桥梁承载力快速检测与评估技术规程征求意见稿

山东省工程建设标准桥梁承载力快速检测与评估技术规程TechnicalSpecificationforRapidDetection山东省市场监督管理局山东省工程建设标准桥梁承载力快速检测与评估技术规程TechnicalSpecificationforRapidDetectionXXX出版社荷载试验检测流程；5.基于虚拟加载试验的桥梁上部结构评估；6.基于健全度准区汽车厂东路29号；邮政编码：250031；电子邮箱：406785880@；联系）， 1 2 2 3 4 4 5 6 6 7 9 9 9 11 13 14 14 15 15 17 18 23 23 23 24 25 25 25 30 31Contents 2 2 3 43.1ConditionsandScopeofApplication 43.2TheTechnicalProcessofDetectionandEvaluation 5 63.4RequirementsforTestingInstrumentsa 6 74TheDetectionProcessofBridgeRapidLoadTest 94.1GeneralProvi 94.2SelectionofTestLoadingVehicleandLoadingPlan 94.3ControlSectionandMeasurementP 5EvaluationofBridgeSuperstructureBasedonVirtualL 14 5.3IdentificationofBridgeMeasurementInfluenceLinesandInfluence 5.5EvaluationofBridgeBearingCapacity 6EvaluationofBridgeSubstructureBa 6.3AnalysisofTestResults 247PreparationofReports 25 7.2CompilationofDataandEvaluationResults gMethodforMeasuredInfluenceLinesandInfluenceSurfaf A.1EmpiricalModeDecomposit A.3SingularValueDecompos A.4CurveInterpolationFitt ExplanationofWordinginThisSpecification 30ListofReferencedSta 11.0.2本规程适用于桥梁结构承载能力的快速检测与评估，不适用于钢-混凝土使用设计等效荷载进行加载，对于分阶段受力的钢-混凝土组合结构桥梁，不能准确测得其结构动力响应与动力特性，无法准确判断其1.0.3桥梁应按正常使用和承载能力两类极限状态进行承载能力评估，遵循科22术语和符号2.1.1试验加载车testloading2.1.2试验车辆加载方案loadingplanoftestvehicle采用单辆试验加载车沿指定的桥面横向位置匀速2.1.3桥梁快速荷载试验检测rapidloadtestdetectionfor2.1.4桥梁影响线bridgeinfluen2.1.5桥梁影响面bridgeinfluenc2.1.6桥梁影响线识别identificationofbridgeinfluencelines2.1.7桥梁影响面拟合fittingofbridgeinfluencesurface2.1.8虚拟荷载virtu2.1.9虚拟加载试验结构校验系数structuralverificationcoefficientofvirtual3ηr——荷载试验效率；N——响应信号实测采样点数；H(k)——滤波器的频响函数；Δf——频率分辨率；f——采样频率；R(x)——试验加载车前轴行驶于x位置时桥梁的响应；φ(x)——桥梁影响线函数；Φ——桥梁影响线向量；K——试验加载车的数量；Φ(.)