最先进的混凝土桥梁荷载试验外文翻译资料

 2022-04-30 10:04

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工程结构

评论文章

最先进的混凝土桥梁荷载试验

Eva O.L. Lantsoght ,Cor van der Veen ,Ane de Boer ,Dick A.Hordijk

文章信息

概要

桥梁荷载试验是一种与其构造一样古老的做法。过去，负载测试给了旅客一个新开的桥是安全的感觉。目前，许多国家的桥梁存在老化问题，现有桥梁评估采用荷载试验。本文旨在概述当前混凝土桥梁荷载试验的现状。这项工作是基于广泛的文献综述，处理诊断和验证负荷测试，并看看当前的研究领域。简要列举了关于钢铁，木材和砖石桥梁，建筑物和倒塌测试的负载测试的其他可用信息。为了大规模地实施对桥梁老化的荷载试验，需要有效的程序。根据现有的知识体系确定需要进一步研究的领域。

文章历史：

2017年3月13日收到

2017年5月25日修订

2017年7月17日接受

2017年7月25日在线提供

关键词：混凝土桥梁

现有桥梁

仪器

负载测试

验证负载测试

最新技术

内容

  1. 介绍
  2. 混凝土桥梁的诊断荷载试验
    1. 横向弯曲分布的测定
    2. 评估刚度
    3. 打开之前，随着时间的推移，以及修复后的测试
  3. 混凝土桥梁的验证荷载试验
    1. 目标验证负载的确定
    2. 大型验证加载活动
    3. 无计划的评估桥梁
    4. 评估恶化的桥梁
  4. 其他结构的原位测试
    1. 其他桥梁类型
    2. 建筑物
    3. 折叠测试
  5. 当前的代码和指南
    1. 德国准测
    2. 通过负载测试进行桥接评级的手册
    3. ACI 437.2M-13
    4. 其他准测
  6. 最近的研究见解
    1. 在验证负载测试中停止标准
    2. 测量技术
    3. 在概率评估中使用负载测试信息
  7. 讨论和未来研究的需要
  8. 概要

承认
参考

命名法

目标验证负载根据负载测试桥评级手册

载荷

荷载试验后失败的概率

荷载试验前失败的概率

荷载试验期间失败的概率

在第i个负载循环中加载

目标验证负载

负载试验最大载荷

基线负载

在第一个加载循环中加载

瞬态负载

雪的负荷

抵抗性

雨荷载

加载效果

测试负载量

目标活载系数

在保证载荷时测量的应变

混凝土应变极限值为0.6permil;，对于抗压强度大于25 MPa的混凝土，最大可达0.8permil;。

通过解析确定在施加保证载荷之前作用在结构上的永久载荷引起的混凝土中的短期应变

实验期间的钢应变：直接测量或从其他测量得出

分析确定的应变（假设破裂条件）在加固钢筋中由于施加保证载荷之前作用在结构上的永久载荷引起

最大变形发生在第一个周期，在第i-th周期的开始和峰值之间进行测量

发生在第i-th周期和第i-1-th周期的残余变形

最大偏转

残余偏转

在第一个负载循环中偏转

现有裂缝的裂缝宽度增加

本文使用以下符号

effRu 结构的能力

extFlim 可用于达到非线性行为的附加载荷

extFtarget 附加负载，以达到目标验证负载

fR 概率密度函数的阻力

f*R 概率密度函数的阻力，更新与验证负荷测试的信息

fs 负载的概率密度函数

fym 在横截面的张力侧钢的平均屈服强度

f0.01m 基于应变0.01％的平均屈服强度（弹性区域）

lt 跨度长度

sp 验证负荷量

在负载-偏转包络的增加的负载部分

上的任何点处的割线刚度

负载偏转包络的基准割线的斜率

裂缝宽度

考虑到静载

叠加静载

自重的混凝土

钢筋的弹性模量

非线性行为的发生

累积分布函数的阻力

负载的累积分布函数

目标验证负载

负载造成的负载

额外的永久负载，测试时间不在桥上作用

影响线

偏离线性指数

第i个负载循环的永久性索引

（i 1）个负载循环的永久性索引

永久性比率

活载

分解活载

在顶板作用的活载

由于装载车道的评级车辆而导致的可比活载

  1. 介绍

桥梁的荷载试验与建筑桥梁一样古老[1]。在早期，当确定桥梁响应的分析方法尚未得到很好的发展时，为了表明桥梁是安全的，在开放桥梁前进行负载测试。有时，负载测试导致新桥的崩溃[1]。在一些国家，如瑞士[2]和意大利[3]，这样的负载测试在打开之前仍然是需要的。

