桥梁结构试验与检测技术概述

桥梁梁结结构构试试验验与与检检测测技技术术概概述述1.1概述述一、、课课程程要要求求熟悉悉简简单单桥桥梁梁结结构构试试验验方方案案制制订订熟悉悉试试验验加加载载方方法法和和手手段段熟悉悉常常用用量量测测仪仪器器的的原原理理和和应应用用熟悉悉数数据据处处理理方方法法熟悉悉结结构构性性能能分分析析和和评评价价方方法法熟悉悉桥桥梁梁结结构构技技术术状状况况评评价价方方法法（（承承载载力力评评定定））了解解桥桥梁梁施施工工监监测测与与健健康康监监测测二、、考考查查方方式式考试试成成绩绩60%平时时成成绩绩（（考考勤勤、、课课堂堂表表现现、、作作业业））25%实验验成成绩绩15%三、本课程的的地位本专业主干课课程与毕业设计密密切相关，是是顺利完成毕毕业设计的基基础毕业设计的主主要内容大多以原型桥桥梁为对象结构分析试验方案制订订桥梁荷载试验验、技术状况况检测评定数据处理和结结构性能分析析（或结构检检算）根据对象的特特性，进行有有针对性的加加固维护设计计主要研究对象象:桥梁承重结构构以现场试验检检测技术为主主要讨论对象象四、何为结构构试验检测用人为控制的的方式对结构构施加预定的的影响因素（（荷载等），，提取结构响响应信息（参参数）、对结结构性能进行行评定的方法法应用领域：土土木、房建、、汽车、航空空航天……，涉及领域很很宽广研究对象：主主要承重结构构研究内容：生生产鉴定、设设计计算理论论、施工/健康监测…试验类型：原原型试验检测测、模型试验验研究主要手段：结结构加载获获取取相应参数性性能能评价主要目的：基基于实测的结结构性能评价价、工程鉴定定、科学研究究……应用：桥梁结结构试验，构构件试验，科科学研究五、理论分析析与试验研究究的关系1、荷载对结结构（系统））的作用输入系系统特性性响响应应（约束条件件）永久荷载结结构形式、连连接方式位位移移基本可变荷载载材材料特特性、截面特特性应应力环境引起附加加荷载刚刚度、质量量抗抗裂裂性能动力荷载自自振特性动动力力性能2、理论分析析输入已知系系统统设计和结构构分析计计算结结构响应响应是否满足足约束条件(规范限定)重重新设计计，直至满足足3、试验分析析试验研究测测试系系统实际响应应求求解系统实实际特性研究系统特性性与设计要求求符合性验验证证和发展计算算理论否六、试验检测测与加固维护护技术的关系系试验检测是加加固维护技术术的基础只有客观获取取（检测）结结构的现状（（特征），才才可能有针对对性地进行加加固维护设计计和施工试验检测技术术是评价加固固维护效果的的主要手段试验检测是加加固技术的组组成部分（如如加固过程的的效果和安全全监测）试验检测技术术在结构维护护中应用广泛泛，如：通过试验检测测获取的信息息，为维护、、养管提供决决策依据重大结构安全全运行监测特殊车辆通行行的结构检测测和维护交通事故、自自然灾害后的的检测与维护护加固七、桥梁结构构现场试验检检测方法（一）桥梁结结构检查及技技术状况评价价1、桥梁检查分分为经常检查、定定期检查和特特殊检查2、经常检查：：全面巡查，，目测为主，，桥梁管理部部门承担3、定期检查：技术状况全面面检查，为使使用功能评定定，制订管养养计划提供依依据。目测辅辅以必要设备备，具有检测测资质单位承承担。推荐用用各部件权重重及综合评定定方法，技术术状况等级分分五类4、特殊检查：：为查清病害害原因、破损损程度，评价价承载能力、、抗灾能力，，确定桥梁技技术状况的一一系列工作，，分专门检查查和应急检查查，具有检测测资质单位承承担。