桥梁可靠度分析方法

Ⅰ 桥梁的全面检测技术

为了保证既有桥的安全运营和尽可能处长其安全使用年限，应对既有桥进行检测，而且应定期进行所谓全面检查就是对桥梁的引道、周边环境、地基下部结构、上部结构、桥面（包括桥面铺装层、伸缩缝、人行道、栏杆、防撞设施、排水设施、照明及防雷设施）、支座等作全面查看、量测。
1 桥梁的全面检测
1.1 对引道及桥址周边环境进行检查量测
①查看正桥与引桥、引道（线）的衔接处是否正常，与竣工时的情况相比较，是否有变化。②桥址及其附近的水流河道是否改变，必要时还应测定主河槽的水流速度及其流向；桥下净宽有无改变；桥墩台处培卜的局部冲刷与设计有有关数据相比是否增大。③两岸的桥头填土石砌锥坡有无冲刷、滑移和损坏。
1.2 量测全桥的标高和线形
①桥的标高和线形有联系关系，但又有区别。前者是指某点的高程值，后者则是桥梁相关点的连线。一座设计施工质量良好的桥梁，其标高和线形均应达到设计期望值。②量测的主要部位和项目有：墩台的支承垫石（即支座垫板）顶面、承台顶面和梁底处的标高；墩台身在桥的纵、横向有无偏移倾斜。a对斜拉桥和悬索桥，还应量测其主塔身在桥的纵、横向有无偏移倾斜，塔顶的变位。b对悬索桥，还应量测主缆的线形；③对拱桥，还应量测拱肋轴线的线形。
1.3 圬工梁拱检查量测
①检查圬工有无风化、剥落、破损及裂逢，特别注意变截面处、加固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋的锈蚀情况。钢筋混凝土梁应重点检查宽度超过0.2mm的竖向裂缝，并注意检查有无斜向裂缝及顺方向的纵向裂缝。预应力钢筋混梁要观测梁的上拱度变化，并注意检查有无不允许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。②拱桥应量测实际拱轴线和拱圈（或拱肋）尺寸，并检查它们有无横向（垂直于路线方向）的裂缝发生。
1.4 钢结构检查量测
①检查钢结构构件油漆涂层的完好程度，有无起皮、剥落、锈斑等。特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或构件的实际剩余厚度，以便考虑断面削弱的影响。②检查构件有无裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭、爆皮及材料夹层等。要特别注意以下部位有无疲劳裂纹发生：承受拉力或反复应力的杆件与节点板连接处或杆（构）件接头处；由于损伤造成杆（构）件断面削弱及应力集中处；纵梁与横梁的连接角钢；无盖板的纵梁上翼缘角钢；主梁间的纵向联结系的连接处；单剪铆钉处；焊缝端部及其附近的基材；U形肋与横隔板连接处焊缝等。③检查钢箱梁工地拼接的大环形焊缝（即同一截面的顶板→ 腹板→ 底板→ 腹板的周圈焊缝）和U形肋嵌补段焊缝有无异常。④检查杆件的平直度，当城市杆的弯曲矢大于杆件由长度1‰、拉杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1/500时，均应注意弯曲的影响。⑤检查铆钉头有无锈蚀，铆钉有无松动。检查高强度螺栓是否完好，有无松动和延迟断裂等情况；有无因锈蚀或其它原因降低磨擦力现象；并应严密注意节点滑移的拱度的变化。
1.5 砖石砌体的检查量测 砖石砌体不同于钢筋混凝土的一个特点是，抗拉强度更小，结构脆性大，开裂荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此，当砖石砌体出现由于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆。
1.6 墩台及基础的检查量测
