CN104850678A - 基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于公路桥梁检测领域。若桥梁支座或伸缩装置发生病害，可造成伸缩缝错位，在凹凸伸缩缝的激励下，可引起行车振动响应。本发明公开了一种基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，所述方法包含：定义了走行性分级评定方法和走行劣化率计算方法；依据行车加速度响应信号确定行车走行性，依据走行性实测当前值和检测初值确定走行性劣化率；以及依据分级评定的结果输出检查评定报告。通过定期跟踪监测行车走行性劣化率的变化的方法，诊断被评定对象走行性服役性能的早期损伤；在提高检测效率的同时，提升了公路桥梁伸缩装置及支座服役状况的早期损伤的识别性和检查评定的品质。

Description

基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法

技术领域

本发明属于公路桥梁检测领域，涉及公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法。

背景技术

公路桥梁支座及伸缩装置是公路桥梁中的重要构造物，通常要求养护部门对支座及伸缩装置进行周期性检查，系统地掌握其技术状况，及时发现缺损和相关环境的变化，并依检查结果对支座及伸缩装置使用功能和技术状况进行评定，科学地制定相应的养护对策。

营运条件下，公路桥梁随着服役期的延长，不可避免存在一些劣化或病害，伸缩装置劣化主要表现为伸缩缝相对错位；在错位伸缩缝与行车耦合激励下，可致行车及梁体振动响应；若错位造成台阶差过大，既影响行车安全也影响桥梁结构的安全及耐久性。

长期以来，公路桥梁支座及伸缩装置的定期检查，主要是采用人工检查的方法，存在以下问题：1、检查内容中定性检查内容多定量检测内容少；2、检查效率低且检测质量不稳定，早期病害检出率低；3、人工检测时会影响路面行车及人工记录检测内容欠规范、完整。

因此，需要一种新的公路桥梁支座及伸缩装置使用功能的检查与评定方法，提升检查评定的可靠性及效率。

发明内容

现行公路桥梁伸缩装置技术状况检查评定方法，难以实现走行性的定量及自动评定分级，无法自动生成跟踪评估数据库，也无法实现伸缩装置及支座体系服役性能早期劣化的自动识别。为克服上述现有人工检查的方法的不足，本发明提供了基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，能够实现对现役公路桥梁伸缩装置的行车走行功能劣化情况的快速检测与评估。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获得被评定对象的详细资料；

具体为搜集被评定对象的基本信息、历史检测信息；

所述基本信息包括：桥梁类型、伸缩装置类型、设计伸缩量、伸缩装置使用年限、支座类型、限速；

所述历史检测信息包括：被评定对象走行性检测初值、各检测周期走行服役性能的原始记录、历次检修或维修报告与评估结果。

所述基本信息和历史检测信息保存在被评定对象的劣化历程数据库中，劣化历程数据库存储在存储装置中；

S2：确定走行性评定模型；

具体为确定检测时速、确定行车响应允许值、确定走行性和走行劣化率计算方法；

检测时速由下式确定：

v_Test＝0.95×v_max；

式中v_max为被评定对象的行车限速；

依据行车安全性技术要求为行车不得跳车，行车响应允许值由下式确定：

G＝9.8m/s²；

式中，G为行车响应允许值；

走行性由下式确定：

$S_Y=\frac{G-{\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}}{G},$

式中，为加速度峰值检测均值；

S3：测定被评定对象的走行性；

采集车体加速度响应曲线，确定加速度峰值g_Yp，重复多次，确定加速度峰值检测均值依据公式量化行车通过被评定对象时的走行性；

S4：判断是否免于深度检查；

依走行性实测值S_Y，判断是否免于深度检查，若S_Y＞0.5，则执行S6，确定走行劣化率并生成被评定对象的走行服役性能检测报告；否则，执行S5，对被评定对象开展深度检查；S5：开展深度检查；

依据标准JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》和DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》对被评定桥梁伸缩装置和支座系统开展技术状况检查，主要检查内容为：伸缩缝台阶差检测、伸缩装置完整性检查、接缝的相对错位检查、支座的状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完整性检查、其它病害检查；

S6：确定走行劣化率；

依被评定对象竣工后或修复后的第一次走行性检测初值和走行性实测值确定走行劣化率，并诊断被评定对象走行服役性能的优劣；

走行劣化率由下式确定：

$D_{\mathrm{Sn}}=\frac{S_{Y1}-S_{\mathrm{Yn}}}{S_{Y1}}\×100\%;$

式中，S_Y1为走行性检测初值，S_Yn为走行性第n检测周期检测值；

S7：生成走行服役性能检测报告；

检测报告内容包括：检测时间、检测周期、检测时速、当前温度、加速度实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、走行服役性能评估结果、检测人员可以输入深度检查结果或建议；S8：充实劣化历程数据库；

