度影响线。
[0021]可选的，当步骤2中的加载车通过偏载测试偏载影响线时，步骤4中对上游或者下游的影响线单独进行误差处理。
[0022]进一步的，所述步骤4中包括对实测挠度影响线进行平滑处理的步骤。所述平滑处理的方法包括三点线性平滑法、五点线性平滑法、七点线性平滑法、五点三次平滑法。
[0023]进一步的，所述步骤5中，所述模拟加载包括北侧四分点对称加载、跨中对称加载和南侧四分点对称加载。此外，所述模拟加载还包括跨中偏载、四分点偏载。
[0024]和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]1、能够有效判断大桥的承载能力，同时大幅减少常规的荷载试验次数，从而缩减成本和交通中断时间；
[0026]2、可替代大多数常规荷载试验，从而大幅缩短荷载试验时间间隔，使得每3年或5年开展一次快速荷载试验成为可能，从而实现对常规荷载试验的补充。
附图说明
[0027]图1为现有的公路桥梁承载能力评定方法流程；
[0028]图2为一实施例中的某大跨桥梁立面图；
[0029]图3为图2所示桥梁的荷载试验现场图和加载车示意图，其中(a)为桥梁的荷载试验现场图，(b)
‑
(c)为加载车示意图；
[0030]图4为一实施例中的主梁各测点上下游挠度实测影响线，其中(a)为实施例所述某
大跨桥梁主梁北侧四分点上下游挠度影响线，(b)是实施例所述某大跨桥梁主梁跨中上下游挠度影响线，(c)是实施例所述某大跨桥梁主梁南侧四分点上下游挠度影响线；
[0031]图5为一实施例中的快速荷载实验加载工况布置图，其中(a)为实施例所述某大跨桥梁主梁北侧四分点对称加载工况，如图5(a)所示，加载车辆数为20；(b)为实施例所述某大跨桥梁主梁跨中对称加载工况，(c)为实施例所述某大跨桥梁主梁南侧四分点对称加载工况；
[0032]图6为一实施例中的影响线模拟加载图，其中(a)为实施例所述某大跨桥梁主梁北跨四分点跨挠度影响线，(b)为实施例所述某大跨桥梁主梁跨中挠度影响线，(c)为实施例所述某大跨桥梁主梁南跨四分点挠度影响线。
具体实施方式
[0033]下面将结合说明书附图，对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0034]一种基于实测影响线的桥梁快速荷载试验方法，主要步骤如下：
[0035]步骤1：在桥上布置可获得测试指标时程数据的测试系统，测试指标包括挠度、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在桥上布置可获得测试指标时程数据的测试系统，所述测试指标包括挠度和位移；步骤2：利用重量为L的车辆荷载进行准静态加载，获得桥梁实测荷载曲线y
*
＝f
*
(x)，其中x表示荷载的位置，y*表示荷载引起的挠度；步骤3：计算桥梁实测挠度影响线步骤3：计算桥梁实测挠度影响线表示单位重量的荷载引起的挠度；步骤4：对实测挠度影响线进行误差处理，处理后的挠度影响线为y＝f(x)；步骤5：在挠度影响线y＝f(x)上进行各种工况的模拟加载，计算模拟加载效应值其中L
i
为第i个截面的加载重量，总共有n个加载截面；步骤6：模拟加载效应值与理论计算效应值进行对比分析；根据现行规范计算检算系数Z2，再对桥梁进行承载能力进行评定，如果评定通过，则桥梁承载能力满足要求，如果评定不通过，则再进行常规的荷载试验。2.根据权利要求1所述的基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，步骤1中，所述测试系统安装在主梁。3.根据权利要求2所述的基于实测影响线的长大桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，步骤2中，所述准静态加载包括如下内容：采用加载车在桥面以预设速度行驶，记录车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭家意，张宇峰，承宇，曹茂森，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：