①墩台的缺陷主要表现是：裂缝、剥落、空洞、钢筋外露及锈蚀、老化、变形位移等。②检查时，应对裂缝及破损具体位置、宽度、长度、深度进行量测和描述，绘制成图。
1.7 地基的检验 当发现墩台有沉降、倾斜、位移时，一定要对地基进行探测和商讨。对已成桥的地其检测是比较困难和麻烦的。可用触探和钻孔取样的方法，也可用荷载板试验。但很难在原位进行，常常只能是接近基础原位。对岩地基，可在基岩的露配镇穗头地点进行检验。
2 桥梁的检测定位方法
在结构损伤检测定位方面，目前可分为模型修正法和指纹分析法两类。
2.1 精确的有限元建模是大型桥梁凤震响应预测的重要前提；也是结构安全监测,损伤检测以及实现最优振动控制的基础。但是，尽管有限旅运无法得到了高度的发展，实际复杂结构的有限元模型仍然是有误差的。有限元建模为结构飞行提供完整的理论模态参数集，但这些参数常常与结构模态实验得到的参数不一致。因此，必须对结构理论模型进行调整或修正，使得修正后的模态参数与实验相一致，这一过程即有限元模型修正。
模型修正法在桥梁监测中主要用于把实验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较，利用直接或间接测知的模态参数，加速度时程记录，频响函数等，通过条件优化约束，不断地修正模型中的刚度和质量信息，从而得到结构变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。其主要方法有：①矩阵型法，是发展最早，最成熟，修正计算模型的整个矩阵的一类方法，它具有精度高、执行容易的特点，主要缺点是所修正的模型的物理意义不明确，丧失了原有限元模型的带状特点，这方面的代表应属Berman／Baruch的最优法。②子矩阵修正法，通过对待修正的字矩阵或单元矩阵定义修正系数，通过对宇矩阵修正系数的调整来修正结构刚度，该方法的最大优点是修正后的刚度矩阵仍保持者原矩阵的对称，稀疏性。③灵敏度法修正结构参数通过修正结构的设计参数弹性模量E截面面积A等来对有限元模型进行修正。
2.2 指纹分析方法，寻找与结构动力特性有关的动力指纹，通过这些指纹的变化来判断结构的真实状况。
在线监测中，频率是最易获得的模态参数，而且精度很高，因此通过监测频率的变化来识别结构破损是否发生是最为简单的。此外，振型也可用于结构破损的发现，尽管振型的测试精度低于频率，但振型包含更多的破损信息。利用振型判断结构的破损是否发生的途径很多；MAC，COMAC，CMS，DI和柔度矩阵法。
但大量的模型和实际结构实验表明结构损伤导致的固有频率变化很小，而振型形式变化明显，一般损伤使结构自振频率的变化都在5％以内，一般认为自振频率不能直接用来作为桥梁监测的指纹，而振型虽然对局部刚度比较敏感，但精确测量比较困难，MAC，COMAC，CMS等依赖于振型的动力指纹都遇到同样的问题。对桥缺损状态的评价缺乏统一有效的指标，有人以模糊理论，结构可靠度理论等为理论框架建立了各种桥梁使用性能评估专家系统，但必须首先建立各种规范和专家数据库。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd

Ⅱ 公路桥梁承载能力试验与检测方法

1、前言
1.1公路桥梁承载力试验的目的与作用
全国每年都有一大批结构新颖、雄伟壮观、形式多样的桥梁建成，无论在桥梁单跨跨度、结构复杂程度和施工技术难度方面，我国桥梁建设技术水平已进入世界先进之列。
随着科学技术的进步，桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化，然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在，对于建成后的桥梁工程质量旅运，人们更希望了解和掌握其使用性能和效果。
