不中断交通的桥梁试验方法初探

桥梁试验是检验桥梁结构实际工作状态,保证桥梁安全运营的重要手段.经过不断的探索和实践,桥梁荷载试验技术得到较大发展和普及,试验方法也日趋成熟并形成了行业规范.然而,随着荷载试验方法在桥梁上的大量采用,其方法本身存在的问题和局限就越来越显现出来.关于桥梁荷载试验方法存在的诸多问题另文论述,本文就桥梁荷载试验需要中断交通,而实际又难以实现时,对作者提出和采用的不中断交通的桥梁试验新方法进行较全面的介绍和论述,并结合实桥试验进行分析探讨,以供同行研讨和参考.     

基于荷载试验的某落石损桥结构评估

山区某高速公路连续梁桥遭受落石损伤,梁体局部损坏严重,通过对该桥进行荷载试验,采用比对验证的方法,利用对称性和相似性原理,确定其损伤程度,从而判断桥梁结构承载能力、整体刚度及工作性能,为维修加固提供科学依据,同时为同类桥梁荷载试验积累技术资料。     

离散空间小波分析的环境荷载下桥梁的损伤识别

利用离散空间小波多分辨分析,分别探讨了匀速简谐汽车作用荷载和随机白噪声作用荷载(模拟汽车与风荷载的耦合)两种环境荷载作用下桥梁已有损伤位置的识别方法。建构了桥梁结构损伤定位的离散空间小波变换的理论模型,同时讨论了不同小波函数的选取及分解层次的确定方法。该方法仅需测量损伤后桥梁的位移或应变响应,不需损伤前后的结构特性,不影响交通。对原始输入的位移信号进行逐步差分前处理使得识别结果更准确。模拟试验表明,离散空间小波多分辨分析是识别环境荷载作用下桥梁损伤位置的准确可靠方法。     

基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法

为了研究如何应用桥梁健康监测数据对桥梁关键部位损伤进行识别,从而对桥梁健康状况进行有效评价,解决桥梁结构监测数据分析利用方面存在的实用性不强的问题,通过在结构的测试断面和基准断面分别布设一定数量的应变传感器,采用桥梁应变影响线理论,建立了一种基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法.分析了大量车辆荷载作用下桥梁应变响应监测数...     

预应力CFRP板加固技术在桥梁工程中的应用

由于荷载、环境侵蚀等因素的影响,既有桥梁不可避免的存在老化损伤,因此对桥梁结构进行加固维修已变得尤为重要。本文介绍了预应力CFRP板加固技术的设计原理、施工工艺以及预应力CFRP板加固技术在一座已服役30余年的老化损伤简支梁中的应用,并在该桥加固前后进行了荷载试验,通过试验结果对比分析,对加固效果进行了评定。研究结果表明:碳纤维片材加固技术不但提高了桥梁结构的承载能力、改善了桥梁使用性能,而且取得了良好的经济和社会效益。     

下承式拱桥荷载试验研究及规律分析

现役桥梁的承载能力检测的主要技术手段是对现役桥梁进行荷载试验,桥梁荷载试验是了解桥梁性能参数、分析其实际工作状态、评定桥梁运营状况最有效、最直接的一种手段。现役桥梁结构安全性评定是以组成桥梁结构的构件评定值为基础,综合考虑各类构件的重要性系数、损伤程度及其所处的环境条件后对桥梁的安全性进行评定及定级。     

钢管混凝土拱桥承载能力评估

桥梁结构的老化、车辆荷载的增加、不利环境的侵蚀、养护维修的缺乏等综合因素,使得桥梁结构不可避免地产生各种损伤,导致了桥梁承载力和耐久性的降低,从而过早地失效或丧失功能。结合实际工程背景,进行了病害调查、动静载试验及结构检算,对桥梁现有状况进行检测。结果表明：荷载试验结合理论分析的研究方法能够较好地得到既有钢管混凝土拱桥的承载能力评估结果,同时对今后同类型桥梁结构的维修加固具有一定的借鉴意义。     

基于荷载试验的斜拉桥加固结构承载能力评估

利用荷载试验方法对某协作体系混凝土斜拉桥箱梁局部腹板加固后的结构承载能力进行评估。首先,建立加固部位局部有限元模型;基于荷载试验应变数据,评估加固部位的损伤程度,通过截面折减模拟损伤影响,建立考虑局部损伤后的整体单主梁模型;最后,结合试验数据及理论对比分析,评估加固后局部和整体结构的工作性能。试验与理论分析表明,为考虑损伤影响,加固部位原A型腹板厚度应乘以折减系数0.7。加固后,桥梁各控制截面强度和结构总体刚度均满足规范要求,桥梁承载能力满足正常使用荷载的通行要求。     

考虑结构损伤的在役混凝土桥梁有限元模型修正方法

混凝土桥梁结构及材料参数在服役期间处于动态变化过程(如材料劣化),在桥梁完工投入运营之后再测定桥梁的材料或者结构参数较为困难,且采用基于桥梁初始设计参数建立的有限元模型来对其进行模拟的精度有限。为建立考虑结构损伤的在役混凝土斜拉桥的高精度有限元模型,提出了一种基于桥梁荷载试验的混凝土斜拉桥有限元模型修正方法。首先以一座混凝土斜拉桥为依托工程,建立了桥梁初始Midas有限元模型。在考虑混凝土斜拉桥结构特点、施工误差以及可能出现的结构损伤部位的基础上,选取4个结构参数及1个试验参数作为待修正参数。根据依托工程桥梁荷载试验特点及常规试验内容,选择了4个覆盖了结构静、动力特性的指标作为目标函数,根据有限元计算结果建立了待修正参数与目标函数之间的响应面方程。最后根据依托工程荷载试验的结果,结合响应面方程对初始有限元模型进行了修正。结果表明:采用修正后参数的计算结果与实际桥梁施工情况相符,修正后的桥梁有限元模型具有较高精度,可较好地反映出实际桥梁工程在弹性阶段的静、动力力学状态;所提出方法可通过桥梁荷载试验来反推桥梁当前状况下的参数状态,实现对桥梁结构的精确模拟,该方法不仅适用于新建桥梁也可对长期运营的桥梁的结构状态进行反推和模拟。     

严重超载下的高速公路桥梁结构承载力状况分析

在当前超载运输严重、危桥增多和垮桥事件时有发生的形势下,对广东省5条典型高速公路进行交通荷载和桥梁损伤调查,在此基础上,建立旧桥结构分析模型对桥梁的承载力状况进行验算分析.结果表明,由于长期超过设计标准的荷载作用,桥梁结构出现较严重的早期损伤,其承载力大为降低,且不能满足桥上交通荷载的需要,需采取有效措施进行控制.     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

预应力混凝土连续箱梁桥极限承载能力实桥试验研究

沪宁高速公路新兴塘大桥主桥极限承载能力试验是国内外首次预应力混凝土连续箱梁桥极限承载能力实桥试验。对该试验的方案、流程和结果进行介绍,并基于试验结果对该桥的承载能力、受力特性、破坏机理等进行分析。     

30m部分预应力混凝土箱梁极限承载能力试验研究

以一片30 m跨径的部分预应力混凝土箱梁为研究对象,介绍其极限承载能力试验方法和试验过程,分析鉴定箱梁实际的极限承载能力,为类似桥梁的极限承载能力鉴定试验提供参考。     

装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土(PC)梁刚度在损伤状态下的退化规律,针对3片30m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先,建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型,基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式,基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式;其次,对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验,分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律,研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响;再次,通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数,研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律,分析了静动刚度差异的原因;最后,建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式,并与现有研究成果进行了对比。结果表明:初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响;箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同,其中最终的静刚度衰减系数为0.30,最终的动刚度衰减系数为0.80;足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁,可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。     

车致疲劳损伤对钢-混凝土组合梁桥极限承载力可靠度的影响

钢-混凝土组合梁桥因其发挥了2种材料各自的优势,被广泛应用于中小跨径的桥梁结构中,而极限承载能力是评判其安全与否最直观的指标之一.为了对现役钢-混凝土组合梁桥的极限承载力进行更为准确的评估,提出一种确定钢主梁极限承载能力可靠度的新方法,该方法能考虑车辆荷载引起的疲劳累积损伤对钢主梁极限承载力的影响.首先建立了三维车桥耦...     

