CN104809314B - 公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,包括:振动数据采集模块,用于采集伸缩装置或梁体的纵向加速度响应信号;纵向抗冲评定模型,定义了纵向抗冲击性能分级评定方法和纵向抗冲击性能劣化率计算方法;纵向抗冲劣化数据库,储存各检测周期纵向抗冲击服役性能检测结果和劣化评定结果,跟踪监测纵向抗冲击服役性能劣化率的变化,则可以早期诊断与识别纵向抗冲击服役状况的劣化及损伤。本发明方法在提高检测效率的同时,提升了检查评定的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于公路桥梁检测领域,涉及一种公路桥梁支座及伸缩装置的抗冲击服役性能评定方法。
背景技术
公路桥梁支座及伸缩装置是公路桥梁中的重要构造物,通常要求养护部门对其进行周期性检查,并依检查结果进行技术状况评定。
营运条件下,公路桥梁随着服役期的延长,不可避免存在一些劣化或病害,伸缩装置劣化主要表现为伸缩缝相对错位;在错位伸缩缝与行车耦合激励下,可致行车及梁体振动响应;若错位差过大,既影响行车安全也影响桥梁结构的安全及耐久性。
长期以来,公路桥梁支座及伸缩装置的定期检查,主要是采用人工检查的方法,存在以下问题:1、检查内容中定性检查内容多定量检测内容少;2、检查劳动强度大,高空作业且作业空间小;3、检查效率低且检测质量不稳定,早期病害检出率低4、人工检测时会影响路面行车及人工记录检测内容欠规范、完好。
因此,需要一种新的公路桥梁支座及伸缩装置服役性能检查评定方法,提升检查评定的可靠性及效率。
发明内容
技术问题:本发明目的在于提供一种提升病害早期检查评定的效率和可靠性,作为常规人工检测手段的重要补充的公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法。
技术方案:本发明的公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,包括如下步骤:
S1:获得被评定对象的详细资料:
搜集被评定对象的基本信息、历次检修或维修报告、检测初值、历次纵向抗冲击性能检测值与评估结果;
S2:实时检测纵向抗冲击性能,计算纵向加速度响应峰值,重复多次,确定纵向冲击峰值检测均值,进而确定被评定对象的纵向抗冲击性能JX并划分纵向抗冲击性能评定等级;
S3:根据被评定对象的纵向抗冲击性能实测值,判断被评定对象是否免于深度检查:若评定对象的纵向抗冲击性能JX>0.5,则免于深度检查,并进入第S5步,否则进入第S4步;
S4:依据公路桥涵养护规范_JTG_H11-2004和步骤S2得到的纵向抗冲击性能评定等级,针对伸缩装置,对被评定对象开展深度检查,具体内容为:伸缩装置的完整性检查、接缝的相对错位检查、支座的状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完整性检查、接缝的阶梯差检查;完成深度检查后,结束该方法的的步骤流程;
S5:根据被评定对象的纵向抗冲击性能实测值和检测初值计算纵向抗冲击性能劣化率。
进一步的,本发明方法中步骤S2的具体流程为:
根据公式vTest=0.95×vmax确定检测时速vTest,式中vmax为被评定对象的设计限速;
检测车以检测时速vTest通过被评定对象时,实时采集伸缩装置的纵向加速度响应曲线,测得纵向冲击峰值gXp,重复多次上述检测,计算确定上述纵向冲击峰值的检测均值
最后按以下公式计算纵向抗冲击性能JX:
式中,G为重力加速度,单位为m/s2;gXp为纵向冲击峰值,单位为m/s2;μ为被评定桥梁的设计冲击系数取值,依据公路桥涵通用设计规范JTG D60-2004 4.3.2条的规定,取值范围为0.05~0.45;gLimt为加速度响应允许值,且有gLimt=G×μ,单位为m/s2;
纵向抗冲击性能评定共分五个层级:优良、良好、合格、差、病害;
当JX≥0.90时,评定纵向抗冲击性能优良,表明行车平顺且完全无颠簸感;
当0.9>JX≥0.75时,评定纵向抗冲击性能良好,表明行车平顺但有轻度颠簸;
当0.75>JX≥0.50时,评定纵向抗冲击性能合格,表明行车平顺但有颠簸;
当0.50>JX≥0.10时,评定纵向抗冲击性能差,表明行车有冲击感;
当JX<0.10时,评定纵向抗冲击性能病害,表明行车有跳车感或跳车现象。
进一步的,本发明方法的步骤S5中,根据下式计算纵向抗冲击性能劣化率DJXn:
式中,JX1为纵向抗冲击性能检测初值,为被评定对象新建竣工或修复后的第一次检测值;JXn为纵向抗冲击性能当前值;为被评定对象新建竣工或修复后第n检测周期检测值。
进一步的,本发明方法中,步骤S5之后还包括步骤S6:生成抗纵向冲击服役性能检测报告,具体内容为:桥梁类型与桩号、伸缩装置类型、行车道编号、检测时间、检测周期、当前温度、伸缩间隙宽度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率、服役技术评估结果。