对那些影响较大、结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行全桥实桥荷载试验，是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判时最直接和有效的方法和手段。同时亦为设计理论、施工技术总结积累经验，为桥梁建设的整体水平提高创造条件，为今后桥梁的养护管理提供科学依据。
美国一位专家曾说过：“无论多么高新的结构分析技术都不能取代用于评估公路大桥性能的现场测试。当建筑物承受工作荷载时，记录下应变测试结果，根据测试结果工程师就能更好地了解桥梁的真实结构响应。”
1.2新的公路桥梁汽车荷载标准
我国颁布的行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），将使用近40年的原公路桥涵结构设计采用的车辆荷载标准模式及其分级作了重大调整。一是将四级标准车队荷载改为公路—I级、公路—，，级两级汽车荷载二是汽车荷载采用了国外普遍采用的车道荷载和车辆荷载组成的模式；另外，从形式上取消了验算荷载，将验算荷载的影响通配镇穗过多种途径间接地反映到汽车荷载模式中。
而《公路桥涵设计通用规范》（JTG D 60—2004）亦提出在公路桥涵设计时，车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算；同时多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减；当桥梁计算跨径大于150m时，还应按规定的纵向折减系数进行折减；当为多跨连续结构时，整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。
1．3解读新的汽车荷载标准
美国早在?944年就在美国公路桥梁规范（AASHO）中采用车辆荷载与车道荷载，即双轨制的活载标准，用以补充活载设计标准的缺陷与不足。采用车道荷载的最大优点是，车道荷载便于在影响线上布载，一旦影响线形状、面积及最大坐标值已知，则加载手续简便，计算工作量少而对于特定桥型结构的桥梁，其内力影响线又是一定的。所以，为简化桥梁活载标准，同时也是为了更加符合桥梁实际使用情况，我国公路桥梁的汽车荷载标准采用国际上常用模式是利多弊少的。
对于新的汽车荷载标准，《培卜通用规范》的条文说明是：
①原规范汽车荷载的计算图式是一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的，实践表明这种图式对人工和计算机加载计算都不很方便，且计算效应随桥梁跨径的变化是不连续的。而采用由均布荷载qk组成的图式，只要知道桥梁的影响线面积和最大竖坐标，荷载效应即可计算出来，并且这些影响线面积和竖坐标值可在桥梁设计的有关手册查得或通过较为简单的计算得到。
②规范所规定的车道荷载实际上是一个虚拟荷载，它的标准值qk和pk是由对汽车车队（车重和车距）的测定和效应分析得到的。
③在桥梁设计时，为取得主梁的最大受力，汽车荷载在桥面上需要偏心加载，其方法仍可用车辆荷载偏心加载，从而得到汽车荷载横向分布系数。
为适应新的汽车荷载标准，在进行公路桥梁承载力试验和检测时，则应重点测试桥梁的内力纵向影响线和荷载横向分布系数，进而分析评定桥梁的实际承载能力。
2、公路桥梁承载能力试验与检测方法
2.1桥梁承载能力定量检测程序