荷载试试验属特殊检检查5、规范依据：：《公路桥涵养护护规范》（JTGH11-2004)、《公路桥梁技术术状况评定标标准》（JTG/TH21-2011）七、桥梁结构构现场试验检检测方法（二）基于技技术状况检测测的结构检算算评定1、适用以下情情形（1）技术状况等等级为四、五五类的桥梁（2）拟提高荷载载等级的桥梁梁（3）需通行大件件运输车辆的的桥梁（4）遭受重大自自然灾害或意意外事件的桥桥梁2、方法（1）引入检算系系数Z1或Z2（2）考虑影响承承载力的各种种因素（承载载能力恶化、、截面折减、、配钢筋截面面折减）及活活载影响修正正系数,必要时需进行行荷载试验（3）按两类极限限状态计算抗抗力效应和作作用效应，是是一种引入分分项检算系数数修正极限状状态设计表达达式检测与检检算相结合方方法3、依据：《公路桥梁承载载能力检测评评定规程》(JTG/TJ21-2011)七、桥梁结构构现场试验检检测方法（三）桥梁荷荷载试验1、适用：新桥桥或旧桥2、方法(1)通过必要的试试验计算，以以设计活载为控制，对控控制部位（（截面）对对结构施加荷荷载（静力））（2）模拟桥梁在在设计活载作作用下的最不利受力状状况（3）通过量测应变（应力））、挠度、裂裂缝宽度等力学指标（4）依据现有试试验评价方法法对桥梁承载载力做出分析析评定3、特点：应用用十分广泛、、比较直观可可靠，但评价价体系不够完完备，主要基基于活载增量量的比较分析析4、规范依据：：《公路桥梁荷载载试验规程》(JTG/TJ21-01-2015)（四）无损检检测1、技术特点2、内容（1）混凝土裂缝缝深度（2）混凝土强度度和碳化深度度（3）混凝土结构构内部缺陷（4）混凝土结构构结合面质量量（5）基桩完整性性（6）氯离子含量量（7）钢筋锈蚀（（电化学法和和电阻率法））（8）混凝土内部部钢筋位置、、保护层厚度度、钢筋直径径（9）钢结构探伤伤和焊缝质量量3、应用：技术术状况评定，，专项检测4、规范依据八、工程学科科发展对试验验检测技术的的推动作用1、大规模工工程建设，试试验需求日益益增大2、工程问题题日趋复杂3、更多采用用整体结构和和足尺结构试试验4、试验手段段多样化，试试验模拟更加加准确5、测试分析析技术不断完完善九、试验检测测技术的发展展1、计算机技技术发展和应应用2、新型传感感器的发展和和应用3、无损检测测技术的发展展和应用4、试验加载载手段更加先先进1.2试验目的和任任务一、结构试验验任务（目的）针对实际结构构物或模型，以车辆荷载、模模拟地震作用用、风力、温温度变化等作为影响因素素以各种试验技技术为手段，，以量测仪器仪表表为工具，测定结构在荷载作用下下的响应参数（指标））评定结构的刚刚度、强度、、抗裂性能、、承载力以及及营运性能获取理论计算算无法确定的的参数，如桥桥梁的阻尼比比、冲击系数数等动力参数数检验和发展结结构的计算理理论、假定、方法法为新结构、新材材料、新工艺艺的开发和推推广应用提供供依据二、结构试验流程程三、研究性试试验1、任务和目目的（1）发展、、验证或提出出设计计算理理论、假定（2）开发或或验证新结构构、新技术、、新材料、新新工艺（3）为规范范修订提供基基础数据（4）解决重重大工程技术术问题2、特点（1）试验对对象多为模型型，有时采用用原型（足尺尺）（2）针对性性强，试验精精度较高（3）试验过过程包括弹性性、塑性、破破坏等各个阶阶段（4）通常在在室内进行，，技术环节多多，周期长1.2试验目的和任任务贵州乌江吊拉拉组合桥（原型）贵州乌江吊拉拉组合桥（模型）重庆大佛寺大大桥稳定模模型试验重庆寸滩内河河直立码头模型试验四、生产鉴定定性1、任务和目目的直接为工程服服务，解决工工程实际问题题，以规范或或设计要求为为依据(1)确定定新建结构的的承载力和使使用性能(2)为旧旧结构的加固固改造提供依依据(3)现有有结构鉴定，，确定当前承承载力、安全全性和限制条条件(4)工程程事故处理(5)预制制构件等产品品质量检验2、特点(1)多为为现场原型试试验(2)一般般不进行破坏坏试验，以正正常使用为主主要考察阶段段(3)以规规范为依据，，以力学性能能评价为主要要目的(4)有严严格试验程序序鱼洞长江大桥桥主桥静载试试验

