一种桥梁荷载试验方法与流程

本发明属于桥梁检测技术领域。

背景技术：

随着新材料和施工技术的飞速发展，我国桥梁建设方面取得了举世瞩目的成就，桥梁的大规模建设和运用，要求技术人员必须高度重视桥梁的安全问题。桥梁从投入使用到拆除这个周期内，受到的荷载数量多且变化复杂。桥梁在使用周期内，桥梁结构在长期的荷载作用下，以及桥梁内部材质性能的退化，导致桥梁的承载能力不足，该变化反应了桥梁在长期使用过程中的承载能力的变化，故而桥梁荷载试验是研究和分析桥梁健康状况的重要手段。现有的荷载试验方法主要是：在车行量较少的时段封堵桥面交通，在桥梁上布置荷载试验设备，利用试验车辆在桥梁上的定位加载，通过荷载试验设备对桥梁结构的响应进行测量和分析，评估桥梁目前的承载能力。但是，现有荷载试验由于需要封堵交通，试验的时间紧迫，试验的周期长，一般为一年或是多年进行一次荷载试验，导致试验所获得的数据量较少且不完整，影响桥梁荷载试验的准确性和实时性，另外，封闭交通也给桥梁的使用和交通带来诸多不便。

技术实现要素：

本发明意在提供一种桥梁荷载试验方法，试验过程不必封堵交通，且能提供完整的实时数据，提高了桥梁荷载试验的准确性。

一种桥梁荷载试验方法，包括以下步骤：S1.在桥梁的桥头布置动态称重系统，测量内容包括经过车辆的轴距和轴重；S2.在桥梁上布置若干摄像设备进行全桥面覆盖摄像，测量桥面车辆的位置分布；S3.在桥梁上布置传感器，测量桥梁结构的静载参数与动力参数；S4.同步步骤S2中的全桥面摄像设备和步骤S3中的传感器的数据采集时间；S5.评定桥梁承受荷载的能力；其中步骤S1～S5皆是在桥梁正常通车条件下进行。

有益效果：本发明的整个试验过程皆在桥梁车辆正常通过的情况下进行的，桥头设置的动态称重系统准确地测量经过车辆的轴距和轴重，能够将荷载的施加位置精确到点，即车轮位置；摄像设备的全桥面覆盖，不会遗漏桥面的所有位置；同步全桥面摄像设备和传感器的数据时间，便于分析某一时间点桥梁结构上荷载流的位置分布和结构响应一一对应。本发明依赖于桥面随机荷载流，即通行车辆流，来实时对桥梁进行加载并测量桥梁结构的响应值，不必中断或封闭交通，避免了封堵交通带来的损失，利用桥梁上正常通行的车辆作为测试加载对象，不必专门布置试验车辆，节省了试验成本，并且由于不必中断或封闭交通，可进行连续多次测试，保证了测试的实时性、连续性和数据量，进而提高了荷载试验数据的完整性和分析的准确性。

进一步，所述步骤S1测量的内容还包括轮距，记录车辆的车牌信息。将通行车辆的车牌、轴距、轴重和轮距一一对应，用于记录试验对象，便于对试验对象进行分析。

进一步，所述步骤S2中将桥梁全桥面进行网格划分，网格上标度定位尺寸，相邻摄像设备的摄像范围交叉覆盖。将桥面每个位置点定位到网格内，便于更加精确地确定车辆的位置。

进一步，所述步骤S3中所述的桥梁结构静载参数为应力、变位、裂缝、倾角或索力；动力参数为自振特性参数或动力响应值。通过静载参数指标与动力参数指标相结合，便于对桥梁结构的性能进行准确评价。

进一步，步骤S5中桥梁承载能力评定采用的具体方法是：设置桥梁结构的影响线模型，施加大小和位置分布确定的荷载流于该模型上获得桥梁结构静载参数的理论值A，实施步骤S1～S4获得桥梁结构静载参数的实测值B，若，则评定结构承载能力满足要求；若，则评定结构承载能力不满足要求，其中为静载参数校验系数下限，为静载参数校验系数上限。当一个单位荷载在结构上移动时，表示其确定位置或截面上某一特定的受力效果变化规律的函数曲线称为该结构在荷载作用下某一截面特定受力效果的影响线，对于空间结构而言，移动荷载在不同的车道行驶时，特定位置受力效果的影响线不同；通过在桥梁结构的影响线模型上施加载荷获得桥梁结构的静载参数理论值，并和桥梁实测静载参数结合进行对比分析，实时分析桥梁结构的健康状况。