对公路桥梁实施荷载试验用于检测和评定其承载能力和实际状况，应遵循内外相统一的因果规律，通过由现象到本质、由表及里的深化认识和跟踪，从检测和现场荷载试验入手，寻求桥梁现状和承载力的定性关系，从而确定桥梁具体测试方案、测试孔跨及其测试部位，按逐级加载的多工况实施静态测试；按不同车速进行动态测试；利用应力释放原理，施测结构自重恒载应力（有条件和具有相应测试仪器可考虑做此项测试工作）及混凝土弹性模量；对结构几何尺寸作空间变形观测；对混凝土材料标号用综合法作探测试验等等。在一系列实测数据的基础上，将实测值与理论值作相似条件下的对比分析，以校验系数作为指标参数和合理性的衡量标准。由此，对得出的承载力指标，再经过可靠度分析和实际状况评定，从而确定桥梁实际承载能力和实际状况。
2.2桥梁纵向影响线的测试
反映桥梁承载力的主要指标当数各控制截面的内力或应力，按新规范要求，当桥梁的纵向影响线和最大竖坐标已知后，荷载作用效应（内力或应力）即可得到，桥梁的承载能力也就知道。
下面结合工程实例，介绍采用双轴荷载测定桥梁控制截面内力纵向影响线的方法，进而对桥梁承载能力进行评定。
3、拱桥承载能力测试实例
3.1黄花大桥概况
黄花大桥位于江西省萍乡市的320国道上，是一座钢筋混凝土双曲拱桥，全长188m，主桥三跨，每跨净距28.5m。主桥设计荷载汽-13，拖-60，桥面净宽7.3m，无人行道，矢跨比1／6，设计拱轴系数M=2.20，主拱圈宽度为8m，拱圈厚0，88m，立柱式腹拱墩。下部构造为：15#片石混凝土实体墩和桥台，桥墩顶宽2.5m，基础均为明挖扩大基础。
3.2测定主拱圈纵向影响线
为测定主拱圈混凝土和钢筋应力沿拱跨纵向分布情况，即纵向影响线，测试时采用两辆“罗曼”车偏下游布载，共计10个车位（如图1所示）。
为了测得纵向影响线，须采用图1方式布载，将一辆双轴汽车顺桥向布置在各载位上，所得某测点相应的应变示于相应载位的纵坐标上，并用迭代法求得该测点位置影响线纵坐标值。
为了求得某测点的纵向影响线峰值，应首先把荷载的后轴置于该测点的位置上，然后以此递推其他载位。如图1中载位①载位⑩的载位系列可求得拱顶截面上各测点的影响线峰值，因为其中载位⑤的后轴正好位于拱顶截面上。
但对L／4等位于纵粱上的各测点与上述载位系统中各载位的后轴作用位置不重合，只能求得这些测点在这些载位下的影响值，而无法直接求得这些测点的影响线峰值。
为了能实测到该测点的峰值，可在此点布置另一载位的后轴，并向前或向后递推到其它载位，直到桥面的一端，组成一个补充载位系列。如图1所示，为了补充截面L／4的峰值，补充载位系列为载位11和13组成，载位13的后轴作用点在截面L／4上。为了保证数据正确，荷载要准确称重，作用点位置要尽可能对准。
3.3桥梁荷载横向分布系数测定
为测定桥梁的荷载横向分布情况，分别在试验孔拱顶和L／4截面加载测得主拱圈挠度，进而求得桥梁的实际横向分布系数。
②加载为两辆各重300kN“大交通”偏下游布置.
3.4大桥承载能力测试结果
①由实测的桥梁荷载横向分布系数可知，大桥各肋分配内力较均匀，整体性能较好。
②在两辆“罗曼”车作用下，无论是跨中截面的混凝土和钢筋应力，还是L／4和拱脚截面混凝土应力，其沿桥跨的纵向分布情况，以及相应的纵向影响线均和理论情况相吻合。说明该桥的施工质量和使用性能较好。拱上建筑与拱圈联合作用明显。
4、连续箱梁桥承载能力测试实例
4.1大桥概况
江西吉安赣江公路大桥全长1577.08m.全桥桥孔布置为34×16m空心板+5×40mT梁+（60+4×100+60）m连续箱梁（主桥）+2X40mT梁+14X16m空心板。桥面净空为净—15+2X1.76m人行道。设计荷载：汽车—超20级，挂车—120，人群荷载3.5kN／m2。
本桥主桥上部构造为双箱单室连续箱梁，下部构造为V形预应力混凝土墩，基础为中7．8m钻孔灌注桩。
4.2试验目的和内容