进一步的,本发明方法中,步骤S6之后还包括步骤S7:充实纵向抗冲劣化数据库,在纵向抗冲劣化数据库中添加以下记录;检测时间、检测周期、检测温度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率、现场深度检查结果、评估结果与建议。
本发明中,将振动数据采集模块和纵向抗冲击评定分析软件集成、安装于公路桥梁支座及伸缩装置处,在运行车辆通过被测对象时,实时、自动识别和记录其纵向抗冲击性能;根据公路桥梁支座及伸缩装置的基本信息和历史抗冲击性能信息,计算公路桥梁支座及伸缩装置的劣化率,并自动评判公路桥梁支座及伸缩装置的纵向抗冲击性能层级;在不影响公路桥梁正常通车运行的条件下,大大提高常规人工检查效率,节约检测成本和时间。
有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点:
本发明方法中,当行车通过伸缩缝时,在行车激励下,引起伸缩装置纵向冲击响应;上述冲击响应与伸缩缝的台阶高低差及纵向支承刚度密切相关;依所测得纵向冲击峰值确定纵向抗冲击性能;依纵向抗冲击性能实测值和检测初值,确定纵向抗冲击性能的劣化率;上述检测初值保存在劣化历程数据库中;利用量化的纵向抗冲击性能和纵向抗冲击性能劣化率检测值,可以定量地评定公路桥梁伸缩装置及支座的抗纵向冲击服役性能,长期跟踪观测纵向抗冲击性能劣化率的变化,则可以早期诊断与识别被评定对象抗纵向冲击服役性能的劣化及损伤。相对于常规检查通常需要封闭行车道并使用大量人力资源的方法,本发明将振动数据采集模块和纵向抗冲击评定分析软件集成、安装于被测公路桥梁伸缩装置及支座处,在运行车辆通过被测对象时,对其抗冲击性能进行实时、自动识别和判断;在不影响公路桥梁正常通车运行并提高检测效率的同时,提升了公路桥梁伸缩装置及支座服役状况的早期损伤的识别性和检查评定的品质。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图
图2是伸缩接缝纵向冲击振动示意图
图3是纵向抗冲击性能劣化率历程曲线
图中有:
1 梁体
2 锚固区
3 伸缩装置锚固件
4 伸缩缝用异形钢
5 密封橡胶条
6 橡胶支座
7 桥墩承台
gx 纵向冲击加速度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
当前使用的公路桥梁伸缩装置及支座体系技术状况检查评定方法,无法实现伸缩装置及支座服役状况的自动评定,无法自动生成长期跟踪评估数据库,无法实现早期损伤及劣化的自动识别。
针对现有技术中存在的问题,本发明中提出一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,适用于现役公路桥梁伸缩装置与支座体系服役状况的检测;
行车响应数据采集模块自动采集加速度-时间曲线,运算得加速度峰值;依评定模型实时确定走行性与评定分级;依走行性检测初值和当前走行性实测值,确定被评定对象的走行劣化率;在提高检测效率的同时,提升了公路桥梁支座及伸缩装置服役状况的早期损伤的识别性和检查评定的品质。跟踪观测纵向抗冲击性能劣化率的变化,则可以早期诊断与识别被评定对象抗纵向冲击服役性能的劣化及损伤,在提高检测效率的同时,提升了公路桥梁伸缩装置及支座服役状况的早期损伤的识别性和检查评定的品质。
如图1所示,本发明方法步骤如下:
S1:获得被评定对象的详细资料
搜集被评定伸缩装置的以下详细资料:
桥梁类型、设计冲击系数、伸缩装置类型、支座类型、行车道编号、被评定桥梁历次检修与维修报告、当前已知的病害定性信息以及病害定量信息;
搜集被评定伸缩装置的以下性能数据:
设计伸缩量、当前伸缩量、当前温度、被评定桥梁的限速、历次检测温度、历次纵向抗冲击性能检测值与评估结果;
S2:测定被评定对象的纵向抗冲击性能
实时检测纵向抗冲击性能,计算纵向加速度响应峰值,重复多次,确定纵向冲击峰值检测均值,进而确定被评定对象的纵向抗冲击性能JX;
行车以检测时速vTest通过被评定对象,采集伸缩装置或梁体的纵向加速度-时间曲线,采样频率不低于1000Hz,采样时间不低于4秒,实时计算纵向冲击峰值gXp;
重复n次检测上述检测步骤,则纵向冲击峰值检测均值由下式确定:
纵向抗冲击性能检测值由下式确定:
S3:判断是否免于深度检查
若纵向抗冲击性能检测值小于0.5,则评定纵向抗冲击性能差或纵向抗冲击性能病害,执行第S4步,对被评定对象开展深度检查;否则,直接执行第S5步,确定纵向抗冲击性能劣化率并生成抗纵向冲击服役性能检测报告;
S4:开展深度检查,完成后即结束本发明方法流程。