（竣工工验收试验，，2008年年10月）鱼洞长江大桥桥概貌

主桥桥:145+2*260+145m刚构云南海口特大大桥(主跨150m),竣工验收鉴定定试验（2006年12月）云南元磨高速速路元江大桥桥（58m

+182m+265m+194m+70m）竣工验收鉴定定试验(2003年8月)旧桥承载力、、适应性评定定试验重庆忠县长江江大桥（主跨560m，2006年11月）重庆涪陵长江江大桥（149+330+149m,2009年1月）贵州西溪干沟沟大桥加固方方法研究现现场试验(主主跨160m,2006年6月)某桁式组合拱拱桥局部严重重破损重庆茶园某桥桥预制构件试试验

（40m，2011年7月）重庆寸滩码头头某桥预制构构件试验（20m，2011年）五、科研试验验与生产鉴定定试验的差异异1、研究对象不不同2、工作内容和和研究目的有有差异3、试验加载阶阶段有差异4、试验环境条条件不同5、试验周期有有差异6、采取的技术术手段有差异异7、科研试验：：一般增对同同性问题，具具有普遍的应应用价值生产鉴定性试试验：只针对对特定的原型型结构1、计算方法法合理，符合合实际2、试验方案案科学、可行行（加载方法法、结构约束束支撑、量测测方法）3、量测设备备选用合理，，精度、分辨辨率满足要求求4、尊重科学学、尊重数据据5、依据规范范，准确评价价结构性能6、举例（1）量测仪器选选择对测试结结果影响（2）钢筋混凝土土结构应力（（应变）测试试（3）混凝土箱型型拱桥承载力力评定主导内内力确定六、试验检测测方法的重要要性一、实物（原原型）/模型型试验1、实物试验验(1)实际际结构为对象象，多为现场场试验，直接接为生产服务务(2)主要考察正常常使用阶段，，一般不进行行破坏(3)风险险大，周期短短，环境干挠挠较难控制，，误差源较多多2、模型试验验(1)仿真真试验，模型型具备原型重重要特征（相相似设计）(2)周期期长、针对性性强，环境一一定程度可控控(3)研究究结构各阶段段力学性能，，数据完整，，评定更加科科学(4)模型型制作质量对对结果影响大大，技术环节节较多1.3结构试验分类类二、静力/动动力试验1、静力试验验在最不利位置置施加设计静静荷载荷载图式按试试验目的、荷荷载等效原则则确定获取结构变位位、应变以及及裂缝等响应应数据考察结构强度度、刚度、抗抗裂性、稳定定性评定结构承载载力和使用性性能正常使用阶段段（生产鉴定定为主）进行破坏试验验（科研为主主）2、动力试验验对结构施加动动荷载：汽车车冲击和刹车车、风、地震震、疲劳荷载载等模拟结构所承承受的实际动动荷载历程或或振动形态典型试验：桥桥梁结构动载载试验、振动动台试验、风风洞试验、疲疲劳试验目的：结构自自振特性、动动力响应、抗抗震抗风（振振源）分析三、室内/室室外试验1、室内试验可控制或制造造的工作环境境，减少或消消除不利因素素对试验的影影响良好的工作环环境有利于精精密量测仪器器的使用便于实施连续续试验典型试验：一一般研究性静静力试验、动动力试验（振振动台试验、、风洞试验、、疲劳试验、、冲击试验））2、现场试验位于生产和施施工现场属于实际工作作状态下的试试验，多为实实物（原型））试验量测结果容易易受到温度、、电磁干扰等等的影响试验精度相对对较低典型试验：桥桥梁荷载试验验四、长期/短短期试验试验时间长短短根据试验目目的、解决问问题的步骤确确定1、短期荷载试试验结构试验多为为短期荷载试试验静力试试验是是按照照加载载程序序，荷荷载从从零开开始分分级施施加到到结构构破坏坏或到到某特特定阶阶段后后持荷荷一定定时间间即进进行分分级卸卸载2、长期期荷载载试验持续几几个月月甚至至数年年，大大多属属于科科研性性质的的试验验用于研研究结结构或或材料料在长长期荷荷载作作用下下的性性能典型试试验：：结构构混凝凝土的的收缩缩徐变变试验验、预预应力力筋的的松弛弛试验验、混混凝土土受弯弯构件件的裂裂缝开开展一、试试验规规划1、明明确试试验目目的、、内容容抓抓住主主要矛矛盾，，查阅阅资料料，考考察试验条条件试试验验规划划，编编写试试验大大纲2、大大纲：：指导导试验验纲领领性文文件，，对程程序、、技术术要求求作系系统阐阐述3、在在大纲纲基础础上，，编制制具体体实施施方案案二、试试验准准备（（桥梁梁荷载载试验验为例例）1、现现场考考察、、资料料收集集2、结构构试验验计算算，试试验方方案编编制3、量测测仪器器选用用、调调试与与率定定4、检测测平台台准备备、加加载车车辆准准备，，测点点布置置，仪仪器调调试5、结构构重要要响应应数据据的计计算、、预估估6、人员员分工工，安安全控控制，，以及及其他他技术术准备备1.4结构试试验检检测一一般程程序三、加加载试试验和和量测测阶段段按预定定方案案和加加载程程序，，采用用适宜宜设备备进行行加载载，运运用各各种量测仪仪器，，采集集和记记录结结构受受载后后各项项指标标1、关关键数数据监监测分分析，，随时时掌握握结构构状态态，必必要时时应调调整方方案2、保保证数数据完完整性性，如如裂缝缝、破破坏特特征等等不可可复现现数据据的采采集3、加加载安安全控控制，，避免免意外外事故故四、资资料分分析与与总结结1、原原始数数据收收集和和归档档2、数数据处处理分分析3、试试验结结论4、编编写研研究报报告病人诊诊疗过过程结构检检测与与维护护过程程初诊病理指指标检检验指标解解读和和会诊诊手术或或其他他治疗疗效果评评价（（检验验）考察，，制定定方案案试验和和参数数量测测评价，，维护护方案案制订订加固维维护实实施试验检检测效效果评评价举例1.5试验内内容与与依据据一、试验内内容（桥梁梁荷载载试验验为例例）1、静力试试验控制部部位的的应变变（应应力））控制截截面的的应力力分布布控制截截面的的最大大变位位结构的的纵、、横向向变形形分布布规律律支点沉沉降和和支点点转角角混凝土土结构构抗裂裂性能能，包包括最最大裂裂缝宽宽度、、裂缝缝扩张张、裂裂缝分分布桥梁外外观缺缺陷及及病害害检查查主体结结构和和桥面面线形形斜拉索索、吊吊杆的的恒载载索力力及活活载索索力材