公路橋梁重車通過性快速檢測評估技術及應用
成果概況
成果類別: | 應用技術 | 體現形式: | 新技術 | 課題來源: | 部門計劃 |
起止時間: | 2010.06 至2012.12 | 研究形式: | 與院校合作 | 所處階段: | 成熟應用階段 |
成果屬性: | 原始性創新 |
成果簡介
一、任務來源
“公路橋梁重車通過性快速檢測評估技術及應用”是根據國家交通戰備辦公室下達的某專項交通保障任務,由軍事交通學院國防交通系與天津城建大學土木工程學院合作完成的科研項目,項目總經費60萬元。
二、應用領域和技術原理
項目應用領域:公路中小跨徑混凝土梁式橋、公路鋼筋混凝土拱橋重車通過性快速檢測評估。
技術原理:根據設計資料或通過實施現場無損檢測得到的橋梁外觀及幾何尺寸、混凝土強度和主鋼筋位置分布等信息,采用大型結構化通用有限元程序ANSYS,建立待評估橋梁的初始有限元模型;結合小荷載靜力試驗的撓度實測值修正初始有限元模型;利用修正后的有限元模型施加重車荷載開展模擬試驗得到重車作用下待評估橋梁的撓跨比;同時,確定撓跨比相應的評估標準;根據重車作用下待評估橋梁的撓跨比判斷橋梁是否滿足重車的通過性要求。
三、性能指標
擬定的主要性能指標:檢測評估一跨橋梁的時間≤6小時。
實際達到的性能指標:根據橋梁實際檢測情況,現場檢測主要包括現場橋梁無損檢測和小荷載試驗、快速建模、有限元模型修正、施加重車荷載開展模擬試驗和判斷重車通過性五個環節,累計檢測評估耗時共計4小時20分鐘,小于擬定指標。
四、與國內外同類技術比較
據天津市科學技術信息研究所國內外查新,除項目組發表的文章、授權的專利外,國、內外均未見與該技術特點相同的文獻報道,因此本項目在國內外同類技術中處于領先地位。
五、成果的創造性、先進性
成果的創新性和先進性主要體現在以下三個方面:
1.在“重車通過性快速檢測評估指標的選取與確定”上取得創新
課題研究選定的撓度檢測評估方案,通過對撓跨比(正常使用極限狀態指標)的檢測代替對應力水平(承載能力極限狀態指標)的檢測,將重車作用下橋梁的撓跨比作為評定橋梁重車通過性的重要依據,減少了現場檢測工作內容、簡化了橋梁評估工作流程,有效縮短了檢測評估時間,這是研究取得突破創新的基礎。
2. 在“評估方法”上取得創新
提出了根據設計資料(對資料缺失的橋梁通過現場無損檢測)得到的橋梁外觀尺寸、混凝土強度和主鋼筋位置分布等信息,采用ANSYS進行快速建模,結合小荷載靜力加載試驗的撓度結果修正簡化模型,利用修正后的簡化模型開展模擬試驗求得公路運輸車輛作用下待評估橋梁撓跨比的方法,經模擬試驗和工程實例驗證,證明該方法是可行的。
3.在“評估標準的確定”上取得創新
研究在確定評估標準時提出了如下的思路。既有橋梁在設計荷載作用下的撓跨比符合兩端截尾的正態分布或對數正態分布,則其應滿足三方差定律,即最大值一般不超過統計均值加三倍方差,最小值一般不小于統計均值減三倍方差,可假設撓跨比統計均值為 ,統計方差為 ,定義評估指標:安全閾值 ,危險閾值 。并根據交通部門頒布的標準跨徑混凝土橋梁通用設計圖紙,通過計算、統計其在設計荷載下的撓跨比建立了樣本空間,分析確定了中小跨徑混凝土梁式橋和拱橋撓跨比安全閾值與跨徑的關系式,為根據橋梁在公路運輸車輛作用下的撓跨比快速評估其通過性提供了基本依據。
六、作用意義(直接經濟效益和社會效益)
在天津市西青經濟開發區愛迪生路橋梁工程高架橋檢測中,進行了快速檢測評估驗證試驗,試驗表明,課題組研究的成果可快速進行橋梁的評估,總時間約為4小時,可大大減少封閉交通時間,對確保既有交通運輸具有重要的經濟、社會效益;
在天津獨流減河特大橋、河北省承德市承栗線孫杖子橋、上安電廠東公路跨越石太鐵路立交橋等10余座混凝土簡支梁橋、連續梁檢測過程中,進行了橋梁快速檢測評估驗證,結果表明:課題組研發的快速檢測評價方法,可大大提高檢測評估速度,結果正確,該技術成果對重車通過性快速檢測評估提供了可靠的依據。
依據課題組研發的成果,在檢測、評估的舊橋檢測中,由于提供了可靠的檢測數據,避免了既有橋梁的維修,總節支800余萬元。
七、推廣應用的范圍、條件和前景以及存在的問題和改進意見
推廣應用范圍:研究提出的檢測技術,即可應用于地方交通部門實現對橋梁重車通過性的快速檢測評估,也可應用于部隊重裝備機動中的橋梁通過性快速檢測。同時,在樣本空間滿足要求的前提下,可實現對既有橋梁承載能力的快速檢測評估。因此,本項目的研究成果具有很好的輻射作用,推廣前景十分廣闊。
應用前景
主要應用行業: | 建筑業 | 知識產權形式: | 專利 |
應用狀態: | 小批量或小范圍應用 | 擬轉化方式: |
單位概況
完成單位: | 中國人民解放軍軍事交通學院 | ||
單位地址: | 天津市河東區東局子一號軍事交通學院 | ||
單位電話: | 022-84656067 |
聯系方式
聯系人: | 尹青楠 | 聯系人電話: | 022-84656067 | 聯系人Email: | jjxykjjl@163.com |
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