所述现场深度检查主要内容为:伸缩装置的完好性检查、接缝的相对错位与台阶差检查、支座的状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完好性检查、接缝的阶梯差检查,支座的技术状态与病害检查,包括定量和定性检查;
上述定量检查包括:伸缩接缝台阶差测量、伸缩装置锚固区的完好性与裂纹检测、伸缩装置缝宽间隙宽度与均匀性测量、伸缩缝扭动与转角度测量;
上述定性检查包括:病害检查包括:伸缩装置的病害类型、位置与程度,伸缩装置整体及病害照片,支座受力状态与病害照片;
S5:计算纵向抗冲击性能劣化率
纵向抗冲击性能劣化率按以下公式计算:
式中,
JX1为纵向抗冲击性能检测初值,为被评定对象新建竣工或修复后的第一次检测值;
JXn为纵向抗冲击性能当前值;为被评定对象新建竣工或修复后第n检测周期检测值;
通常每个检测周期通常为3个月,最长不大于12个月。
本发明的优选实施例中,还可以包括步骤S6:生成抗纵向冲击服役性能检测报告。
抗纵向冲击服役性能检测报告包括以下主要内容:
桥梁类型与桩号、伸缩装置类型、行车道编号、检测时间、检测周期、当前温度、伸缩间隙宽度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率、服役技术评估结果;
检测人员可以输入深度检查结果与建议。
本发明的优选实施例中,还可以包括步骤S7:充实纵向抗冲劣化数据库。
在纵向抗冲劣化数据库中添加以下记录;
检测时间、检测周期、检测温度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率、现场深度检查结果、评估结果与建议;
实施例
本实施例仅说明本发明实施的一种具体情况,并不限定本发明的其他实施情况。
以某公路桥梁为例,依据本发明的基于纵向抗冲击性能的公路桥梁伸缩装置技术状况评定方法,完成其服役性能评定,具体步骤如下:
S1:获得被评定对象的详细资料
被评定对象该公路桥梁为预应力混凝土箱梁桥,竣工时间为2012年6月,伸缩装置为异型钢单缝式伸缩装置,设计伸缩量为60mm,当前检测环境温度10、℃当前伸缩装置的10mm缝宽、限速为120公里/时、检测周期为6个月,本次检测为第6次,纵向抗冲击性能检测初值JX1=0.99,被评定桥梁的冲击系数设计取值μ=1.35,无检修与维修记录,历次纵向抗冲击性能检测值与评估结果见图3;
S2:测定被评定对象的纵向抗冲击性能
根据上述详细资料确定评定模型使用如下技术参数:纵向加速度传感器设置在伸缩装置主梁第3车道异形钢上,抗纵向冲击能检测初值取JX1=0.99,被评定桥梁的冲击系数设计取值μ=0.35,检测时速取115km/h;检测车以检测时速驶入上述被评定对象,连续采集纵向加速度响应曲线,采样频率为1000Hz,采集样本为4096个,重复三遍;
第一次测定,测得纵向冲击峰值为gXp 1=0.462m/s2,
第二次测定,测得纵向冲击峰值为gXp 2=0.17m/s2,
第三次测定,测得纵向冲击峰值为gXp 3=0.401m/s2;
计算得纵向冲击峰值平均值为
计算第3车道纵向抗冲击性能检测值为
S3:判断是否免于深度检查
实测纵向抗冲击性能检测值为JX=0.876>0.75,评定结果为纵向抗冲击性能差,则免于深度检查,执行第S5步;
S5:计算纵向抗冲击性能劣化率
已知纵向抗冲击性能检测初值为JX1=0.99,本次检测为第6检测周期,纵向抗冲击性能检测值为JX6=0.876;计算得纵向抗冲击性能劣化率为
S6:生成抗纵向冲击服役性能检测报告
上述抗纵向冲击服役性能检测报告主要内容包括:
检测时间:2015年1月28日、检测环境温度:10度、桥梁类型:预应力混凝土箱梁桥、伸缩装置类型:异型钢单缝式伸缩装置、伸缩装置的缝宽10mm、检测行车速度115km/h;
纵向抗冲击性能检测值JX=0.876、纵向抗冲击性能劣化率DJX6=11.57%,评定结果为纵向抗冲击性能良好,行车平顺;
结论与建议:依本检测方法检测被评定桥梁伸缩装置与支座体系抗冲击性能历史信息见图3,纵向抗冲击性能劣化率为11.57%,评定结果为抗纵向冲击服役性能良好行车平顺;
S7:充实纵向抗冲劣化数据库
在纵向抗冲劣化数据库中添加以下内容:
检测时间:2015年1月28日、环境温度:10度、检测时速:115km/h、纵向加速度-时间实测曲线、纵向抗冲击性能检测值:0.876、纵向抗冲击性能劣化率:11.57%,评定结果为纵向抗冲击性能良好,行车平顺。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和等同替换,这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案,均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1:获得被评定对象的详细资料:
搜集被评定对象的基本信息、历次检修或维修报告、检测初值、历次纵向抗冲击性能检测值与评估结果;