在被评定对象的劣化历程数据库中添加当前检测记录，添加内容包括：检测时间、检测周期、桥梁类型、伸缩装置类型、行车道编号、当前温度、检测时速、加速度实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、深度检查结果、服役状况评估结果与建议。

较优地，所述走行服役性能是指，服役期间，行车通过被评定对象时，行车的走行性和走行性的衰退程度，包括：行车的走行性及走行劣化率；行车走行性是指行车的振动响应程度，通过测量行车的振动响应实现走行性量化评定且行驶中的车辆不出现跳车现象；走行劣化率是指在服役期间行车走行性降低且不能复原的衰退程度，依据走行性的检测初值与当前值确定走行性的衰退量及劣化率，上述检测初值是指被评定对象竣工或修复后的第一次走行性实测值；走行性分为优良、良好、合格、差、病害五个评定层级。

较优地，建立劣化历程数据库，所述劣化历程数据库存储在存储装置中，记录被评定对象的基本信息和历史检测信息，保存在存储单元中；所述基本信息包括桥梁类型、伸缩装置类型、设计伸缩量、伸缩装置使用年限、支座类型、限速等技术参数；所述历史检测信息包括被评定对象各检测周期走行服役性能的原始记录与评定结果。

本发明的技术方案具有以下有益效果：当行车通过被评定伸缩缝时，在伸缩缝的凹凸台阶和行车的耦合激励下，可引起行驶车辆的冲击响应，上述冲击响应与伸缩缝台阶高差及支座支承刚度密切相关；基于此，本发明的技术方案，提出表征行车走行性能和走行劣化率的量化指标；通过定期跟踪监测行车走行性劣化率衰退量的方法，实现公路桥梁支座系统及伸缩装置的早期损伤与病害的自动识别诊断；在提高检测效率的同时，提升了公路桥梁支座及伸缩装置服役状况的早期损伤的识别性和检查评定的品质，适用于现役公路桥梁支座和伸缩装置的走行服役功能的检测与评定。

附图说明

图1是依据本发明实施的基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法的流程示意图；

图2是走行性劣化历程曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，步骤如下：S1：获得被评定对象的详细资料

搜集被评定伸缩装置的以下详细资料：

桥梁类型、伸缩装置类型、支座类型、行车道编号、被评定桥梁历次检修与维修报告、当前已知的病害定性及定量信息；

搜集被评定对象的以下性能数据：

走行性检测初值、行车加速度响应允许值、设计伸缩量、限速；

S2：确定走行性评定模型

走行性包括平顺性与安全性两个方面；

检测时速为v_Test＝0.95×v_max，式中v_max为被评定对象的行车限速；

令行车以检测时速通过被评定对象，行车在凹凸不平伸缩缝激励下，引起车辆振动，其振动响应峰值与伸缩缝的错位高低差密切相关；

实时采集车体竖向加速度-时间曲线，并计算加速度峰值g_Yp，重复多次上述检测，计算确定加速度峰值的检测均值

走行性由下式确定：

$S_Y=\frac{G-{\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}}{G}$

式中，G为行车加速度响应允许值，定义为不跳车时取9.8m/s²；为加速度峰值的检测均值，单位为m/s²；

走行性评定分级

走行性评定共分五个层级：优良、良好、合格、差、病害；

走行性优良，表明行车平顺且完全无颠簸感，取值范围为S_Y≥0.90；

走行性良好，表明行车平顺但有轻度颠簸，取值范围为0.9＞S_Y≥0.75；

走行性合格，表明行车平顺但有颠簸，取值范围为0.75＞S_Y≥0.50；

走行性差，表明行车有冲击感，取值范围为小于0.50＞S_Y≥0.10；

走行性病害，表明行车有跳车感或跳车现象，取值范围为小于S_Y＜0.10；

S3：测定被评定对象的走行性

行车通过被评定对象时，实时采集车体加速度响应曲线，确定加速度峰值g_Yp，采样频率不低于1000Hz，采样时间不低于4秒；

多次重复上述检测步骤，重复n次时，检测加速度峰值的检测均值由下式确定：

${\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{g_{\mathrm{Ypi}}}{n};$

走行性检测值由下式确定：

$S_Y=\frac{9.8-{\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}}{9.8};$

S4：判断是否免于深度检查

依据走行性实测值S_Y，判断是否免于深度检查，若S_Y＞0.5，则执行S6，确定走行劣化率并生成被评定对象的走行服役性能检测报告；否则，执行S5，对被评定对象开展深度检查；S5：开展深度检查

