静载试验数据分析-PPT.ppt

静载试验数据分析静载试验数据分析和和承载力评定方法承载力评定方法一、试验数据分析 1试验资料的修正 （1）测值修正 （2）温度影响修正 （3）支点沉降影响的修正 2各测点变位（挠度、位移、沉降）与应变的计算。3.应力计算 4试验结果与理论分析的比较 1.试验资料的修正（1）测值修正 根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正，如考虑机械式仪表较正系数、电测仪表率定系数、灵敏系数、电阻应变观测的导线电阻影响等等。当这类因素对测值的影响小于1时可不予修正。1.试验资料的修正（2）温度影响修正 温度对测试的影响比较复杂。结构构件的各部位不同的温度变化、结构的受力特性、测试仪表或元件的温度变化、电测元件的温度敏感性。自补性等等均对测试精度造成一定的影响。逐项分析这些影响是困难的。一般可采用综合分析的方法来进行温度影响修正，即利用加载试验前进行的温度稳定观测数据，建立温度变化（测点处构件表面温度或空气温度）和测点测值（应变和挠度）变化的线性关系 然后按下面两式进行温度修正计算：S=S-tKt式中，S一一温度修正后的测点加载测值变化；S一一温度修正前的测点加载测值变化；t一一相应于y观测时间段内的温度变化(）；Kt一一空载时温度上升1时测点测值变化量。式中：S一一空载时某一时间区段内测点测值变化量；t1一一相应于S同一时间区段内温度变化量。温度变化量的观测对应变宜采用构件表面温度，对挠度宜采用气温。温度修正系数尺应采用多次观测的平均值，如测值变化与温度变化关系不明显时则不能采用。由于温度影响修正比较困难，一般不进行这项工作，而采取缩短加载时间、选择温度稳定性较好的时间进行试验等办法，尽量减小温度对测试精度的影响。1.试验资料的修正（3）支点沉降影响的修正 当支点沉降量较大时，应修正其对挠度值的影响，修正量C可按下式计算：式中：C测点的支点沉降影响修正量 lA支点到B支点的距离；x挠度测点到A支点的距离；aA支点沉降量；bB支点沉降量。2.各测点变位（挠度、位移、沉降）与应变的计算根据量测数据作下列计算：总变位（或总应变）StS1-Si 弹性变位（或弹性应变）SeS1-Su 残余变位（或残余应变）SpSt-SeSu-Si式中：Si一一加载前测值；S1一一加载达到稳定时测值；Su一一卸载后达到稳定时测值。2.各测点变位（挠度、位移、沉降）与应变的计算 引入相对残余变位（或应变）的概念描述结构整体或局部进入塑性工作状态的程度。相对残余变位（或应变）按下式计算：式中：Sp相对残余变位（或应变），Sp 残余变位（或残余应变），St 总变位（或总应变）。3.应力计算 根据测量到的测点应变，当结构处于线弹性工作状态时可以利用应力应变关系计算测点的应力。（1）单向应力状态（2）平面应力状态 当主应力方向已知时 式中：E构件材料弹性模量；v构件材料泊松比；1、2方向相互垂直的主应变；d1、a2方向相互垂直的主应力。3.应力计算 主应力方向未知时 需用应变花测量其应变计算主应力，应变花的常见形式为直角形或等边形，由三个应变片组成；也可以增加校核片布置为扇形和伞形。4.试验结果与理论分析的比较 为了评定结构整体受力性能，需对桥梁荷载试验结果与理论分析值比较；以检验新建桥是否达到设计要求的荷载标准，或判断旧桥的承载能力。比较时可以将结构位移，应变等试验值与理论计算值列表进行比较，对结构在最不利荷载工况作用下主要控制测点的位移、应力的实测值与理论分析值，要分别绘出荷载位移（P-）曲线；荷载应力（P-曲线）并绘出最不利荷载工况作用下位移沿结构（纵、横向）分布曲线和控截面应变（沿高度）分布图，绘制结构裂缝分布图（对裂缝编号注明长度、宽度、初裂荷载以及裂缝发展情况）。为了量化；以及描述试验值与理论分析值比较的结果，此处引人结构校验系数：式中：Se一一试验荷载作用下量测的弹性变位（或应变）值；Ss一一试验荷载作用下的理论计算变位（或应变）值 Se与Ss的比较可用实测的横截面平均值与计算值比较，也可考虑荷载横向不均匀分布，而选用实测最大值与考虑横向增大系数的计算值进行比较。横向增大系数最好采用实测值，如无实测值也可采用理论计算值。