CN114722458B - 一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，包括以下步骤：步骤a、分析数据采集；步骤b、采集数据处理，换算得到最大弹性应变、最大弹性挠度、残余应变及残余挠度；步骤c、试验评定参数计算，计算评定参数：应变和挠度校验系数、应变和挠度相对残余以及应变和挠度偏离系数标准差；步骤d，承载能力综合评定，得出结论；试验结果各评定参数满足：应变和挠度校验系数小于1，应变和挠度相对残余小于20％，应变和挠度偏离系数标准差小于15％，判定结构强度、刚度、恢复原状态能力及横向联系均处于安全状态，桥梁整体承受上部荷载的性能良好。本发明有效实现对在役空心板梁桥承载能力的综合评定。

Description

一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法
技术领域
本发明涉及属于桥梁检测、评估与加固领域，具体地，涉及一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法。
背景技术
在我国公路与城市桥梁运营体系中，占比90％以上的桥梁为中小跨径桥梁。其中，空心板梁桥以其结构简单、受力状态清晰、易预制、梁体质量容易控制等优势成为中小跨径桥梁的首选桥型之一。
然而，空心板梁桥在运营过程中因其横向联系薄弱导致梁板间横向传力不畅，甚至出现单板受力的现象日益突出。现有研究成果及工程技术手段针对空心板梁间横向传力弱的问题提出了多种解决手段，对现有结构进行维修加固。但，如何有效地对维修加固后的效果进行综合评价是个问题。
针对结构维修加固后效果的评价问题，工程界常通过桥梁荷载试验进行直观、有针对性地评定，试验通过测试空心板梁桥在试验荷载作用下各梁板的应变和挠度，换算出梁板的应变、挠度校验系数及相对残余，从而推测出桥梁结构强度、刚度及恢复原状态的能力是否满足设计和规范要求。此评价方法满足于各独立梁板承载能力的评定，但对由各梁板组成的整体评价考虑欠妥，即没有考虑梁板间横向传力结构(以下简称铰缝)的工作性能。然而，铰缝是实现各空心板梁间横向传力的重要构件，影响着作用荷载的横向分布及桥梁的整体受力性能，加固处置中铰缝的处置及加固后的性能评价是不容忽视的重要内容。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决空心板梁桥整体承载能力的综合评定问题，本发明提供一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，在原有荷载试验评价体系中增设梁板间铰缝的工作性能评价，以达到对桥梁综合评价的目的；提出了“偏离系数标准差”指标，运用此指标参数能有效达到评价铰缝工作性能的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，所述方法包括以下步骤：
步骤a、分析数据采集
针对空心板梁桥，设计试验方案，现场布置试验测点，对试验结构进行试验加载，测试如下试验数据：加载前应变测值Si0，加载达到稳定时应变测值Sl0，卸载后达到稳定时应变测值Su0和应变加载理论值Ss0；加载前挠度的测值Si1，加载达到稳定时挠度的测值Sl1，卸载后达到稳定时挠度的测值Su1和挠度加载理论值Ss1；
步骤b、采集数据处理
对试验采集数据进行分析处理，换算得到：
最大弹性应变＝Sl0-Su0；
最大弹性挠度＝Sl1-Su1；
残余应变＝Su0-Si0；
残余挠度＝Su1-Si1；
步骤c、试验评定参数计算
依据数据处理得到的结果，分别计算评定参数，应变和挠度校验系数、应变和挠度相对残余以及应变和挠度偏离系数标准差：
应变校验系数＝最大弹性应变/Ss0；
挠度校验系数＝最大弹性挠度/Ss1；
应变相对残余＝残余应变/(Sl0-Si0)×100％；
挠度相对残余＝残余挠度/(Sl1-Si1)×100％；
应变偏离系数＝2×(Ss0-最大弹性应变)/(Ss0+最大弹性应变)×100％；
挠度偏离系数＝2×(Ss1-最大弹性挠度)/(Ss1+最大弹性挠度)×100％；
偏离系数标准差为各测点计算所得一组偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差；
所述应变校验系数用于评定结构强度技术状况，所述挠度校验系数用于评定结构刚度技术状况；所述应变和挠度相对残余用于评定结构恢复原状态能力，所述应变和挠度偏离系数标准差用于评价结构横向联系安全状态，作用荷载横向分布传递情况及桥梁整体承受上部荷载的性能；
步骤d，承载能力综合评定，得出结论
当应变校验系数和挠度校验系数小于1，应变相对残余和挠度相对残余小于20％，应变偏离系数标准差和挠度偏离系数标准差小于15％，判定结构强度、刚度、恢复原状态能力及横向联系均处于安全状态，桥梁整体承受上部荷载的性能良好。
进一步，所述步骤c中，所述偏离系数反映实测值与理论值的偏离程度，所述偏离系数标准差σp为计算所得偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差，σp小于15％时，判定横向传力状态良好；σp大于等于15％时，判定横向传力不畅，需要增强横向联系。
本发明为解决空心板梁桥整体性能评价问题，创新性地提出了结合梁板强度、刚度以及整跨横向传力状态的综合评定方法，以应变、挠度及偏离系数标准差进行综合度量分析。
本发明的有益效果主要表现在：1)利用偏离系数标准差σp，能够有效克服空心板梁桥铰缝难以定量评价的现实问题，能够有效评定空心板梁桥铰缝的技术状况；2)铰缝技术状况的定量评定，是对原有评价体系的有效补充，使评价体系不仅解决各独立梁板承载能力的评定问题，同时能有效解决空心板梁桥整体承载能力的综合评定问题；3)依据判定结果，对结构进行相应处置，能够有效避免空心板梁桥单板受力问题，降低工程事故发生概率；4)能够填补行业内对在役空心板梁桥结构承载能力评定的内容，避免评定结果的不全面性。