所述现场深度检查是指，依据标准JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》和DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》对被评定桥梁伸缩装置和支座系统的技术状况开展检查，主要检查内容为：伸缩装置完整性检查、接缝的相对错位检查、支座的技术状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完整性检查、其它病害检查；包括定量检查和定性检查；

上述定量检查包括：

伸缩接缝台阶差测量、伸缩装置锚固区的完好性与裂纹检测、伸缩缝间隙宽度与均匀性测量、伸缩缝扭动与转角度测量；

上述定性检查包括：

病害检查包括：伸缩装置的病害类型、位置与程度，伸缩装置整体及病害照片，支座受力状态与病害照片；

S6：确定走行劣化率

走行劣化率由下式计算：

$D_{\mathrm{Sn}}=\frac{S_{Y1}-S_{\mathrm{Yn}}}{S_{Y1}}\×100\%$

式中，

S_Y1为走行性检测初值，为被评定对象新建竣工后或修复后的第一次检测值；

S_Yn为走行性检测当前值，为被评定对象新建竣工后或修复后第n检测周期检测值；

每个检测周期通常为3个月，最长不大于12个月。

S7：生成行车走行安全服役性能检测报告

行车走行安全服役性能检测报告包括以下主要内容：

桥梁类型与桩号、伸缩装置类型、行车道编号、检测时间、检测周期、当前温度、伸缩间隙宽度、检测时速、实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、评定结果；

检测人员可以输入深度检查结果与建议。

S8：充实劣化历程数据库

在劣化历程数据库中添加以下记录：

检测时间、检测周期、检测温度、检测时速、加速度实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、现场深度检查结果、评定结果与建议。

实施例

本实施例仅说明本发明实施的一种具体情况，并不限定本发明的其他实施情况。

以某公路桥梁为例，依据本发明基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，对上述公路桥梁的伸缩装置进行走行安全服役性能检测与跟踪评定，具体步骤如下：S1：获得被评定对象的详细资料

被评定对象该公路桥梁为连续箱梁桥，竣工时间为2012年5月，伸缩装置为异型钢双缝式伸缩装置，设计伸缩量为160mm，当前检测环境温度10℃、当前伸缩装置的50mm缝宽、限速为100公里/时、检测周期为6个月，本次检测为第6次，走行性检测初值为，行车加速度响应允许值取9.8m/s²：无检修与维修记录，历次走行性检测值与评估结果见图2。

S2：确定走行性评定模型

根据上述详细资料确定评定模型使用如下技术参数：走行性检测初值为S_Y1＝0.95，，冲行车加速度响应允许值取9.8m/s²，检测时速取95km/h。

S3：测定被评定对象的走行性

检测车以95km/h时速驶入被评定桥梁第4车道并通过伸缩缝，实时采集车体加速度响应曲线，采样频率为1000Hz，采集样本为4096个，重复三遍上述检测步骤；

第一遍检测，测得加速度峰值为g_Yp1＝6.22m/s²，

第二遍检测，测得加速度峰值为g_Yp2＝6.17m/s²，

第三遍检测，测得加速度峰值为g_Yp3＝6.96m/s²；

计算得峰值检测均值为 ${\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}=\frac{g_{\mathrm{Yp}1}+g_{\mathrm{Yp}2}+g_{\mathrm{Yp}3}}{3}=6.45m/s^2;$

计算走行性为 $S_y=1-\frac{{\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}}{9.8}=0.342.$

S4：判断是否免于深度检查

走行性实测值为0.342小于0.50，评定结果为走行性能差，则执行第S5步，对被评定对象开展深度检查。

S5开展深度检查

依据标准JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》和DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》对被评定桥梁伸缩装置和支座系统开展检查，深度检查结果如下：

1)伸缩装置主梁用异形钢完好、伸缩缝台阶差检测值为5mm、车辆通过伸缩缝时有噪声与振动，依据JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》判定桥梁伸缩装置技术状况合格；

2)检查桥梁支座发现普通橡胶支座存在橡胶层严重外鼓变形现象，依据DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》判定普通橡胶支座技术状况已达到3级病害。

S6：确定走行劣化率

已知：走行性检测初值为S_y1＝0.95，第6检测周期走行性检测值为S_y6＝0.342；计算得走行劣化率为

$D_{S6}=\frac{S_{Y1}-S_{Y6}}{S_{Y1}}\×100=\frac{0.950-0.342}{0.950}\×100=64.02\%.$

S7：生成行车走行安全服役性能检测报告

行车走行安全服役性能检测报告主要内容包括：

检测时间：2015年1月18日、环境温度：10℃、桥梁类型：连续箱梁桥、伸缩装置类型：异型钢双缝式伸缩装置、伸缩装置的缝宽：50mm、检测行车速度：95km/h；