——桥梁影响线向量矩阵；Ss——虚拟荷载下控制截面的应力或变形最大计算效应值；ζ——虚拟荷载试验结构校验系数；S——荷载效应函数；fdi——桥墩基准频率；T——正则化矩阵；λ——正则化系数；43基本规定3.1.2下列桥梁宜开展快速荷载1按照现行行业标准《城市桥梁养护技术标准》CJJ99-2017评定桥梁结构2按照现行行业标准《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/TH21-2011评定3除钢-混凝土组合桥梁外的梁桥、拱桥等常6遭受重大自然灾害或意外事件，对结构安全【条文说明】3.1.2本规程中的承载能力快速检测与评估是桥梁传统荷载试验结构状况等级为D级、E级和公路桥梁技术状况等级为四类、五类的桥梁，仍需3.1.4桥梁承载力快速荷载试验检测与评估应包括【条文说明】3.1.4桥梁自振频率计算包括桥跨结构和桥梁下部桥墩结构，其53.2.1桥梁快速荷载试验检测应按图3.2.1检测与评估技术流程下部桥墩结构的检测与评估应按照本规程第4.2.7条的规定，在桥梁快速荷载试3.2.4现场试验与数据记录应包括装与调试，根据试验工况实际需求和实际交通2动力荷载试验。按预定的桥梁快速荷载试验测试方案进行跑车和刹车试3.2.5试验数据处理与评估结果分析应包括63.2.6对桥梁快速荷载试验结果做出判断与评价，并形成测试与【条文说明】3.3.1进行桥梁快速荷载试验检测时，根据桥梁所处道路实际情根据30余座桥梁快速荷载试验测试工程实践【条文说明】3.4.1为提高试验效率，达到快速、准确要求，本规程建议选用7表1测试传感器技术要求测量内容仪器名称分辨率常用量测范围备注位移接触式测量位移计0.01mm~0.03mm20mm~100mm配置安装配件连通管<300mm配置安装配件非接触式测量毫米波雷达0.01mm~0.1mm<500mm可测500m立体视觉0.01mm~0.1mm<100mm—应变接触式测量电阻应变仪±20000με配置安装配件光纤光栅应变计2με±6000με配置安装配件非接触式测量DIC全场应变测量仪2με~10με±4000με高像素摄像头视频引伸计2με~5με±5000με高灵敏度加速度压电式传感器<5×10-6g±5g配置安装配件伺服式传感器<5×10-6g±5g配置安装配件3.4.5桥梁加速度响应测试应采用性能可靠、高分辨率的加速3试验荷载应满足桥梁快速荷载试验检测的荷载8【条文说明】3.5.1三轴和四轴载重车辆工程上应用普遍且不同车型之间轴3.5.2试验前应测量记录试验加载车的车重、轴重、轴【条文说明】3.5.3通过结构动力响应识别桥梁影响线需要车辆的动态位置信94桥梁快速荷载试验检测流程2针对桥梁下部桥墩结构检测与评估的单车或4.1.2刹车试验是否进行应根据桥梁检测需求和本规4.1.3桥梁快速荷载试验试验方案应在桥梁技术状况检查与实地调查的基础上4.1.4跑车试验应准确测量匀速行车工况下车辆位置信息及桥梁各测点的位移3发生其他影响桥梁承载能力或正常使4.2.1桥梁快速荷载试验检测宜根据需要选择采用单辆试验加载车或多辆试验2评估提高桥梁荷载等级或特殊重型车辆过桥，应以目标荷载作为控制荷4.2.4桥梁快速荷载试验检测中的荷载效率ηr应按照式（4.2.4）计算，宜介于ηr=（4.2.4）式中：Ss——试验荷载作用下，某一加载试验工况对应的加载控制截面位移或S——控制荷载产生的同一加载控制截面位移或应力的最不利效应计算μ——按规范取用的冲击系数值。4.2.5试验加载车的行车速度的选取应在10km/h~80km/h范围内，多车试验时【条文说明】4.2.5通过30余座不同类型桥梁的试验结果统计发现，试验车速激励下桥梁应力和变形响应发展充分，以保证桥梁4.2.6跑车加载方案的确定2）对于横向联系较弱的多主梁桥梁，宜采用试验加载车每次过桥位置横3）对于横向联系较强的桥面横向对称桥梁，可选择半数车道进行影响面【条文说明】4.2.6对于横向联系刚度较小的装配式多梁桥梁，应调整车辆过桥的桥面横向位置，避免车辆行驶于铰缝连接处而导致试验效果变4.2.7刹车试验方案的确定表4.3.2不同结构形式桥梁上部结构的控制截面桥型位移测试应变测试主要主要简支梁桥跨中截面1/4跨截面跨中截面1/4跨截面支点截面连续梁桥主跨和边跨最大正主跨1/4跨截面主跨和边跨最大支点最大负弯矩连续刚构弯矩截面边跨1/4跨截面正弯矩截面截面拱桥拱顶截面主拱1/4跨截面拱顶截面主拱1/4跨截面刚架桥跨中截面1/4跨截面跨中截面和锚固端截面1/4跨截面悬臂梁桥T形刚构悬臂端锚固跨中截面挂梁跨中截面墩顶最大负弯矩截面锚固跨最大正弯矩截面4.3.3跑车试验主梁测点布设应1测点位置应根据测试截面及测试内容进行调整，应能反映结构的受力特4结构对称时，可只进行一半横截面的4.3.4刹车试验控制截面和测点布置应1刹车试验的测试截面应根据桥墩振型特征及动力响应最大原则和实际河流水位等因素确定，试验条件允许时宜按照水面以上的桥墩高度分3个~4个节2对常见中小跨径桥梁的桥墩类型，根据具制截面。