本次试验的目的是检测大桥结构的刚度、强度和整体受力性能，检验大桥是否符合设计要求及能否正常使用。因此，根据本桥主桥设计特点，以及正负弯矩分布情况，在汽车—超20级荷载作用下最大正弯矩位于距39号桥墩支座中心沿赣州方向108．9m处跨中截面（以下称A截面），最大负弯矩位于距39号桥墩支座中心沿赣州方向173．34m处支座截面（以下称B截面）。各V型桥墩墩顶设纵横系梁是保证V形墩正常工作的重要部件，纵向系梁为预应力混凝土，横向系梁为普通钢筋混凝土。为此，测试截面定为A截面、B截面及41号桥墩墩顶纵系梁中点截面（以下称C截面）。
4.3测试方法
由于本桥跨径大，测试范围长，桥面宽，设计荷载标准高等特点，如采用通常用汽车加载，按设计规范的4列车队满布桥面的方法，则需要大量的重型车辆，不仅这种车辆一时难以寻找和集中，而且需花费过多的经费。为此，本次试验采取对上述截面测取实桥在试验荷载作用的实际混凝土应力和挠度纵向影响线，并和试验荷载作用下理论计算的大桥相应截面的混凝土应力和挠度值进行比较分析，从而鉴定大桥是否符合设计要求和能否满足正常使用。
4.4试验加载汽车纵向车位布置
试验时加载汽车纵向车位布置是从39号桥墩上的连续箱梁端部开始，向赣州方向每隔8m作为一个测试车位，用红油漆和钢尺在桥面上标出。共计布置41个车位，计加载范围总长335m。此时加载后对A、B、C截面产生的应力和挠度值很小，可以不考虑其影响。
4.5测试成果分析
4.5.1测试成果分类整理如下列表2—表6
4.5.2测试成果分析
①由表2至表5中各截面的实测值和相应的理论计算值的校验系数可知，均符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中所规定的1.0≥71>0.8的要求，说明本桥无论是从强度上或是刚度上均达到设计要求。
②表6中由实测挠度所推出的活载横向分布系数，较好地吻合理论计算的活载横向分布系数，说明大桥的整体受力性能较好，符合设计要求和满足正常使用要求。
4．6试验结论与桥梁承载力评定
从吉安赣江公路大桥主桥的鉴定性静载试验结果分析，大桥具有足够的刚度和强度承受设计荷载，其横向联系和桥面是强劲的，活载挠度横向分布与计算值吻合，大桥的整体受力性能良好。因此，可以认为大桥的设计和施工是成功的，达到了预期的目的，可以交付使用。
5、结语
①对于需进行施工质量评定的新建桥梁，鉴定性荷载试验的控制荷载就是设计荷载；按新规范的要求，桥梁的承载能力可通过实测主要控制截面的内力纵向影响线来分析评定。若是需进行承载能力评定的既有桥梁，应当先进行全桥检测，查明病害，再确定控制荷载，以防进行荷载试验时给既有桥带来新的损伤；如进行荷载试验是为测试重型车辆是否能通过该桥，控制荷载应选择与重型车辆具有同样效应的布载方式。
②鉴于我国现行的《公路旧桥承载能力鉴定方法》中静力加载试验项目的确定，主要是针对桥梁主要承重构件而言，对次要承重构件或局部受荷强度以及桥梁横向受力特征等问题没有涉及，而次要承重构件或桥梁横向受力特征计算取用合理性直接关系到检算结果的真实性，同时局部受荷强度问题往往是造成桥梁无法正常使用的关键问题，所以建议增加诸如行车道板、拱上建筑以及桥梁横向荷载分布测定等的加载试验项目。随着我国桥梁建设事业的发展，许多新桥型、新结构已在公路上被广泛使用，所以有必要结合全国公路桥梁普查情况，增加斜拉桥、悬索桥、连续刚构、刚构—连续粱组合体系、无梁板桥、系杆拱、预应力桁架拱、刚架拱等新桥型、新结构的加载试验项目。
③考虑到在以往的桥梁试验鉴定中，经常碰到测读的结构裂缝宽度虽然超限，但试验测得的结构主要控制截面应变和挠度要比计算结果小得多的情况，如果仅凭裂缝宽度这一单一指标超限就认定一座桥梁承载能力有问题，是不妥的。而规范对裂缝宽度的限制，更多是从耐久性角度考虑的，加上目前影响测读裂缝宽度的人为因素较多，所以在裂缝评定中建议采用裂缝形态、分布（间距）、高度和宽度以及卸荷闭合等多指标进行综合评定。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd