橋梁檢測中的橋梁荷載試驗是評價橋梁承載能力最直接、有效的方法,但其需要封閉交通、加載工況多、成本高。橋梁承載能力評價能否采用一種更為經(jīng)濟、有效的方法進行評價。基于撓度影響的橋梁快速荷載試驗方法,通過高精度的毫米波雷達測試橋梁控制截面的動撓度并提取橋梁的撓度影響線,在撓度影響線上進行實際車輛布載,根據(jù)車輛荷載作用下橋梁的擬合撓度值對橋梁的承載能力進行評定。該方法的核心思想是以影響線加載的撓度擬合值代替常規(guī)荷載的撓度實測值,按照《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》(JTG/T J21-01-2015)中撓度校驗系數(shù)的計算方法,根據(jù)擬合撓度計算出的撓度校驗系數(shù)對橋梁承載能力進行快速評定。該方法可以極大地縮短橋梁荷載試驗時中斷交通的時間,具有效率高、成本低、評價結(jié)果可靠等優(yōu)點,對于交通壓力較大的橋梁,可以節(jié)約巨大的社會成本。
橋梁荷載試驗是按照設計荷載、特殊荷載或者實際運營的荷載,通過等效加載原理將試驗加載車輛或重物放置在橋梁指定的位置,測試控制截面的應力/應變、撓度等靜力參數(shù),并同理論計算值進行對比,計算撓度、應力/應變校驗系數(shù)來評價橋梁的承載能力。目前,橋梁荷載試驗是評價橋梁承載能力最直接、準確的一種方式。但橋梁荷載試驗過程比較復雜,往往耗費大量人力、物力,經(jīng)濟成本較高,此外,試驗過程需要中斷交通,給道路交通帶來巨大的壓力,因此荷載試驗的應用范圍受到一定的限制。通常對技術狀況較差或者需要進行橋梁荷載等級提升時才會采用,對于難以中斷交通的橋梁荷載試驗還會產(chǎn)生巨大的社會成本。因此,對于交通要道上的橋梁,縮短橋梁荷載試驗時間顯得尤為重要。
在橋梁靜載試驗中撓度是評價橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的關鍵技術指標,撓度的精確測試也是制約橋梁評估技術的關鍵問題。毫米波雷達對于微變形測試具有非接觸、全天候、高精度、采樣頻率高、受外界環(huán)境干擾小等優(yōu)點,能實時動態(tài)實現(xiàn)對多點動撓度進行測試。毫米波雷達測試技術這些特點為橋梁動撓度的測試提供了較優(yōu)的解決方案,也為橋梁撓度影響線的測試及提取提供了技術支撐。
橋梁快速荷載試驗基于高精度毫米波雷達對橋梁動撓度進行測試,采用數(shù)據(jù)分析的方法提取橋梁的撓度影響線,在撓度影響線上進行車輛加載,才有疊加的原理計算撓度的擬合值。這樣就將傳統(tǒng)荷載試驗的現(xiàn)場多車輛加載轉(zhuǎn)化成實測影響線加載,因此該方法具有簡單、快速、準確等優(yōu)點。按照橋梁快速荷載試驗的流程,快速荷載試驗方法主要方法和步驟包括:橋梁荷載試驗方案的制定;根據(jù)荷載試驗方案進行橋梁控制截面動撓度測試;提取橋梁控制截面的撓度影響線;控制截面各測點撓度擬合值計算;計算橋梁撓度校驗系數(shù);橋梁承載能力的評定。
根據(jù)靜載試驗與橋梁快速荷載試驗方法的現(xiàn)場對比試驗,得到以下結(jié)論:
(1)基于撓度影響線的橋梁快速荷載試驗方法,能快速、準確的對橋梁承載能力進行評定,對比試驗驗證其評定結(jié)果的可靠性。
(2)雖然橋梁快速荷載試驗方法與靜載試驗的撓度校驗系數(shù)偏差略大(偏差基本在10%以內(nèi)),但對橋梁承載能力評定結(jié)果一致。該方法能夠快速評估橋梁承載能力,大大節(jié)約了荷載試驗時間和成本,可快速評估一條路上多座橋梁的承載能力。
(3)橋梁撓度影響線測試和提取采用的是加載車,車輛軸載分布對影響線的提取精度有一定的影響,通過大量實測數(shù)據(jù)的積累和進一步的研究可以提高實測撓度影響線的提取精度,進而提高該方法的可靠性和準確性。
(4)在撓度影響線上的基礎上開展應變影響線提取研究,可以使該荷載試驗方法具有廣泛的適用性,在橋梁快速評估中有較好的應用前景。
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