橋梁承載力快速檢測與評估技術(shù)規(guī)程征求意見稿

山東省工程建設(shè)標準橋梁承載力快速檢測與評估技術(shù)規(guī)程TechnicalSpecificationforRapidDetection山東省市場監(jiān)督管理局山東省工程建設(shè)標準橋梁承載力快速檢測與評估技術(shù)規(guī)程TechnicalSpecificationforRapidDetectionXXX出版社荷載試驗檢測流程；5.基于虛擬加載試驗的橋梁上部結(jié)構(gòu)評估；6.基于健全度準區(qū)汽車廠東路29號；郵政編碼：250031；電子郵箱：406785880@；聯(lián)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本規(guī)程適用于橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的快速檢測與評估，不適用于鋼-混凝土使用設(shè)計等效荷載進行加載，對于分階段受力的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁，不能準確測得其結(jié)構(gòu)動力響應與動力特性，無法準確判斷其1.0.3橋梁應按正常使用和承載能力兩類極限狀態(tài)進行承載能力評估，遵循科22術(shù)語和符號2.1.1試驗加載車testloading2.1.2試驗車輛加載方案loadingplanoftestvehicle采用單輛試驗加載車沿指定的橋面橫向位置勻速2.1.3橋梁快速荷載試驗檢測rapidloadtestdetectionfor2.1.4橋梁影響線bridgeinfluen2.1.5橋梁影響面bridgeinfluenc2.1.6橋梁影響線識別identificationofbridgeinfluencelines2.1.7橋梁影響面擬合fittingofbridgeinfluencesurface2.1.8虛擬荷載virtu2.1.9虛擬加載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)structuralverificationcoefficientofvirtual3ηr——荷載試驗效率；N——響應信號實測采樣點數(shù)；H(k)——濾波器的頻響函數(shù)；Δf——頻率分辨率；f——采樣頻率；R(x)——試驗加載車前軸行駛于x位置時橋梁的響應；φ(x)——橋梁影響線函數(shù)；Φ——橋梁影響線向量；K——試驗加載車的數(shù)量；Φ(.)——橋梁影響線向量矩陣；Ss——虛擬荷載下控制截面的應力或變形最大計算效應值；ζ——虛擬荷載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)；S——荷載效應函數(shù)；fdi——橋墩基準頻率；T——正則化矩陣；λ——正則化系數(shù)；43基本規(guī)定3.1.2下列橋梁宜開展快速荷載1按照現(xiàn)行行業(yè)標準《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)標準》CJJ99-2017評定橋梁結(jié)構(gòu)2按照現(xiàn)行行業(yè)標準《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》JTG/TH21-2011評定3除鋼-混凝土組合橋梁外的梁橋、拱橋等常6遭受重大自然災害或意外事件，對結(jié)構(gòu)安全【條文說明】3.1.2本規(guī)程中的承載能力快速檢測與評估是橋梁傳統(tǒng)荷載試驗結(jié)構(gòu)狀況等級為D級、E級和公路橋梁技術(shù)狀況等級為四類、五類的橋梁，仍需3.1.4橋梁承載力快速荷載試驗檢測與評估應包括【條文說明】3.1.4橋梁自振頻率計算包括橋跨結(jié)構(gòu)和橋梁下部橋墩結(jié)構(gòu)，其53.2.1橋梁快速荷載試驗檢測應按圖3.2.1檢測與評估技術(shù)流程下部橋墩結(jié)構(gòu)的檢測與評估應按照本規(guī)程第4.2.7條的規(guī)定，在橋梁快速荷載試3.2.4現(xiàn)場試驗與數(shù)據(jù)記錄應包括裝與調(diào)試，根據(jù)試驗工況實際需求和實際交通2動力荷載試驗。