现有桥梁承载力检测方法

1分析计算法
首先对被检定的桥梁结构进行检查(搜集资料,现状检
查,材质与地基的检验等),然后将检查所得的有关资料和检
验测量结果,运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数进行
分析计算,从而评定出桥梁的安全承载能力.分析计算法又
分为经验系数折算和理论计算两种做法.经验系数折算法
是以桥梁原有设计荷载等级为基础,同时考虑桥梁损坏程
度,材料老化程度,桥面行驶条件,实际交通情况,桥梁建造
使用期限等因素,经过广泛的调查研究确定出各项对应的系
数,从而折算出桥梁安全承载力.理论计算法是当原桥荷载
等级不清楚或上述的各种系数较难确定时,应用结构计算理
论,估算出桥梁结构可能承受的最大外力(如弯距);然后,再
与实际检定的荷载相比较,从而判定出桥梁安全承载力的方
法.此法应注意的问题是:荷载计算应根据实际荷载,即采
用需通过的荷载等级进行验算;材料强度以实测结果为准;
应正确地把结构的缺陷估计到计算中去.
2.荷载试验法
桥梁结构荷载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接
测试的一种检定手段,是对桥梁结构性能最直观,最可靠的
检测方法,按施加荷载的类型可分为静载试验和动载试验,
我国在这方面有成熟的方法或标准.桥梁结构静载试验是
按照桥梁的设计荷载等级,根据荷载的最不利位置,布置静
载(通常是载重汽车),或者根据桥梁结构的控制内力确定荷
载及其位置,对桥梁结构进行加载,静载试验的加载量一般
为设计荷载的0.8～1.0倍,试验前应先进行估算.如果原
桥的病害较大,初步判定承载能力将降低,则加载量可先低
一点,逐步加载;若需要进行超载试验,可逐步提高加载量,
但要谨慎,加强检查,加载方法采用时间短的方式,测试所关
心截面的静位移,静应变,静转角等桥梁结构荷载响应,进而
根据测试结果推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使
用能力.静载试验可以直接了解桥梁结构承载情况,验证桥
梁结构设计理论和计算方法,确定和判断桥梁结构实际的承
载能力.可以通过某项结构响应(位移,应变或应力等)实测
值与理论计算值的对比,得到该项响应的校验系数,从而对
桥梁的结构性能进行评价.
桥梁结构动载试验采用车辆通过,冲击或环境激振等加
荷方式,通过采集设备获得桥梁结构的振动响应信号,对这
些信号进行处理得到桥梁结构的频率,模态等动力特性,进
而对桥梁结构性.对桥梁结构施加荷载(静载或动载),通过
相应的仪器设备获得桥梁结构的响应,可以根据这些响应进
行分析,得到桥梁结构的性能参数,通过这些参数的变化,对
桥梁结构进行损伤识别与性能评价.
基于结构静态响应,进行损伤识别主要有系统识别,神
经网络等方法,其中系统识别方法更为实用.系统识别方法
的概念来源于自动化领域,现逐步在土木工程领域中得到应
用.系统识别方法首先建立反映桥梁结构体系的力学模型,
由施加的荷载,分析得到理论计算的结构响应值;比较结构
响应计算值与实测值,采用某种算法,通过反复修改原建立
模型的参数,使响应计算值与实测值达到可以接受的程度
(目标函数),获得模型的参数,从而实现对桥梁结构的识别.
选取适当的识别参数是系统识别方法的首要工作,对于钢筋
混凝土梁桥可选取梁的截面刚度作为待识别结构模型参数;
对其他桥型可以转化为杆件系统,选取杆件的刚度做为识别
参数.可以分析出完好结构的相应参数,与识别的参数进行
比较分析,从而实现损伤识别与桥梁结构的评价.桥梁结构
静载试验一般条件限制较多,对测试仪器的量测精度要求高
等因素,阻碍了基于结构静态荷载响应桥梁结构的损伤识别
与评价技术的发展与应用.随着当前高新技术传感器的出
现,可以实现桥梁结构响应的高精度量测,该技术也逐步开
始应用或者和动载试验结合起来应用.
桥梁结构动力响应损伤识别在理论上被大家认可的是
融合振动理论,振动测试技术,信号采集与分析等跨学科技
术的试验模态分析法,其识别方法有系统识别,神经网络,遗
传算法等,系统识别方法的分析概念和分析过程同静力响应
损伤识别,其中主要是神经网络方法.桥梁动力特性测试简
便易行,对测试条件要求少,因而被认为是在桥梁结构损伤
识别领域最有前途的桥梁无损检测技术.但是该方法仍存
在以下问题有待解决.1)动力特性测试信号采集的噪声干
扰及信号处理中的失真,造成损伤评价结果的误判.2)动力
体系及其非线性问题的复杂性,使得桥梁结构动力很难得到
符合实际状态的结果.3)桥梁结构动刚度的复杂性,尤其是
当结构裂缝出现后,结构的动刚度表现更为复杂,同振动的
历程与应力环境密切相关,使得无法进行结构动刚度的比较
分析.因此基于结构动态荷载响应桥梁结构的损伤识别与
评价,进行理论分析的成果较多,应用于工程实践并得到损
伤评价结果的较少,仍有大量的工作要做.在桥梁结构试验
中,基于静载响应的桥梁结构分析方法是主要和基本的方
法,动载响应测试分析处于辅助的地位,其测试的桥梁结构
动力特性成果可用于桥梁的振动控制与抗震分析.
3实物调查比较法
此法是由实际交通情况来检定桥梁承载力的动态求法.
它是对被检定桥梁进行相当长期的观测,根据桥梁通过的车
辆荷载,测定车辆通过时桥梁各主要部位的挠度(跨中或产
生挠度最大处),应变,应力,裂缝开展情况等数据,然后对这
些数据进行统计分析,从而得出桥梁可以承受的荷载等级.
对不同的桥梁构件,承载能力的表达方式是不同的.例
如对于受轴向力为主的单元可采用轴力的标准;而对受弯构
件则需采用弯矩(或弯矩和剪力的联合)作为判据.就目前
来说,Taly提出的承载能力评估方法还是比较合理的.其分
析步骤如下:①分析各桥梁构件在设计活载(如汽20或汽超
20)下的最大弯矩,剪力,轴力,变形等;②计算各桥梁构件的
恒载内力(包括弯矩,剪力,轴力,变形等);③基于各桥梁构
件的真实截面特性以及设计规范所给定的指标计算各单元
的承载能力;④计算各桥梁构件的活载承载能力(由步骤3
和步骤2的计算值相减即可);⑤步骤4和步骤1的计算值
之比即可作为各单元的承载能力评价指标.
这种方法以普通的结构分析和现行的设计规范为基础,
结合实桥检测的结果进行评估,易为评估者接受和理解,但
在对结构失效模式的判断以及对结构非线性的处理上仍存
在很大的困难.另外,还有必要对设计准则的调整,安全系
数的取值,结构损伤的确定以及分析方法的选择等作进一步
的研究.