桥梁检测中的桥梁荷载试验是评价桥梁承载能力最直接、有效的方法,但其需要封闭交通、加载工况多、成本高。桥梁承载能力评价能否采用一种更为经济、有效的方法进行评价。基于挠度影响的桥梁快速荷载试验方法,通过高精度的毫米波雷达测试桥梁控制截面的动挠度并提取桥梁的挠度影响线,在挠度影响线上进行实际车辆布载,根据车辆荷载作用下桥梁的拟合挠度值对桥梁的承载能力进行评定。该方法的核心思想是以影响线加载的挠度拟合值代替常规荷载的挠度实测值,按照《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)中挠度校验系数的计算方法,根据拟合挠度计算出的挠度校验系数对桥梁承载能力进行快速评定。该方法可以极大地缩短桥梁荷载试验时中断交通的时间,具有效率高、成本低、评价结果可靠等优点,对于交通压力较大的桥梁,可以节约巨大的社会成本。
桥梁荷载试验是按照设计荷载、特殊荷载或者实际运营的荷载,通过等效加载原理将试验加载车辆或重物放置在桥梁指定的位置,测试控制截面的应力/应变、挠度等静力参数,并同理论计算值进行对比,计算挠度、应力/应变校验系数来评价桥梁的承载能力。目前,桥梁荷载试验是评价桥梁承载能力最直接、准确的一种方式。但桥梁荷载试验过程比较复杂,往往耗费大量人力、物力,经济成本较高,此外,试验过程需要中断交通,给道路交通带来巨大的压力,因此荷载试验的应用范围受到一定的限制。通常对技术状况较差或者需要进行桥梁荷载等级提升时才会采用,对于难以中断交通的桥梁荷载试验还会产生巨大的社会成本。因此,对于交通要道上的桥梁,缩短桥梁荷载试验时间显得尤为重要。
在桥梁静载试验中挠度是评价桥梁结构承载能力的关键技术指标,挠度的精确测试也是制约桥梁评估技术的关键问题。毫米波雷达对于微变形测试具有非接触、全天候、高精度、采样频率高、受外界环境干扰小等优点,能实时动态实现对多点动挠度进行测试。毫米波雷达测试技术这些特点为桥梁动挠度的测试提供了较优的解决方案,也为桥梁挠度影响线的测试及提取提供了技术支撑。
桥梁快速荷载试验基于高精度毫米波雷达对桥梁动挠度进行测试,采用数据分析的方法提取桥梁的挠度影响线,在挠度影响线上进行车辆加载,才有叠加的原理计算挠度的拟合值。这样就将传统荷载试验的现场多车辆加载转化成实测影响线加载,因此该方法具有简单、快速、准确等优点。按照桥梁快速荷载试验的流程,快速荷载试验方法主要方法和步骤包括:桥梁荷载试验方案的制定;根据荷载试验方案进行桥梁控制截面动挠度测试;提取桥梁控制截面的挠度影响线;控制截面各测点挠度拟合值计算;计算桥梁挠度校验系数;桥梁承载能力的评定。
根据静载试验与桥梁快速荷载试验方法的现场对比试验,得到以下结论:
(1)基于挠度影响线的桥梁快速荷载试验方法,能快速、准确的对桥梁承载能力进行评定,对比试验验证其评定结果的可靠性。
(2)虽然桥梁快速荷载试验方法与静载试验的挠度校验系数偏差略大(偏差基本在10%以内),但对桥梁承载能力评定结果一致。该方法能够快速评估桥梁承载能力,大大节约了荷载试验时间和成本,可快速评估一条路上多座桥梁的承载能力。
(3)桥梁挠度影响线测试和提取采用的是加载车,车辆轴载分布对影响线的提取精度有一定的影响,通过大量实测数据的积累和进一步的研究可以提高实测挠度影响线的提取精度,进而提高该方法的可靠性和准确性。
(4)在挠度影响线上的基础上开展应变影响线提取研究,可以使该荷载试验方法具有广泛的适用性,在桥梁快速评估中有较好的应用前景。
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