按預定的橋梁快速荷載試驗測試方案進行跑車和剎車試3.2.5試驗數(shù)據(jù)處理與評估結(jié)果分析應包括63.2.6對橋梁快速荷載試驗結(jié)果做出判斷與評價，并形成測試與【條文說明】3.3.1進行橋梁快速荷載試驗檢測時，根據(jù)橋梁所處道路實際情根據(jù)30余座橋梁快速荷載試驗測試工程實踐【條文說明】3.4.1為提高試驗效率，達到快速、準確要求，本規(guī)程建議選用7表1測試傳感器技術(shù)要求測量內(nèi)容儀器名稱分辨率常用量測范圍備注位移接觸式測量位移計0.01mm~0.03mm20mm~100mm配置安裝配件連通管<300mm配置安裝配件非接觸式測量毫米波雷達0.01mm~0.1mm<500mm可測500m立體視覺0.01mm~0.1mm<100mm—應變接觸式測量電阻應變儀±20000με配置安裝配件光纖光柵應變計2με±6000με配置安裝配件非接觸式測量DIC全場應變測量儀2με~10με±4000με高像素攝像頭視頻引伸計2με~5με±5000με高靈敏度加速度壓電式傳感器<5×10-6g±5g配置安裝配件伺服式傳感器<5×10-6g±5g配置安裝配件3.4.5橋梁加速度響應測試應采用性能可靠、高分辨率的加速3試驗荷載應滿足橋梁快速荷載試驗檢測的荷載8【條文說明】3.5.1三軸和四軸載重車輛工程上應用普遍且不同車型之間軸3.5.2試驗前應測量記錄試驗加載車的車重、軸重、軸【條文說明】3.5.3通過結(jié)構(gòu)動力響應識別橋梁影響線需要車輛的動態(tài)位置信94橋梁快速荷載試驗檢測流程2針對橋梁下部橋墩結(jié)構(gòu)檢測與評估的單車或4.1.2剎車試驗是否進行應根據(jù)橋梁檢測需求和本規(guī)4.1.3橋梁快速荷載試驗試驗方案應在橋梁技術(shù)狀況檢查與實地調(diào)查的基礎(chǔ)上4.1.4跑車試驗應準確測量勻速行車工況下車輛位置信息及橋梁各測點的位移3發(fā)生其他影響橋梁承載能力或正常使4.2.1橋梁快速荷載試驗檢測宜根據(jù)需要選擇采用單輛試驗加載車或多輛試驗2評估提高橋梁荷載等級或特殊重型車輛過橋，應以目標荷載作為控制荷4.2.4橋梁快速荷載試驗檢測中的荷載效率ηr應按照式（4.2.4）計算，宜介于ηr=（4.2.4）式中：Ss——試驗荷載作用下，某一加載試驗工況對應的加載控制截面位移或S——控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面位移或應力的最不利效應計算μ——按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值。4.2.5試驗加載車的行車速度的選取應在10km/h~80km/h范圍內(nèi)，多車試驗時【條文說明】4.2.5通過30余座不同類型橋梁的試驗結(jié)果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，試驗車速激勵下橋梁應力和變形響應發(fā)展充分，以保證橋梁4.2.6跑車加載方案的確定2）對于橫向聯(lián)系較弱的多主梁橋梁，宜采用試驗加載車每次過橋位置橫3）對于橫向聯(lián)系較強的橋面橫向?qū)ΨQ橋梁，可選擇半數(shù)車道進行影響面【條文說明】4.2.6對于橫向聯(lián)系剛度較小的裝配式多梁橋梁，應調(diào)整車輛過橋的橋面橫向位置，避免車輛行駛于鉸縫連接處而導致試驗效果變4.2.7剎車試驗方案的確定表4.3.2不同結(jié)構(gòu)形式橋梁上部結(jié)構(gòu)的控制截面橋型位移測試應變測試主要主要簡支梁橋跨中截面1/4跨截面跨中截面1/4跨截面支點截面連續(xù)梁橋主跨和邊跨最大正主跨1/4跨截面主跨和邊跨最大支點最大負彎矩連續(xù)剛構(gòu)彎矩截面邊跨1/4跨截面正彎矩截面截面拱橋拱頂截面主拱1/4跨截面拱頂截面主拱1/4跨截面剛架橋跨中截面1/4跨截面跨中截面和錨固端截面1/4跨截面懸臂梁橋T形剛構(gòu)懸臂端錨固跨中截面掛梁跨中截面墩頂最大負彎矩截面錨固跨最大正彎矩截面4.3.3跑車試驗主梁測點布設(shè)應1測點位置應根據(jù)測試截面及測試內(nèi)容進行調(diào)整，應能反映結(jié)構(gòu)的受力特4結(jié)構(gòu)對稱時，可只進行一半橫截面的4.3.4剎車試驗控制截面和測點布置應1剎車試驗的測試截面應根據(jù)橋墩振型特征及動力響應最大原則和實際河流水位等因素確定，試驗條件允許時宜按照水面以上的橋墩高度分3個~4個節(jié)2對常見中小跨徑橋梁的橋墩類型，根據(jù)具制截面。受試驗條件限制無法布設(shè)全部測點時，宜表4.3.4不同類型橋墩的控制截面選取橋墩類型測點布設(shè)在橋墩上的位置測試響應類型重力式橋墩墩頂加速度柱式墩墩頂、1/3H、2/3H、H加速度空心墩墩頂、1/3H、2/3H、H加速度桿/板式墩墩頂、1/3H、2/3H、H加速度剛構(gòu)式墩1/4H、1/2H、3/4H加速度4橋墩加速度動力響應的測試方向宜3）斜橋、斜彎橋和異形橋等，應通過模態(tài)分析確定橋墩的振動模式，綜3采用非接觸式傳感器時，應保證測量視野內(nèi)4跑車試驗應保證車輛位置記錄與橋梁響應測量數(shù)4采樣時長應包含車輛從上橋到下橋以及信5全部試驗完成后，應在現(xiàn)場對主要數(shù)據(jù)【條文說明】4.4.2根據(jù)橋梁影響線識別與橋梁基頻測量的需求，應保證測量5基于虛擬加載試驗的橋梁上部結(jié)構(gòu)評估5.1.1橋梁上部結(jié)構(gòu)評估應按照測試數(shù)據(jù)預處理、橋梁影響線/面識別、虛擬加圖5.1.1橋梁虛擬加載與上部結(jié)構(gòu)評估流程5.1.3橋梁上部結(jié)構(gòu)評估應建立橋梁準靜力響應與車輛荷載信息之間關(guān)系的數(shù)5.1.4橋梁上部結(jié)構(gòu)評估應選用控制荷載作為虛擬荷載對已識別的橋梁實際影5.1.5橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力狀況評估時應包括承載能力極限狀態(tài)評估與正?！