超高车辆撞击下预应力混凝土空心板桥损伤机理及撞后承载力研究

为研究超高车辆撞击预应力空心板桥的损伤破坏机理及被撞主梁承载力的变化规律,建立精细的预应力空心板桥-双轴卡车碰撞有限元模型,其中车辆模型采用美国国家碰撞分析中心建立的标准双轴卡车模型,并用足尺模型试验结果对空心板桥模型承载力进行验证.分别考虑车辆速度、载质量、超高高度、撞击角度和混凝土强度等因素,采用显式动力分析软件L...     

装配式组合梁桥开孔钢板连接件抗剪性能

为建立适用于装配式钢-混组合梁桥的间断式开孔钢板连接件的极限承载力和初始刚度的设计计算方法,共设计3组8个间断式开孔钢板连接件与1个传统开孔钢板连接件推出试件,分别研究端部承压面、开孔孔径、贯穿筋直径与混凝土强度对间断式开孔钢板连接件的极限承载力及初始刚度的影响;利用非线性有限元模型对间断式开孔钢板连接件的受力机理、破坏过程和承载能力进行仿真模拟,并通过与试验结果进行对比分析验证仿真结果的可靠性;以试验中的变量设置为基础,增加参数取值范围,建立并分析162个非线性实体有限元模型,通过对分析结果进行多变量回归分析,提出适用于间断式开孔钢板连接件的初始刚度及极限承载力的计算表达式。结果表明：间断式开孔钢板连接件的荷载-滑移曲线分为弹性段、塑性段及下降持力段3个阶段,前2个阶段荷载主要由孔中混凝土隼、贯穿筋及端部承压混凝土共同平衡,下降持力段荷载则主要由上侧贯穿筋承担;试件极限承载力及初始刚度约为同尺寸传统开孔钢板连接件的2倍,并随开孔孔径、贯穿筋直径与混凝土强度的增加而提高;所建立的初始刚度与极限承载力计算公式与试验值吻合较好,研究结果对间断式开孔钢板连接件在装配式钢-混组合梁桥中的应用具有参考价值。     

鄂东长江公路大桥主桥静动载试验

鄂东长江公路大桥为半飘浮体系双塔混合梁斜拉桥,为评定该桥的性能及承载力,结合有限元法理论计算分析,对其主桥进行实桥静、动载试验。由静载试验测得主梁和桥塔的位移、应力及斜拉索的索力,通过实测值与计算值的比较,得出该桥主桥结构竖向整体刚度、承载力、桥塔结构整体纵向抗弯刚度、斜拉索索力均满足设计要求。通过由动载试验测得的桥梁结构自振特性、冲击系数与计算值的比较,可知该桥的颤振稳定性、振幅、冲击系数均满足规范要求,结构动力性能良好。     

预应力混凝土简支箱梁受力性能足尺模型试验

对一座30m跨径的预应力混凝土简支箱梁进行了足尺模型破坏性试验,根据试验结果对其受力过程、裂缝分布、延性性能等进行分析;用5种相关规范对箱梁抗弯极限承载力及正常使用极限状态下的变形、裂缝进行验算,以此评估规范中相应计算公式的适用性;最后编制程序对箱梁包括卸载过程在内的全过程受力性能进行了参数分析。结果表明:ACI 318M-05,CEB-FIP MC90规范基本能反映箱梁正常使用极限状态下的变形性能;GB 50010—2002,TB 10002.3—2005规范基本能反映预应力混凝土足尺模型箱梁的裂缝特性;预应力筋的配筋率、张拉系数及预应力度对箱梁的延性影响较为明显。     

钢管初应力对钢管混凝土单圆管拱极限承载力影响的研究

钢管混凝土这种组合材料以其自身的优势,推动了钢管混凝土拱桥的大发展;对于大跨度拱桥而言,由此带来不可避免的初应力问题.利用数值分析的方法,建立了实体-梁单元法,选择了核心混凝土与钢管的本构关系,推导了弹塑性切线刚度矩阵,在此基础上利用Visual Fortran语言编写了极限承载力的计算程序,通过引入初应力系数的概念,探讨了不同初应力系数对极限承载力的影响,给出了单拱肋拱桥初应力的限值,对研究钢管初应力对钢管混凝土拱桥极限承载力影响具有一定的指导意义.