受试验条件限制无法布设全部测点时，宜表4.3.4不同类型桥墩的控制截面选取桥墩类型测点布设在桥墩上的位置测试响应类型重力式桥墩墩顶加速度柱式墩墩顶、1/3H、2/3H、H加速度空心墩墩顶、1/3H、2/3H、H加速度杆/板式墩墩顶、1/3H、2/3H、H加速度刚构式墩1/4H、1/2H、3/4H加速度4桥墩加速度动力响应的测试方向宜3）斜桥、斜弯桥和异形桥等，应通过模态分析确定桥墩的振动模式，综3采用非接触式传感器时，应保证测量视野内4跑车试验应保证车辆位置记录与桥梁响应测量数4采样时长应包含车辆从上桥到下桥以及信5全部试验完成后，应在现场对主要数据【条文说明】4.4.2根据桥梁影响线识别与桥梁基频测量的需求，应保证测量5基于虚拟加载试验的桥梁上部结构评估5.1.1桥梁上部结构评估应按照测试数据预处理、桥梁影响线/面识别、虚拟加图5.1.1桥梁虚拟加载与上部结构评估流程5.1.3桥梁上部结构评估应建立桥梁准静力响应与车辆荷载信息之间关系的数5.1.4桥梁上部结构评估应选用控制荷载作为虚拟荷载对已识别的桥梁实际影5.1.5桥梁上部结构承载能力状况评估时应包括承载能力极限状态评估与正常【条文说明】5.2.1对桥梁响应信号进行预处理得到桥梁准静态响应后，应将5.2.2桥梁时程响应信号中明显不符合桥梁结构内力或位移响应规律以及超出5.2.3桥梁基频应利用剔除异常数据后桥梁动力响应ej2πkw/N（5.2.4-1）式中：N——响应信号实测采样点数；X（k）——傅里叶变换后的响应信号；H（k）——滤波器的频响函数，其表达式为：式中：fb——低通截止频率，宜取桥梁基频的Δf——频率分辨率，Δf=f/N；f——采样频率。5.3.1试验加载车的轴距及轴重信息测量最终结果1）模型构建数据应包括试验加载车的各轴轴重、轴距、实时位置和桥梁式中：R(x)——试验加载车前轴行驶于x位置时桥梁的Ai——试验加载车第i轴的轴重；φ(x)——桥梁影响线函数；2）将式（5.3.2-1）转换为离散点的矩阵运算，桥梁响应向量与影响线向量2试验加载车的车辆荷载信息矩阵L的构造。车辆顺桥向行驶时车辆荷载:.......:........::........m×n3影响线模型求解。宜根据本规程附录A的规定，选用奇异值分解和正则【条文说明】5.3.2当车辆逆向行驶加载时，可将其视为顺桥向倒开过程，此kk式中：Ai——试验加载车第i轴的轴重；对于多辆测试加载车行驶下的桥梁影响线/面识别，可将固定车辆车距、同车辆信息矩阵构建。对桥梁影响线识别模型求解速度下降问题，选用奇异值分解正则化改进的方法提高求解精5.3.3桥梁影响面拟合应通过多条纵向影响线横向插值进行，宜采用附录A所5.3.4两次跑车工况下识别得到的桥梁实际影响线或影响面应取其平均值作为5.4.2基于实测桥梁结构影响线或影响面虚拟加载下控制测点的结构效应值应（5.4.2）式中：K——加载车的数量；ni——第i辆试验加载车的车轮数量；P——第i辆试验加载车的第j个车轮荷载力；进行影响面加载时为Φ(xj,yj)；(xj,yj)——第i辆车的第j个车轮的顺桥向和横桥向位置。5.4.3虚拟加载试验结构校验系数ζ应按下式进行计算：（5.4.3）式中：Se——实测影线/响面虚拟加载得到的控制截面应力或变形值；Ss——虚拟荷载下控制截面的应力或变形最大计算效应值。图5.5.1桥梁承载能力评估流程1桥梁快速荷载试验检算系数Z。应依据虚拟加载试验的结构校验系数ζ进行确定，当虚拟加载试验结构校验系数大于1.0时，应判定桥梁承载能力不满足要求；虚拟加载试验结构校验系数小于等于1.0时，应取主要各测点位移和应变校验系数的较大值，按照表5.5.2确定桥梁表5.5.2承载能力快速评估检算系数Z取值ζZζZ0.4及以下0.920.60.850.7注：Z值可按ζ值线性内插。