緱l文說明】5.2.1對橋梁響應信號進行預處理得到橋梁準靜態(tài)響應后，應將5.2.2橋梁時程響應信號中明顯不符合橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力或位移響應規(guī)律以及超出5.2.3橋梁基頻應利用剔除異常數(shù)據(jù)后橋梁動力響應ej2πkw/N（5.2.4-1）式中：N——響應信號實測采樣點數(shù)；X（k）——傅里葉變換后的響應信號；H（k）——濾波器的頻響函數(shù)，其表達式為：式中：fb——低通截止頻率，宜取橋梁基頻的Δf——頻率分辨率，Δf=f/N；f——采樣頻率。5.3.1試驗加載車的軸距及軸重信息測量最終結(jié)果1）模型構(gòu)建數(shù)據(jù)應包括試驗加載車的各軸軸重、軸距、實時位置和橋梁式中：R(x)——試驗加載車前軸行駛于x位置時橋梁的Ai——試驗加載車第i軸的軸重；φ(x)——橋梁影響線函數(shù)；2）將式（5.3.2-1）轉(zhuǎn)換為離散點的矩陣運算，橋梁響應向量與影響線向量2試驗加載車的車輛荷載信息矩陣L的構(gòu)造。車輛順橋向行駛時車輛荷載:.......:........::........m×n3影響線模型求解。宜根據(jù)本規(guī)程附錄A的規(guī)定，選用奇異值分解和正則【條文說明】5.3.2當車輛逆向行駛加載時，可將其視為順橋向倒開過程，此kk式中：Ai——試驗加載車第i軸的軸重；對于多輛測試加載車行駛下的橋梁影響線/面識別，可將固定車輛車距、同車輛信息矩陣構(gòu)建。對橋梁影響線識別模型求解速度下降問題，選用奇異值分解正則化改進的方法提高求解精5.3.3橋梁影響面擬合應通過多條縱向影響線橫向插值進行，宜采用附錄A所5.3.4兩次跑車工況下識別得到的橋梁實際影響線或影響面應取其平均值作為5.4.2基于實測橋梁結(jié)構(gòu)影響線或影響面虛擬加載下控制測點的結(jié)構(gòu)效應值應（5.4.2）式中：K——加載車的數(shù)量；ni——第i輛試驗加載車的車輪數(shù)量；P——第i輛試驗加載車的第j個車輪荷載力；進行影響面加載時為Φ(xj,yj)；(xj,yj)——第i輛車的第j個車輪的順橋向和橫橋向位置。5.4.3虛擬加載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)ζ應按下式進行計算：（5.4.3）式中：Se——實測影線/響面虛擬加載得到的控制截面應力或變形值；Ss——虛擬荷載下控制截面的應力或變形最大計算效應值。圖5.5.1橋梁承載能力評估流程1橋梁快速荷載試驗檢算系數(shù)Z。應依據(jù)虛擬加載試驗的結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)ζ進行確定，當虛擬加載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)大于1.0時，應判定橋梁承載能力不滿足要求；虛擬加載試驗結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)小于等于1.0時，應取主要各測點位移和應變校驗系數(shù)的較大值，按照表5.5.2確定橋梁表5.5.2承載能力快速評估檢算系數(shù)Z取值ζZζZ0.4及以下0.920.60.850.7注：Z值可按ζ值線性內(nèi)插。3圬工與配筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面折減系數(shù)ξc，應按照行業(yè)標準5汽車荷載效應應根據(jù)行業(yè)標準《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》【條文說明】5.5.2本規(guī)程采用移動車輛快速荷載試驗方法進行橋梁承載能力評定，荷載試驗效率按0.4～0.7選定，低于行業(yè)標準《公路橋梁承載能力檢測評果外延時未計入可能的非線性放大效應及車輛快速過橋結(jié)構(gòu)響應滯后等因素影系數(shù)關(guān)系，并結(jié)合美國規(guī)范《TheManualforbridgeevaluation》中較低荷載效率梁承載能力檢測評定規(guī)程》JTG/TJ21-201驗測試結(jié)果，采用引入橋梁快速荷載試驗檢算系數(shù)Z和截面折減系數(shù)ξc的方法截面折減系數(shù)ξs和ξc的方法進行修正計算；5.5.4各橋型的承載能力極限狀態(tài)評Y0S≤R(fd,ξcad)Z（5.5.4-1）ξc——配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)。