動力快速評估梁式橋承載力方法綜述

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1、動力快速評估梁式橋承載力方法綜述摘要：本文在對現(xiàn)行橋梁評定的荷載試驗動測法法初步介紹的基礎(chǔ)上，總結(jié)了近年來關(guān)于動力評估橋梁承載力的研究成果，為將來動測法的研究提供了寶貴的思路。關(guān)鍵詞：橋梁承載能力評定動力評估1.引言在橋梁承載力評定中，工程實際中以靜載實驗法最為常用，動力評估法最為快速。靜力法評估力學(xué)概念明確，評定結(jié)果準確，重現(xiàn)性較好，但耗資巨大，持續(xù)時間長，必須封閉交通，造成較大的社會經(jīng)濟損失和社會不良效應(yīng)，為全國橋梁普查工作帶來困難，動力法評估簡便可靠，不影響正常交通，但計算復(fù)雜，評定參數(shù)敏感性高，容易受外界環(huán)境的干擾，導(dǎo)致評定結(jié)果不準確。但是

2、動力檢測仍是將來研究發(fā)展的方向。2.荷載試驗方法荷載試驗又分為靜載試驗和動載試驗。橋梁靜荷載試驗和動荷載試驗是目前國內(nèi)外橋梁承載能力評價中使用最多的一種方法。橋梁靜荷載試驗是評價承載力的一種直觀的方法。在對橋梁結(jié)構(gòu)進行外觀調(diào)查和粗略評定后，施加試驗性荷載，同時量測結(jié)構(gòu)控制截面的位移、裂縫、應(yīng)變(應(yīng)力)和約束力等結(jié)構(gòu)性能參數(shù)，以便了解橋梁在正常使用荷載作用下實際工作狀態(tài)和受力性能，以便檢驗橋梁的結(jié)構(gòu)剛度、抗裂性、強度和穩(wěn)定性，為評定試驗橋梁的現(xiàn)有承載能力提供科學(xué)依據(jù)。橋梁動荷載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，然后測定其固有頻率、阻尼比，振型

3、、動力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。由于某些關(guān)鍵技術(shù)尚未解決及缺乏大量試驗數(shù)據(jù)支持，用動載試驗數(shù)據(jù)評價承載能力尚未達到實用階段。目前，國內(nèi)橋梁荷載試驗評定的主要依據(jù)為《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》和《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》。根據(jù)校驗系數(shù)η值，查規(guī)范中表格，然后利用橋梁結(jié)構(gòu)承載力公式即可計算結(jié)構(gòu)的極限承載力。3.快速動態(tài)檢測評估承載力研究3.1動態(tài)法基本構(gòu)思動態(tài)法測定橋梁的承載能力是近十年來提出的新的研究課題。該方法基于對橋梁動力學(xué)（模態(tài)）特性變化的跟蹤分析，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)承載力測定，其基本構(gòu)思為：結(jié)構(gòu)的動態(tài)和靜

4、態(tài)特性均為結(jié)構(gòu)工作性能的表現(xiàn)，靜態(tài)特性是動態(tài)特性的一種特例，靜包含在動中。由于計算機，高精度測試儀器，分析儀器和普及和應(yīng)用，人們可以比較精確的測試盒分析結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。因而期望用比較簡單的動態(tài)測試方法代替靜態(tài)試驗，進而通過靜動對比關(guān)系，找出靜動態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系，達到以動代靜的目的。3.2動力快速檢測研究經(jīng)歷階段根據(jù)目前國內(nèi)外橋梁工程界在本領(lǐng)域的研究情況，研究大致進入如下階段：①《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中對動載試驗的目的，分類，資料整理等作了較詳細的規(guī)定和要求，并對動力試驗的結(jié)果，如動力系數(shù)，最大動應(yīng)力，最大動撓度，最低自振頻率，最大振幅等的評

5、定與分析做出了明確的關(guān)系和指標。②《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》中對動載試驗未給出明確的表達，但有這樣一段文字說明：“動載試驗的目的是測試汽車荷載對橋梁的動力作用，因此可采用接近于標準汽車荷載的汽車進行試驗，僅僅采用動力法鑒定橋梁承載能力目前還沒有成熟的經(jīng)驗，因此本文沒有列入?！雹畚靼补费芯克ㄟ^對30座簡支梁橋的測試和分析，發(fā)現(xiàn)實測的結(jié)構(gòu)基頻與理論計算很接近，因而希望通過基頻的測試來求得結(jié)構(gòu)的動剛度；重慶公路研究所通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試研究，提出了以車輛荷載與動撓度的關(guān)系來建立結(jié)構(gòu)承載力的模式。④長安大學(xué)通過定義動靜剛度比值，并建立與結(jié)構(gòu)損傷

6、之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對鋼筋混凝土梁承載力的動力試驗法評估。以上四點說明國內(nèi)外公路橋梁界已開始重視利用動態(tài)法對結(jié)構(gòu)的測試和研究，并努力進入到實用。3.3rc梁橋承載力的振動測試評估方法首先利用四片鋼筋混凝土簡支t梁開展靜力和模態(tài)測試實驗,靜載的測試內(nèi)容包括各控制斷面的撓度值和應(yīng)變值，動力測試的項目包括前三階自振頻率，阻尼比和振型。擬根據(jù)實驗成果應(yīng)用非線性回歸方法,得到不同配筋率下表征t梁剛度比和頻率比關(guān)系的曲線族方程,建立鋼筋混凝土單梁結(jié)構(gòu)動力特性與承載力之間的關(guān)系。接下來基于實測基頻和裂縫特征將整橋的動力特性分解為單梁的動力特性,應(yīng)用鋼筋混凝土單梁

7、模型試驗研究成果,對rc梁橋結(jié)構(gòu)性能進行評估?；趯崪y基頻和裂縫特征可將整橋的動力特性分解為單梁的動力特性,進而應(yīng)用鋼筋混凝土單梁模型試驗研究成果,得到單梁靜剛度的預(yù)測值eis,并引入一個能夠反映結(jié)構(gòu)當前有效配筋率的參數(shù)μnom。它是一個反映結(jié)構(gòu)當前平均工作性能的參數(shù),考慮了鋼筋銹蝕、設(shè)計或施工變異等各種因素的影響。由三個條件μmin≤μ≤μmax,fmax≤[f],δmax≤[δ]分別對應(yīng)著強度控制彎矩mu，最不利截面的變形控制彎矩mf，裂縫控制彎矩mδ。綜上所述通過4種指標μnom,mu,mf,mδ對鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)性能進行動力評估。該方法的

8、動力法評估模型為:結(jié)構(gòu)基頻和裂縫特征→剛度→名義配筋率→單梁抗彎能力。通過對某座實際rc梁橋的動力法評定得到了單梁的變形控