二、承载能力评定 经过荷载试验的桥梁，应根据整理的试验资料分析结构的工作状况，进一步评定桥梁承载能力，为新建桥验收做出鉴定结论，或作为旧桥承载力鉴定检算的依据，并纳入桥梁承载能力鉴定报告和桥梁载能力鉴定表。一般进行下列分析评定工作：1.结构工作状况 2.结构的强度及稳定性。3.地基与基础 4.结构的刚度要求：5.裂缝1结构工作状况（1）校验系数 校验系数是评定结构工作状况、确定桥梁承载能力的一个重要指标。不同结构形式的桥梁其值常不相同。一般要求值不大于1。值越小结构的安全储备越大。值过大或过小都应该从多方面分析原因。如值过大可能说明组成结构的材料强度较低，结构各部分联结性较差，刚度较低等等。值过小可能说明材料的实际强度及弹性模量较高，梁桥的混凝土桥面铺装及人行道等与主梁共同受力，拱桥拱上建筑与拱圈共同作用，支座摩阻力对结构受力的有利影响，计算理论或简化的计算式偏于安全等等。试验加载物的称量误差、仪表的观测误差等也对其有一定影响。1结构工作状况（2）实测值与理论值的关系曲线 由于理论的变位（或应变）一般系按线性关系计算，所以如测点实测弹性变位（或应变）与理论计算值成正比，其关系曲线接近于直线，说明结构处于良好的弹性工作状况。（3）相对残余变位（或应变）测点在控制荷载工况作用下的相对残余变位（或应变）SPSt越小说明结构越接近弹性工作状况。一般要求SPSt值不大于20，当SPSt大于20时，应查明原因。如确系桥梁强度不足，应在评定时，酌情降低桥梁的承载能力。1结构工作状况（4）动载性能。当动载试验效率接近1时，不同车速下实测的冲击系数最大值可用于结构的强度及稳定性检算。结构随自振频率、活载强迫振动频率及阻尼系数等对桥梁承载能力的影响可参考其他有关资料进行分析。2.结构的强度及稳定性 当荷载试验项目比较全面时，可采用荷载试验主要挠度测点的校验系数来评定结构的强度和稳定性。检算时用荷载试验后的梁桥检算系数Z2代替公路旧桥承载能力鉴定方法中旧桥检算系数Z1，对桥梁结构抗力效应予以提高或折减。砖石和混凝土桥 2.结构的强度及稳定性钢筋混凝土及预应力混凝土桥 根据值可在表中查取Z2的取值范围，再根据下列条件确定Z2值。符合下列条件时，Z2值可取高限，否则应酌减，直至取低限。（1）加载内力与总内力（加载内力+恒载内力）的比值较大，荷载试验效果较好（2）实测值与理论值线性关系较好；相对残余变位（或应变）较小.。应取控制截面内力最不利荷载工况时最大挠度测点进行计算。对梁桥可采用跨中最大正弯矩荷载工况的跨中挠度；对拱桥检算拱顶截面时可采用拱顶最大正弯矩荷载工况时跨中挠度：检算拱脚截面时可采用拱脚最大负弯矩荷载工况时L/4截面处挠度；检算L/4截面时则可用上者平均值；如已安排L/4截面最大正、负弯矩荷载工况，则可采用该程序时L/4截面挠度。对于旧桥采用Z1值根据公路旧桥承载能力鉴定方法（第二章第三节）检算不符合要求，但采用Z2值根据5-34求5-35检算符合要求时，可评定桥梁承载能力满足检算荷载要求。3地基与基础 当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移及倾角较小，符合上部结构检算要求，卸载后变位基本回复时。认为地基与基础在检算荷载作用下能正常工作。当试验荷载作用下墩台沉降、水平位移、倾角较大或不稳定，卸载后变位不能回复时，应进一步对地基、基础进行探查、检算，必要时应对地基基础进行加固处理。4.结构的刚度要求 试验荷载作用下，主要测点挠度校验系数 应不大于1。各点的挠度不超过“桥规”（JTJ 022-85第4.2.13条和JTJ 023-85第4.2.3条）规定的允许值。即圬工拱桥：一个桥范围内正负挠度的最大绝对值之和不小于Ll000，履带车和挂车要验算时提高20%。钢筋混凝土桥：梁桥主梁跨中 L/600 梁桥主要悬臂端 L/300 衍架、拱桥 L/3005.裂缝 对于新建桥试验荷载作用下预应力结构不应出现裂缝、钢筋混凝土结构裂缝不超“桥规”容许值：对于旧桥试验荷载作用下绝大部分裂缝宽度应不大于规定的允许值，荷载试验后所有裂缝应不大于规范中规定的允许值。通过对桥梁结构工作状况、强度稳定性、刚度和抗裂性各项指标进行综合评定，并结合结构下部评定和动力性能评定。综合给出桥梁承载能力评定结论。