2配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)應根據(jù)橋梁技術(shù)狀況檢測和橋梁快速Y0S≤R(fd,ξcadc,ξsads)Z(1-ξe)（5.5.4-2）ξe——承載能力惡化系數(shù)；ξs——鋼筋的截面折減系數(shù)。3鋼結(jié)構(gòu)橋梁的構(gòu)件強度、總體穩(wěn)定性和疲勞強度驗算應按現(xiàn)行行業(yè)標準《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTGD60執(zhí)行，其應力限值取值為Z[σ]；4鋼結(jié)構(gòu)荷載作用下的變形應按下fd1<Z[f]（5.5.4-3）式中：fd1——計入活載影響修正系數(shù)的荷載變形計算值；[f]——容許變形值。5.5.5各橋型的正常使用極限狀態(tài)用規(guī)范》JTGD60和《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》JTG5120等相關(guān)規(guī)范及檢測結(jié)果按σd<ZσL（5.5.5-1）σL——應力限值；Z——橋梁快速荷載試驗檢算系數(shù)。fd1<ZfL（5.5.5-2）式中：fd1——計入活載影響修正系數(shù)的荷載變形計算值；fL——變形限值。式中：δd——計入活載影響修正系數(shù)的短期荷載下裂縫寬度計算值；δL——裂縫寬度限值。4）橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持久狀況下的裂縫寬度限值，應符合行業(yè)標準《公5.5.6按本規(guī)程第5.5.4條和第5.5.5條規(guī)定計算的荷載效應與抗力效應的比值小于1.05時，橋梁承載能力應判定為滿足要求；當比值不小于1.05時，橋梁承載能6基于健全度準則的橋梁下部結(jié)構(gòu)評估6.1.5存在下列情形之一時，應進行橋3橋梁下部結(jié)構(gòu)遭受重大自然災害或6.2.1在測試數(shù)據(jù)采集完成后，【條文說明】6.2.1對橋梁快速荷載試驗中采集的橋梁響應測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)6.2.4跑車試驗與剎車試驗下的橋墩動力特性動模態(tài)和墩梁耦合振動模態(tài)，開展下部結(jié)構(gòu)評估6.3.2根據(jù)試驗實測橋墩頻率fmi與橋墩基準頻率fdi，按照下列公式計算下部結(jié)SI=（6.4.5）式中，橋墩基準頻率fdi宜采用橋梁建成初期的現(xiàn)場測試值，也可采用依據(jù)設(shè)計表6.3.4橋墩健全度評估準則健全度指數(shù)SI評定等級處理意見A橋墩處于健全狀態(tài)0.9~1.0B橋墩出現(xiàn)輕微病害，應加日常檢查和監(jiān)測0.80~0.9C橋墩存在較嚴重病害，應進行重點檢查和監(jiān)測≤0.80D對橋墩進行詳細檢查，并考慮進行維修加固【條文說明】6.3.4橋墩健全度評估準則中按照健全度指數(shù)SI所確定的評定6.3.5對評定等級為D的橋墩，橋墩結(jié)構(gòu)的各部件應進行詳細檢查，水下構(gòu)件《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》JTG/T7報告撰寫7.1.1橋梁快速荷載試驗檢測與評估2給出1張~3張橋梁結(jié)構(gòu)整體外貌清晰照片，以及包括主要尺寸的測試橋7.2.5現(xiàn)場試驗記錄應包括日期、溫度、各工況下測7.2.6橋梁上部結(jié)構(gòu)評估分析評估報告計算承載能力惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)5對橋梁上部結(jié)構(gòu)進行兩個極限狀態(tài)7.2.8技術(shù)性建議應根據(jù)試驗結(jié)論對結(jié)構(gòu)提出針3正文中需要輔助說明的其他相關(guān)附錄A橋梁實測影響線和影響面擬合方法A.1.1橋梁結(jié)構(gòu)動力響應動靜分離的全過程應包括下1確定動力響應原始信號x(t)的所有極值點；2采用分段三次Hermite插值多項式，分別對x(t)的極大值和極小值進行上包絡(luò)線s1+(t)和下包絡(luò)線s1-(t)擬合，并計算二者平均值m1(t)；3從原始信號x(t)中減去上下包絡(luò)線均值信號m1(t)得到中間信號h1(t)；4將h1(t)作為新的