3圬工与配筋混凝土桥梁结构或构件的截面折减系数ξc，应按照行业标准5汽车荷载效应应根据行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》【条文说明】5.5.2本规程采用移动车辆快速荷载试验方法进行桥梁承载能力评定，荷载试验效率按0.4～0.7选定，低于行业标准《公路桥梁承载能力检测评果外延时未计入可能的非线性放大效应及车辆快速过桥结构响应滞后等因素影系数关系，并结合美国规范《TheManualforbridgeevaluation》中较低荷载效率梁承载能力检测评定规程》JTG/TJ21-201验测试结果，采用引入桥梁快速荷载试验检算系数Z和截面折减系数ξc的方法截面折减系数ξs和ξc的方法进行修正计算；5.5.4各桥型的承载能力极限状态评Y0S≤R(fd,ξcad)Z（5.5.4-1）ξc——配筋混凝土结构的截面折减系数。2配筋混凝土桥梁承载能力极限状态应根据桥梁技术状况检测和桥梁快速Y0S≤R(fd,ξcadc,ξsads)Z(1-ξe)（5.5.4-2）ξe——承载能力恶化系数；ξs——钢筋的截面折减系数。3钢结构桥梁的构件强度、总体稳定性和疲劳强度验算应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60执行，其应力限值取值为Z[σ]；4钢结构荷载作用下的变形应按下fd1<Z[f]（5.5.4-3）式中：fd1——计入活载影响修正系数的荷载变形计算值；[f]——容许变形值。5.5.5各桥型的正常使用极限状态用规范》JTGD60和《公路桥涵养护规范》JTG5120等相关规范及检测结果按σd<ZσL（5.5.5-1）σL——应力限值；Z——桥梁快速荷载试验检算系数。fd1<ZfL（5.5.5-2）式中：fd1——计入活载影响修正系数的荷载变形计算值；fL——变形限值。式中：δd——计入活载影响修正系数的短期荷载下裂缝宽度计算值；δL——裂缝宽度限值。4）桥梁结构或构件在持久状况下的裂缝宽度限值，应符合行业标准《公5.5.6按本规程第5.5.4条和第5.5.5条规定计算的荷载效应与抗力效应的比值小于1.05时，桥梁承载能力应判定为满足要求；当比值不小于1.05时，桥梁承载能6基于健全度准则的桥梁下部结构评估6.1.5存在下列情形之一时，应进行桥3桥梁下部结构遭受重大自然灾害或6.2.1在测试数据采集完成后，【条文说明】6.2.1对桥梁快速荷载试验中采集的桥梁响应测试数据进行数据6.2.4跑车试验与刹车试验下的桥墩动力特性动模态和墩梁耦合振动模态，开展下部结构评估6.3.2根据试验实测桥墩频率fmi与桥墩基准频率fdi，按照下列公式计算下部结SI=（6.4.5）式中，桥墩基准频率fdi宜采用桥梁建成初期的现场测试值，也可采用依据设计表6.3.4桥墩健全度评估准则健全度指数SI评定等级处理意见A桥墩处于健全状态0.9~1.0B桥墩出现轻微病害，应加日常检查和监测0.80~0.9C桥墩存在较严重病害，应进行重点检查和监测≤0.80D对桥墩进行详细检查，并考虑进行维修加固【条文说明】6.3.4桥墩健全度评估准则中按照健全度指数SI所确定的评定6.3.5对评定等级为D的桥墩，桥墩结构的各部件应进行详细检查，水下构件《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T7报告撰写7.1.1桥梁快速荷载试验检测与评估2给出1张~3张桥梁结构整体外貌清晰照片，以及包括主要尺寸的测试桥7.2.5现场试验记录应包括日期、温度、各工况下测7.2.6桥梁上部结构评估分析评估报告计算承载能力恶化系数、截面折减系数5对桥梁上部结构进行两个极限状态7.2.8技术性建议应根据试验结论对结构提出针3正文中需要辅助说明的其他相关附录A桥梁实测影响线和影响面拟合方法A.1.1桥梁结构动力响应动静分离的全过程应包括下1确定动力响应原始信号x(t)的所有极值点；2采用分段三次Hermite插值多项式，分别对x(t)的极大值和极小值进行上包络线s1+(t)和下包络线s1-(t)拟合，并计算二者平均值m1(t)；3从原始信号x(t)中减去上下包络线均值信号m1(t)得到中间信号h1(t)；4将h1(t)作为新的