进一步，步骤S5中桥梁承载能力评定采用的具体方法是：S51.由所述为静载参数和动力参数计算获得桥梁结构综合评价指标，具体计算方式为：K=(X₁σ+X₂L+X₃C+X₄O+X₅T)+( Y₁N+Y₂D)，其中K为桥梁结构的综合评价指标，X₁~X₅为静载参数权重系数，若无此项，X_i为0，σ为桥梁结构应力参数评价指标，L为桥梁结构变位参数评价指标，C为桥梁结构裂缝参数评价指标，O为桥梁结构倾角参数评价指标，T为桥梁结构索力参数评价指标；Y₁~Y₂为动力参数权重系数，N为桥梁结构自振特性参数评价指标，D为桥梁结构动力响应参数评价指标；S52.评定桥梁结构综合评价指标，若N≤K≤M，则评定结构承载能力满足要求，若K≤N或K≥M，则评定结构承载能力不满足要求，其中M为综合评价指标上限，N为综合评价指标下限。将静载参数和动力参数相结合进行综合性评价，便于对桥梁结构的健康状况进行更加综合、准确的判断。

附图说明

图1为本发明桥梁荷载试验方法实施例的流程示意图；

图2为本发明桥梁荷载试验方法实施例试验系统示意图；

图3为本发明桥梁荷载试验方法实施例试验系统俯视示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本方案中桥梁荷载试验方法，包括以下步骤（以下步骤皆是在车辆正常通行的情况下进行，以通行车辆作为荷载试验的加载对象），方法流程如附图1所示：

S1.在桥梁的桥头布置动态称重系统，测量内容包括经过车辆的轴距和轴重，测量的内容还包括车牌和轮距，将通行车辆的车牌和轴距、轴重、轮距一一对应，用于记录试验加载对象，便于对试验加载进行分析。

S2. 在桥梁上布置若干摄像设备进行全桥面覆盖摄像，测量桥面车辆的位置分布，将桥梁全桥面进行网格划分，网格上标度定位尺寸，相邻摄像设备的摄像范围交叉覆盖。将桥面每个位置点定位到网格内，便于更加精确地确定车辆的位置。

S3.在桥梁上布置传感器，测量桥梁结构的静载参数和动力参数；

S4.同步步骤S2中的全桥面摄像设备和步骤S3中的传感器的数据时间；

S5.评定桥梁承受荷载的能力，步骤S5中桥梁承载的能力静载参数评定采用的具体方法是：在载荷时间设备中内置桥梁结构的影响线模型，施加确定大小和位置分布的荷载流于该模型获得桥梁结构的静载参数理论值A，实施步骤S1～S4获得桥梁结构静载参数参数的实测值B，影响线的测试可以采用专利（专利号为ZL200810070102.5）提供的桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置进行测量，也可以由有限元分析得出，或实际测量得出。

评定桥梁结构的静载指标时，若，则评定结构承载能力满足要求；若，则评定结构承载能力不满足要求，其中为校验系数下限，为校验系数上限。当一个单位荷载在结构上移动时，表示其确定位置或截面上某一特定的受力效果变化规律的函数曲线称为该结构在荷载作用下某一截面特定受力效果的影响线，对于空间结构而言，移动荷载在不同的车道行驶时，特定位置受力效果的影响线不同；通过在桥梁结构的影响线模型上施加载荷获得桥梁结构的静载参数理论值，并和桥梁实测静载参数结合进行校核计算，实时分析桥梁结构的健康状况。

用于反应桥梁结构在施加荷载流的响应可以利用静载参数和动力参数中的一种，同时也可以为静载参数和动力参数的组合，具体评定方式为：S51.由所述为静载参数和动力参数计算获得桥梁结构综合评价指标，具体计算方式为：K=(X1σ+X2L+X3C+X4O+X5T)+( Y1N+Y2D)，其中K为桥梁结构的综合评价指标，X1~X5为静载参数权重系数，若无此项，Xi为0，σ为桥梁结构应力参数评价指标，L为桥梁结构变位参数评价指标，C为桥梁结构裂缝参数评价指标，O为桥梁结构倾角参数评价指标，T为桥梁结构索力参数评价指标；Y1~Y2为动力参数权重系数，N为桥梁结构自振特性参数评价指标，D为桥梁结构动力响应参数评价指标；S52.评定桥梁结构综合评价指标，若N≤K≤M，则评定结构承载能力满足要求，若K≤N或K≥M，则评定结构承载能力不满足要求，其中M为综合评价指标上限，N为综合评价指标下限。将静载参数和动力参数相结合进行综合性评价，便于对桥梁结构的健康状况进行更加综合、准确的判断。

上述试验方法采用如附图2和附图3所示的试验系统实施，高清摄像系统布置在桥梁的正上方，高清摄像系统包括多个高清摄像头，高清摄像头的数量可根据桥梁的实际长度进行布置，相邻高清摄像头的摄像范围要实现交叉。在桥梁的路基内布置有传感器系统，包括多个测量路面应力、变位、裂缝、倾角和索力的静态传感器，以及测量计算路面自振特性参数和动力响应值的动态传感器。桥梁的桥头上布置有动态称重系统，测量内容为车辆的轴距、轮距和轴重，动态称重系统还安装有摄像仪器，用于记录车辆的车牌信息。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。