附图说明
图1是空心板梁三维布置图；
图2是中梁断面图；
图3是边梁断面图；
图4是挠度(位移)测点布置图；
图5是应变测点布置图。
1-桥面铺装层，2-横向传力结构(铰缝)，3-中梁，4-边梁，5-桥面铺装厚度三维展示。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1～图5，一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，包括以下步骤：
步骤a、分析数据采集
针对空心板梁桥(如图1)，设计试验方案，现场布置试验测点(如图4中的挠度(位移)测点(圆圈)、图5中的应变测点(黑点))，对试验结构进行试验加载，测试在试验荷载作用下结构的应变和挠度。
测试如下试验数据：加载前应变测值Si0，加载达到稳定时应变测值Sl0，卸载后达到稳定时应变测值Su0和应变加载理论值Ss0；加载前挠度的测值Si1，加载达到稳定时挠度的测值Sl1，卸载后达到稳定时挠度的测值Su1和挠度加载理论值Ss1；
步骤b、采集数据处理
对试验采集数据进行分析处理，换算得到：
最大弹性应变＝Sl0-Su0；
最大弹性挠度＝Sl1-Su1；
残余应变＝Su0-Si0；
残余挠度＝Su1-Si1；
步骤c、试验评定参数计算
依据数据处理得到的结果，分别计算评定参数，应变和挠度校验系数、应变和挠度相对残余以及应变和挠度偏离系数标准差：
应变校验系数＝最大弹性应变/Ss0；
挠度校验系数＝最大弹性挠度/Ss1；
应变相对残余＝残余应变/(Sl0-Si0)×100％；
挠度相对残余＝残余挠度/(Sl1-Si1)×100％；
应变偏离系数＝2×(Ss0-最大弹性应变)/(Ss0+最大弹性应变)×100％；
挠度偏离系数＝2×(Ss1-最大弹性挠度)/(Ss1+最大弹性挠度)×100％；
偏离系数标准差为各测点计算所得一组偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差；
所述应变校验系数用于评定结构强度技术状况，所述挠度校验系数用于评定结构刚度技术状况；所述应变和挠度相对残余用于评定结构恢复原状态能力，所述应变和挠度偏离系数标准差用于评价结构横向联系安全状态，作用荷载横向分布传递情况及桥梁整体承受上部荷载的性能；
步骤d，承载能力综合评定，得出结论
当应变校验系数和挠度校验系数小于1，应变相对残余和挠度相对残余小于20％，应变偏离系数标准差和挠度偏离系数标准差小于15％，判定结构强度、刚度、恢复原状态能力及横向联系均处于安全状态，桥梁整体承受上部荷载的性能良好。
所述步骤c中，所述偏离系数反映实测值与理论值的偏离程度，所述偏离系数标准差σp为计算所得偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差，σp小于15％时，判定横向传力状态良好；σp大于等于15％时，判定横向传力不畅，需要增强横向联系。
上述描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的具像，在不脱离本发明的范畴的情况下所做出的修改都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤a、分析数据采集
针对空心板梁桥，设计试验方案，现场布置试验测点，对试验结构进行试验加载，测试如下试验数据：加载前应变测值Si0，加载达到稳定时应变测值Sl0，卸载后达到稳定时应变测值Su0和应变加载理论值Ss0；加载前挠度的测值Si1，加载达到稳定时挠度的测值Sl1，卸载后达到稳定时挠度的测值Su1和挠度加载理论值Ss1；
步骤b、采集数据处理
对试验采集数据进行分析处理，换算得到：
最大弹性应变＝Sl0-Su0；
最大弹性挠度＝Sl1-Su1；
残余应变＝Su0-Si0；
残余挠度＝Su1-Si1；
步骤c、试验评定参数计算
依据数据处理得到的结果，分别计算评定参数，应变和挠度校验系数、应变和挠度相对残余以及应变和挠度偏离系数标准差：
应变校验系数＝最大弹性应变/Ss0；
挠度校验系数＝最大弹性挠度/Ss1；
应变相对残余＝残余应变/(Sl0-Si0)×100％；
挠度相对残余＝残余挠度/(Sl1-Si1)×100％；
应变偏离系数＝2×(Ss0-最大弹性应变)/(Ss0+最大弹性应变)×100％；
挠度偏离系数＝2×(Ss1-最大弹性挠度)/(Ss1+最大弹性挠度)×100％；
偏离系数标准差为各测点计算所得一组偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差；
所述应变校验系数用于评定结构强度技术状况，所述挠度校验系数用于评定结构刚度技术状况；所述应变和挠度相对残余用于评定结构恢复原状态能力，所述应变和挠度偏离系数标准差用于评价结构横向联系安全状态，作用荷载横向分布传递情况及桥梁整体承受上部荷载的性能；
步骤d，承载能力综合评定，得出结论
当应变校验系数和挠度校验系数小于1，应变相对残余和挠度相对残余小于20％，应变偏离系数标准差和挠度偏离系数标准差小于15％，判定结构强度、刚度、恢复原状态能力及横向联系均处于安全状态，桥梁整体承受上部荷载的性能良好。
2.如权利要求1所述的一种针对在役空心板梁桥承载能力的综合评定方法，其特征在于，所述步骤c中，所述偏离系数反映实测值与理论值的偏离程度，所述偏离系数标准差σp为计算所得偏离系数进行数学运算得到偏离系数标准差，σp小于15％时，判定横向传力状态良好；σp大于等于15％时，判定横向传力不畅，需要增强横向联系。
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