从早期开始，负载测试也被用来评估现有桥梁的性能。而现在用于预测桥梁响应的分析方法更多用于诊断负载测试，或者在满足规定的活载荷条件下的代码要求方面，用于验证负载测试[6]。在验证负荷测试中，确定停止标准。这些标准是基于测量的结构响应来评估的。如果超过了停止标准，进一步的加载会造成不可挽回的损坏或崩溃。因此，当超过停止标准时，验证负载测试必须终止。为了确定哪种类型的现场测试是建议的，制定了一个决策方法。

本文通过讨论与诊断负载测试，验证负载测试，其他类型结构的测试以及当前的代码和指导方针有关的知识，对负载测试的最新技术进行了概述。本文的重点在于桥梁，原因有二：

1.活荷载模型将集中荷载和分布荷载结合起来，讨论了典型荷载和荷载施加方法。

2.桥梁荷载试验通常需要车道或桥梁关闭，影响旅行的公众。因此，快速执行负载测试对于桥梁而言比建筑物更重要。

2.混凝土桥梁的诊断荷载试验

2.1横向弯曲分布的测定

桥梁宽度的应变测量可用于根据现场测试结果确定横向分布。ACI 342R-16中规定了使用诊断负载测试结果来确定横向分布的指导原则[8]。比较AASHTO LRFD规范的横向弯曲分布[9]通过诊断负荷试验对弯曲分布进行实地测量，得到的分级系数差异超过500％[10,11]。佛罗里达州已经报道了使用诊断负荷试验测定横向弯曲分布[12,13]，特拉华州[14] 和俄亥俄州[15]在澳大利亚的混凝土板桥上[16]在德克萨斯州的钢筋混凝土桥梁梁桥上[17]，在宾夕法尼亚州的混凝土T梁桥上[18]，波兰的预应力混凝土桥梁[19].

2.2评估刚度

诊断荷载试验中的挠度测量用于比较桥梁的分析刚度与实际刚度[20]并评估材料降解对结构性能的影响。另一方面，随着时间的推移，水泥浆体水化的增加导致混凝土的抗压强度增加，并随着时间的推移而增加刚度[21]。为了评估混凝土梁是否开裂或未开裂，可以在梁的高度上施加应变计以确定中性轴的位置[22–24].

除了待评定的桥梁构件的刚度之外，桥墩和轴承的刚度也可以在诊断负载测试[25]。最后，可以使用诊断负载测试来评估诸如护栏和栏杆之类的非结构性元件如何对桥梁的总体刚度[26]。结构元素的复合作用也可以被验证[27].

2.3打开之前，随着时间的推移，以及修复后的测试

在打开新的桥梁时可以使用诊断荷载测试来量化通常在设计中没有考虑的承重机构，例如拱起动作[28]。新提出的设计方法可以通过诊断负载测试来验证，以显示所提出的设计之间的对应关系精细化，需要说服大众，桥梁是安全的，已经减少，由于恶化机制的影响，桥梁的行为的不确定性随着时间的推移而增加。此外，规范中规定的设计方法旨在提供一种适用于设计的保守方法。经过评估，目标是尽可能精确地评估桥梁的行为。因此，传统上在规范中没有考虑到的附加机制可以被考虑在内，例如钢筋混凝土板的横向剪力分布[4,5]。在附加机构不太为人所知的桥梁类型中，可以使用荷载试验更好地理解桥梁的行为。这种理解可以根据反应来进行，以便校准分析模型，方法和实际的结构行为[29]。适用于不常见的桥梁类型，如整体桥梁[30]，与自我巩固混凝土的桥梁[31]，高性能混凝土[32,33]，轻质混凝土[34]和新的预制系统[35,36]可以在开启时使用诊断负载测试来验证设计假设。对于非标混凝土混合料，这些设计假设可能与混凝土的时间依赖行为或假定的刚度有关。

桥打开时的诊断负载测试可以用作参考测量。如果随着时间的推移重复进行负载测试，则可以将老化桥上的结果与打开时的参考测量结果进行比较[37].为了验证康复措施是否正确执行，可以使用诊断负荷测试[38,39]。康复干预的影响也可以通过在康复之前和之后进行负荷测试来量化[40]。正如随着时间的推移桥梁可以在多个点进行负载测试，加强的桥梁可以随着时间的推移进行负载测试以检查随着时间的推移的性能以及可能退化的修复措施[41，42].