走行性检测值：S_Y＝0.342、走行劣化率：D_S6＝64.02％，

深度检查结论

1)伸缩装置主梁用异形钢完好、伸缩缝台阶差检测值为5mm、车辆通过伸缩缝时有噪声与振动，依据JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》判定桥梁伸缩装置技术状况合格；

2)检查桥梁支座发现普通橡胶支座存在橡胶层严重外鼓变形现象，依据DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》判定普通橡胶支座技术状况已达到3级病害。

评定结果为：该桥梁伸缩装置技术状况合格，但被评定对象走行性能差，行车有颠簸和冲击。依据跟踪监测行车走行性劣化率，识别到普通橡胶支座的损伤劣化始于通车一年后，并呈持续劣化状态，造成行车走行性不可恢复的持续衰退，当前普通橡胶支座技术状况已发展至3级病害。

S8：充实劣化历程数据库

在劣化历程数据库中添加以下内容：

检测时间：2015年1月18日、环境温度：10℃、检测时速：95km/h、加速度-时间实测曲线、走行性检测值：0.342、走行劣化率：64.02％、伸缩缝宽50mm、最大台阶差值：5mm，评定结果为走行性能差，行车有明显冲击振动并伴随噪声，橡胶支座严重变形外鼓，达到《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》中规定的3级病害。

Claims (3)

1.基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获得被评定对象的详细资料；

具体为搜集被评定对象的基本信息、历史检测信息；

所述基本信息包括：桥梁类型、伸缩装置类型、设计伸缩量、伸缩装置使用年限、支座类型、行车限速；

所述历史检测信息包括：被评定对象走行性检测初值、各检测周期走行服役性能的原始记录、历次检修或维修报告与评估结果；

所述基本信息和历史检测信息保存在被评定对象的劣化历程数据库中，劣化历程数据库存储在存储装置中；

S2：确定走行性评定模型；

具体为确定检测时速、确定行车响应允许值、确定走行性和走行劣化率计算方法；

检测时速由下式确定：

v_Test＝0.95×v_max；

式中v_max为被评定对象的行车限速；

依据行车安全性技术要求为行车不得跳车，行车响应允许值由下式确定：

G＝9.8m/s²：

式中，G为行车响应允许值；

走行性由下式确定：

$S_Y=\frac{G-{\stackrel{\‾}{g}}_{\mathrm{Yp}}}{G};$

式中，为加速度峰值检测均值；

S3：测定被评定对象的走行性；

采集车体加速度响应曲线，确定加速度峰值g_Yp，重复多次，确定加速度峰值检测均值依据公式量化行车通过被评定对象时的走行性；

S4：判断是否免于深度检查；

依据走行性实测值S_Y，判断是否免于深度检查，若S_Y＞0.5，则执行S6，确定走行劣化率并生成被评定对象的走行服役性能检测报告；否则，执行S5，对被评定对象开展深度检查；

S5：开展深度检查；

依据标准JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》和DB32/T 2172-2012《公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准》对被评定桥梁伸缩装置和支座系统开展技术状况检查，主要检查内容为：伸缩缝台阶差检测、伸缩装置完整性检查、接缝的相对错位检查、支座的状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完整性检查、其它病害检查；

S6：确定走行劣化率；

依据被评定对象竣工后或修复后的第一次走行性检测初值和走行性实测值确定走行劣化率，并诊断被评定对象走行服役性能的优劣；

走行劣化率由下式确定：

$D_{\mathrm{Sn}}=\frac{S_{Y1}-S_{\mathrm{Yn}}}{S_{Y1}}\×100\%;$

式中，S_Y1为走行性检测初值，S_Yn为走行性第n检测周期检测值；

S7：生成走行服役性能检测报告；

检测报告内容包括：检测时间、检测周期、检测时速、当前温度、加速度实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、走行服役性能评估结果、检测人员可以输入深度检查结果或建议；

S8：充实劣化历程数据库；

在被评定对象的劣化历程数据库中添加当前检测记录，添加内容包括：检测时间、检测周期、桥梁类型、伸缩装置类型、行车道编号、当前温度、检测时速、加速度实测曲线、走行性检测值、走行劣化率、深度检查结果、服役状况评估结果与建议。

2.根据权利要求1所述的基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，其特征在于，所述走行服役性能包括：行车走行性和走行劣化率；行车走行性是指行车的振动响应程度，走行劣化率是指在服役期间行车走行性降低且不能复原的衰退程度。

3.根据权利要求1所述的基于行车走行性的公路桥梁伸缩装置走行服役性能评定方法，其特征在于，所述走行性分为优良、良好、合格、差、病害五个评定层级。