S2:实时检测纵向抗冲击性能,计算纵向加速度响应峰值,重复多次,确定纵向冲击峰值检测均值,进而确定被评定对象的纵向抗冲击性能JX并划分纵向抗冲击性能评定等级,具体流程为:
根据公式vTest=0.95×vmax确定检测时速vTest,式中vmax为被评定对象的设计限速;
检测车以检测时速vTest通过被评定对象时,实时采集伸缩装置的纵向加速度响应曲线,测得纵向冲击峰值重复多次上述检测,计算确定上述纵向冲击峰值的检测均值
最后按以下公式计算纵向抗冲击性能JX:
<mrow>
<msub>
<mi>J</mi>
<mi>X</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mover>
<mi>g</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>X</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mi>G</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>&mu;</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
式中,G为重力加速度,单位为m/s2;为纵向冲击峰值,单位为m/s2;μ为被评定桥梁的设计冲击系数取值,依据公路桥涵通用设计规范JTG D60-2004 4.3.2条的规定,取值范围为0.05~0.45;
纵向抗冲击性能评定共分五个层级:优良、良好、合格、差、病害:
当JX≥0.90时,评定纵向抗冲击性能优良,表明行车平顺且完全无颠簸感;
当0.9>JX≥0.75时,评定纵向抗冲击性能良好,表明行车平顺但有轻度颠簸;
当0.75>JX≥0.50时,评定纵向抗冲击性能合格,表明行车平顺但有颠簸;
当0.50>JX≥0.10时,评定纵向抗冲击性能差,表明行车有冲击感;
当JX<0.10时,评定纵向抗冲击性能病害,表明行车有跳车感或跳车现象;
S3:根据被评定对象的纵向抗冲击性能实测值,判断被评定对象是否免于深度检查:若评定对象的纵向抗冲击性能JX>0.5,则免于深度检查,并进入第S5步;否则进入第S4步;
S4:依据公路桥涵养护规范_JTG_H11-2004和所述步骤S2得到的纵向抗冲击性能评定等级,针对伸缩装置,对被评定对象开展深度检查,具体内容为:伸缩装置的完整性检查、接缝的相对错位检查、支座的状态检查、行车振动与噪音检查、锚固完整性检查和接缝的阶梯差检查;完成深度检查后,结束该方法的的步骤流程;
S5:根据被评定对象的纵向抗冲击性能实测值和检测初值计算纵向抗冲击性能劣化率。
2.如权利要求1所述的一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,其特征在于,所述步骤S5中,根据下式计算纵向抗冲击性能劣化率DJXn:
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>J</mi>
<mi>X</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
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<mo>-</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>X</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>100</mn>
<mi>%</mi>
<mo>;</mo>
</mrow>
式中,JX1为纵向抗冲击性能检测初值,为被评定对象新建竣工或修复后的第一次检测值;JXn为纵向抗冲击性能当前值;为被评定对象新建竣工或修复后第n检测周期检测值。
3.如权利要求1或2所述的一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,其特征在于,所述步骤S5之后还包括步骤S6:生成抗纵向冲击服役性能检测报告,具体内容为:桥梁类型与桩号、伸缩装置类型、行车道编号、检测时间、检测周期、当前温度、伸缩间隙宽度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率和服役技术评估结果。
4.如权利要求3所述的一种公路桥梁支座及伸缩装置纵向抗冲击服役性能评定方法,其特征在于,所述步骤S6之后还包括步骤S7:充实纵向抗冲劣化数据库,在纵向抗冲劣化数据库中添加以下记录:检测时间、检测周期、检测温度、检测时速、实测曲线、纵向抗冲击性能检测值、纵向抗冲击性能劣化率、现场深度检查结果和评估结果与建议。
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