3.混凝土桥梁的验证荷载试验

3.1目标验证负载的确定

验证载荷试验的目的是通过验证载荷试验直接证明被试验的桥梁能够承受规定的活荷载，而不会遇到困难。因此，需要反映规定的活载荷的目标验证载荷的确定是至关重要的。过去，用于确定目标验证载荷的最常见的载荷组合是[43]：

与Dd分解的静载和Ld分解活载。用来确定目标验证负载的经验法则是验证负载应该是最大允许负载的两倍[44]。同样，在德国，交通负荷的使用率是1.5[45]。最近[46]，根据等效截面力矩确定目标验证荷载：由验证荷载引起的弯矩与由活荷载模型引起的弯矩相等。

对于欧洲，NEN-EN 1991-2：2003规定的活荷载模型[47] 并没有直接反映某一车型的具体情况，也不是欧洲各国的具体情况，确定了载重因素。这些因素用于乘以交通行为的名义值，以获得验证载荷测试中所需的最大载荷效应。这些因素是根据各个欧洲国家分别分析的WIM数据进行校准的[48,49]，并确定了不同的可靠性等级，不同的跨度长度，以及不同的比率R / Rn。

3.2大型验证加载活动

由于验证载荷测试涉及较大的载荷，所以通常需要专用车辆或其他载荷方法来进行验证载荷测试。在佛罗里达州，一辆特殊的车辆[50] 和德国的BELFA车辆[51] 被开发了。BELFA的照片显示在图。1。在某些情况下，坦克等军用车辆已经被用来施加大量的载荷[52]。在纽约州的桥梁安全保证计划中集成了验证载荷测试[53]。在荷兰，已经进行了一些试验验证负荷试验[54]为将来制定验证负荷测试指南[55]。在荷兰使用液压千斤顶系统测试了一个桥梁的例子图2.

3.3没有计划的评估桥梁

当结构的不确定性很大时，校验负载测试优于诊断负载测试。一个应用是使用验证负荷测试来评估没有结构计划的桥梁[56,57]。该应用程序结合了基于Magnel图表的预应力钢筋估算，使用钢筋扫描仪估算可用的预应力，以及诊断和验证荷载水平的实际测试。这些活动的结合将导致桥梁评级的提高。美国陆军拥有的许多桥梁都没有计划，还有一个额外的挑战，就是他们需要使用代表使用这些桥梁的军车的装载车进行评估和测试[52]。再次，提出了无损检测和验证负载测试相结合的评估这些桥梁。

在特拉华州[58]，分析方法，使用剖面分析和由此产生的具有未知钢区和压缩区高度的荷载-位移图，与验证荷载试验相结合，以确定没有计划的桥梁的评级。

3.4评估恶化的桥梁

另一种情况是，比诊断载荷试验优先考虑载荷的情况是，当现有桥梁的变形和材料退化导致现有桥梁的容量存在很大的不确定性时。对于旧桥[59]其中降解量难以估计，可以使用该方法。对于因碱硅反应而造成损坏的桥梁，材料退化对剪切能力的影响很难估计，推荐使用荷载试验[60，61]

4.其他结构的原位测试

4.1其他桥梁类型

诊断和验证载荷测试的程序通常独立于被测试的桥梁的类型。执行中的唯一差别与应该测量的响应以及在验证负载测试中的停止标准有关。对于基于分析方法的负荷等级的更新以及诊断负荷测试的结果，最初为钢桥开发了明确的建议[26,62,63]。在这些建议中，单独考虑和分析的分析预测与测量响应之间的差异的来源是实际影响因子，实际截面尺寸，由路缘和栏杆引起的未计入的系统刚度，实际横向活载分布，轴承限制影响，实际的纵向活载分布，以及意想不到的复合动作的影响。意外的综合行动[64] 可以在极限状态下分解，在强度计算中应该忽略[65].当历史桥梁经过负载测试时，需要特别的

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