桥梁结构试验与检测技术概述

桥梁结构试验与检测技术概述1.1概述一、课程要求熟悉简单桥梁结构试验方案制订熟悉试验加载方法和手段熟悉常用量测仪器的原理和应用熟悉数据处理方法熟悉结构性能分析和评价方法熟悉桥梁结构技术状况评价方法（承载力评定）了解桥梁施工监测与健康监测二、考查方式考试成绩60%平时成绩（考勤、课堂表现、作业）25%实验成绩15%三、本课程的地位本专业主干课程与毕业设计密切相关，是顺利完成毕业设计的基础毕业设计的主要内容大多以原型桥梁为对象结构分析试验方案制订桥梁荷载试验、技术状况检测评定数据处理和结构性能分析（或结构检算）根据对象的特性，进行有针对性的加固维护设计主要研究对象:桥梁承重结构以现场试验检测技术为主要讨论对象四、何为结构试验检测用人为控制的方式对结构施加预定的影响因素（荷载等），提取结构响应信息（参数）、对结构性能进行评定的方法应用领域：土木、房建、汽车、航空航天……，涉及领域很宽广研究对象：主要承重结构研究内容：生产鉴定、设计计算理论、施工/健康监测…试验类型：原型试验检测、模型试验研究主要手段：结构加载获取相应参数性能评价主要目的：基于实测的结构性能评价、工程鉴定、科学研究……应用：桥梁结构试验，构件试验，科学研究五、理论分析与试验研究的关系

1、荷载对结构（系统）的作用输入系统特性响应（约束条件）永久荷载结构形式、连接方式位移基本可变荷载材料特性、截面特性应力环境引起附加荷载刚度、质量抗裂性能动力荷载自振特性动力性能

2、理论分析

输入已知系统设计和结构分析计算结构响应响应是否满足约束条件(规范限定)重新设计，直至满足

3、试验分析试验研究测试系统实际响应求解系统实际特性研究系统特性与设计要求符合性验证和发展计算理论否六、试验检测与加固维护技术的关系试验检测是加固维护技术的基础只有客观获取（检测）结构的现状（特征），才可能有针对性地进行加固维护设计和施工试验检测技术是评价加固维护效果的主要手段试验检测是加固技术的组成部分（如加固过程的效果和安全监测）试验检测技术在结构维护中应用广泛，如：通过试验检测获取的信息，为维护、养管提供决策依据重大结构安全运行监测特殊车辆通行的结构检测和维护交通事故、自然灾害后的检测与维护加固

七、桥梁结构现场试验检测方法

（一）桥梁结构检查及技术状况评价

1、桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查

2、经常检查：全面巡查，目测为主，桥梁管理部门承担

3、定期检查：技术状况全面检查，为使用功能评定，制订管养计划提供依据。目测辅以必要设备，具有检测资质单位承担。推荐用各部件权重及综合评定方法，技术状况等级分五类

4、特殊检查：为查清病害原因、破损程度，评价承载能力、抗灾能力，确定桥梁技术状况的一系列工作，分专门检查和应急检查，具有检测资质单位承担。荷载试验属特殊检查

5、规范依据：《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004)、《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）

七、桥梁结构现场试验检测方法

（二）基于技术状况检测的结构检算评定

1、适用以下情形（1）技术状况等级为四、五类的桥梁（2）拟提高荷载等级的桥梁（3）需通行大件运输车辆的桥梁（4）遭受重大自然灾害或意外事件的桥梁

2、方法（1）引入检算系数Z1或Z2（2）考虑影响承载力的各种因素（承载能力恶化、截面折减、配钢筋截面折减）及活载影响修正系数,必要时需进行荷载试验（3）按两类极限状态计算抗力效应和作用效应，是一种引入分项检算系数修正极限状态设计表达式检测与检算相结合方法3、依据：《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)

七、桥梁结构现场试验检测方法

（三）桥梁荷载试验

1、适用：新桥或旧桥

2、方法(1)通过必要的试验计算，以设计活载为控制，对控制部位（截面）对结构施加荷载（静力）（2）模拟桥梁在设计活载作用下的最不利受力状况（3）通过量测应变（应力）、挠度、裂缝宽度等力学指标（4）依据现有试验评价方法对桥梁承载力做出分析评定

3、特点：应用十分广泛、比较直观可靠，但评价体系不够完备，主要基于活载增量的比较分析4、规范依据：《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/TJ21-01-2015)（四）无损检测

1、技术特点

2、内容

（1）混凝土裂缝深度（2）混凝土强度和碳化深度（3）混凝土结构内部缺陷（4）混凝土结构结合面质量（5）基桩完整性（6）氯离子含量（7）钢筋锈蚀（电化学法和电阻率法）（8）混凝土内部钢筋位置、保护层厚度、钢筋直径（9）钢结构探伤和焊缝质量

3、应用：技术状况评定，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工现现场属于实际工作状态态下的试验，多为为实物（原型）试试验量测结果容易受到到温度、电磁干扰扰等的影响试验精度相对较低低典型试验：桥梁荷荷载试验四、长期/短期试试验试验时间长短根据据试验目的、解决决问题的步骤确定定1、短期荷载试验结构试验多为短期期荷载试验静力试验是按照加加载程序，荷载从从零开始分级施加加到结构破坏或到到某特定阶段后持持荷一定时间即进进行分级卸载2、长期荷载试验持续几个月甚至数数年，大多属于科科研性质的试验用于研究结构或材材料在长期荷载作作用下的性能典型试验：结构混混凝土的收缩徐变变试验、预应力筋筋的松弛试验、混混凝土受弯构件的的裂缝开展一、试验规划1、明确试验目的的、内容抓抓住主要矛盾盾，查阅资料，考考察试验条件试试验规划，编编写试验大纲2、大纲：指导试试验纲领性文件，，对程序、技术要要求作系统阐述3、在大纲基础上上，编制具体实施施方案二、试验准备（桥桥梁荷载试验为例例）1、现场考察、资资料收集2、结构试验计算，，试验方案编制3、量测仪器选用、、调试与率定4、检测平台准备、、加载车辆准备，，测点布置，仪器器调试5、结构重要响应数数据的计算、预估估6、人员分工，安全全控制，以及其他他技术准备1.4结构试验检测一般般程序三、加载试验和量量测阶段按预定方案和加载载程序，采用适宜宜设备进行加载，，运用各种量测仪器，采集和和记录结构受载后后各项指标1、关键数据监测测分析，随时掌握握结构状态，必要要时应调整方案2、保证数据完整整性，如裂缝、破破坏特征等不可复复现数据的采集3、加载安全控制制，避免意外事故故四、资料分析与总总结1、原始数据收集集和归档2、数据处理分析析3、试验结论4、编写研究报告告病人诊疗过程结构检测与维护过过程初诊病理指标检验指标解读和会诊手术或其他治疗效果评价（检验））考察，制定方案试验和参数量测评价，维护方案制制订加固维护实施试验检测效果评价价举例1.5试验内容与依据一、试验内容（桥梁荷载试验为为例）1、静力试验控制部位的应变（（应力）控制截面的应力分